Los físicos no somos Sheldon Cooper: el comienzo del doctorado
Probablemente, si te dicen que imagines cómo es un físico teórico, te vendrá a la cabeza una persona como Sheldon Cooper, ególatra, extremadamente inteligente y muy pedante. Y si piensas en un físico experimental pensarás en un hombre con bata, inmerso en la locura y mezclando pócimas en un laboratorio en el que todo puede estallar.
Aunque podamos encontrar ejemplos como los de aquí arriba, la verdad es que no es ni de lejos representativo de la vida de los físicos ¿Qué es lo que realmente hacen los físicos en su día a día? Hoy os vengo a contar cómo ha sido mi vida, la vida de un físico experimental en los 6 primeros meses de su doctorado.
Primero, ¿qué es un doctorado? Cuando uno acaba sus estudios y le apasiona la investigación fundamental, el camino más natural es hacer un doctorado, que es el inicio de la carrera investigadora y dura alrededor de 4 años (dependiendo del país y el tipo de contrato). Durante este periodo, el doctorando se dedica a estudiar uno o diversos problemas de los que se desconoce la solución, con sus resultados escribe la famosa tesis y obtiene un título de doctor. También cabe destacar que durante este tiempo es un trabajador, con un sueldo, aunque en muchos casos precario, que cotiza y paga sus impuestos. En pocas palabras es esto: un camino apasionante y en ocasiones muy duro.
¿Cómo ha sido mi día a día durante los últimos 6 meses? Pues como una imagen vale más que mil palabras, os lo voy a contar con imágenes. Aquí va la primera.
Sí, puede que parezca decepcionante, pero la mayor parte del tiempo lo he pasado delante de un ordenador. En este tiempo he estado leyendo y estudiando las publicaciones más importantes de mi campo de investigación, y para eso Internet es el mejor aliado. Un matiz fundamental es que en investigación no se aprende solo para saber, sino para descubrir lo desconocido. Además de estar aprendiendo las herramientas básicas para los próximos años, también intento encontrar un puñadito de preguntas que nadie se haya hecho antes e intentar responderlas diseñando experimentos. Con un poco de suerte aportaré mi granito de arena hacia el progreso de mi disciplina. Esto nos lleva al famoso laboratorio. ¿Has visto alguna vez un laboratorio de física por dentro?
Este es otro de los lugares donde también he pasado mucho tiempo. Como podéis ver no hay probetas llenas de líquidos de colores y, sin embargo, todo está lleno de aparatos de dónde salen y entran cables. Esa especie de cilindro rojo es un congelador. Sí, aunque a nosotros nos encante llamarlo criostato, no nos vamos a engañar, es un congelador. La diferencia es que el interior del criostato está más frío que el espacio. Sí, efectivamente, es extremadamente frío. Mientras que el espacio está a una temperatura de unos -270 grados, el interior de nuestro congelador está a unos -273,13 grados, solo unas milésimas de grado por encima del cero absoluto. Por si todo eso fuese poco, dentro hay un imán unas 1000 veces más potente que los imanes que pegamos en la puerta de la nevera. El resto de los aparatos que se ven son capaces de generar y medir voltajes muy pequeños y muy cortos en el tiempo. Todo lo que se puede ver en la imagen es el montaje experimental que necesito para llevar a cabo mis experimentos. Pero… ¿qué es lo que mido?
Esta es la apariencia que tienen mis muestras. Lo que estáis viendo es un chip de 6 por 6 milímetros, que es lo que se acabará introduciendo en nuestro enorme criostato. ¿Qué tiene este chip de especial? Esta muestra contiene 4 circuitos eléctricos en los que estudiaré el comportamiento de los electrones. Aunque no se ve en la imagen la parte más pequeña, estos circuitos eléctricos tienen un tamaño de unos 100 nanómetros (aproximadamente el mismo tamaño que el coronavirus). Para hacernos una idea de la escala, si coges un milímetro y lo divides en 10 000 trocitos, el tamaño de uno de esos trozos es el tamaño de estos circuitos. Que no os engañe el tamaño, aunque sea tan pequeña tardé unas 20 horas en fabricar esta muestra.
La fabricación de estos circuitos tan pequeños se llama nanofabricación y aprender sus técnicas ha sido uno de mis principales objetivos estos meses. Puesto que los circuitos son tan pequeños, cualquier partícula de polvo que caiga encima de la superficie de la muestra puede estropearla. Es por este motivo por el que la nanofabricación se lleva a cabo en salas blancas. Las salas blancas son habitaciones en las que hay muchos parámetros bajo control, como la temperatura, la humedad y la cantidad y el tamaño de partículas de polvo en el aire. Estas salas no solo se usan para actividades de investigación, sino que los microprocesadores de nuestros móviles y ordenadores también se fabrican en salas blancas pero de tamaño industrial.
La nanofabricación en cierto modo se parece a la cocina. Para fabricar una de mis muestras solo tengo que seguir los pasos en orden, seguir una receta. A priori, uno piensa que todo va a ser fácil y al primer intento tendrá una muestra que funciona. Así de inocente era yo. La realidad es que aunque hagas la receta siempre igual, puede haber pequeños cambios en las máquinas o contaminaciones en los compuestos, haciendo que tu muestra tenga que ir directamente a la basura porque no va a funcionar. Y en muchas ocasiones uno no sabe ni qué ha ocurrido, como por ejemplo…
Si alguno se pregunta si la mascarilla es por el coronavirus, la respuesta es no. En las salas blancas siempre se llevan guantes para evitar dejar la grasa de los dedos por todas partes, gafas para proteger los ojos de productos químicos que se usan y una mascarilla para no ir soltando perdigones.
En muchos casos, el reto de comenzar un doctorado no se limita a una cuestión profesional, sino también personal. Muchos de nosotros nos mudamos a otro país para trabajar, lo que implica enfrentarse a muchas inquietudes en el plano personal: encontrar piso en una ciudad nueva, tener que rellenar papeles oficiales en un idioma que no conoces y echar de menos a los amigos y a la familia. Por supuesto también tiene su parte positiva, como es conocer un idioma nuevo y una cultura distinta, hacer nuevos amigos y tener nuevas aficiones.
Como frase final y que resume mis primeros meses, y probablemente los siguientes años, diré que como físico experimental me dedico a fabricar circuitos eléctricos muy muy pequeños para luego medirlos en un congelador extremadamente grande y frío para comprender el comportamiento cuántico de los electrones. ¡Deseadme suerte!
Glosario
Físicos teóricos y experimentales: dentro de las distintas ramas dentro de la física, por muy distintas que sean, siempre encontramos dos tipos de físicos, los experimentales y los teóricos. Los teóricos desarrollan nuevos conceptos y modelos matemáticos para comprender los resultados experimentales y hacer predicciones sobre futuros experimentos. Los físicos experimentales desarrollamos nuevas técnicas y diseñamos experimentos para medir distintos efectos y fenómenos. Aunque siempre parezcamos figuras antagónicas, unos no podríamos vivir sin los otros.
Investigación fundamental o ciencia básica: así llamamos a la investigación que se realiza sin fines prácticos inmediatos y con el fin de incrementar el conocimiento que tenemos sobre la naturaleza. Aunque sus beneficios no son inmediatos, los resultados de la investigación básica han revolucionado nuestro estilo de vida. En “Para saber más” podéis encontrar ejemplos de investigación básica en física que después de años han encontrado aplicaciones muy fundamentales en nuestro día a día.
Cero absoluto: es la temperatura más baja que se puede alcanzar y corresponde a -273,15 grados Celsius.
Nanofabricación: consiste en el diseño y producción de dispositivos que son de la escala de los nanómetros, llegando a ser posible la manipulación de moléculas y átomos.
Comportamiento cuántico: groso modo podemos separar la física en dos partes, la física clásica y la física cuántica. La clásica es la que observamos en nuestro día a día, mientras que la física cuántica la encontramos es sistemas un poco más “peculiares” y no necesariamente microscópicos. En un futuro próximo hablaremos de las diferencias entre lo clásico y lo cuántico.
Para saber más
- Aquí tenéis algunos ejemplos de ciencia básica en física que se convirtieron en aplicaciones muy útiles para la sociedad:
- Además os recomendamos esta charla: La sublime utilidad de la ciencia inútil