Yakov Frenkel

Yakov Il'ich Frenkel (ruso: Яков Ильич Френкель; 10 de febrero de 1894 - 23 de enero de 1952) fue un físico soviético conocido por sus trabajos en el campo de la física de la materia condensada. También se le conoce como Jacov Frenkel, y utiliza frecuentemente el nombre de J. Frenkel en publicaciones en inglés.

Primeros años

Nació en una familia judía en Rostov del Don, en el Óblast de Don Host del Imperio Ruso, el 10 de febrero de 1894. Su padre estuvo involucrado en actividades revolucionarias y pasó algún tiempo en el exilio interno en Siberia; Después de que en 1905 comenzara a acechar el peligro de los pogromos, la familia pasó algún tiempo en Suiza, donde Yakov Frenkel comenzó su educación. En 1912, mientras estudiaba en el gimnasio Karl May de San Petersburgo, completó su primer trabajo de física sobre el campo magnético de la Tierra y la electricidad atmosférica. Este trabajo atrajo la atención de Abram Ioffe y posteriormente le llevó a colaborar con él. Consideró mudarse a los Estados Unidos (que visitó en el verano de 1913, financiado con el dinero que ganó con esfuerzo mediante tutorías), pero, aun así, fue admitido en la Universidad de San Petersburgo en el semestre de invierno de 1913, momento en el que terminaron todos los planes de emigración. Frenkel se graduó en la universidad en tres años y permaneció allí para prepararse para una cátedra (su examen oral para el título de maestría se retrasó debido a los acontecimientos de la Revolución de Octubre). Su primer artículo científico salió a la luz en 1917.

Carrera científica temprana

En los últimos años de la Gran Guerra y hasta 1921 Frenkel participó (junto con Igor Tamm) en la fundación de la Universidad de Crimea (su familia se mudó a Crimea debido al deterioro de la salud de su madre). Desde 1921 hasta el final de su vida, Frenkel trabajó en el Instituto Físico-Técnico. A partir de 1922, Frenkel publicó un libro prácticamente todos los años. En 1924, publicó 16 artículos (de los cuales 5 eran básicamente traducciones al alemán de sus otras publicaciones en ruso), tres libros y editó múltiples traducciones. Fue el autor del primer curso teórico en la Unión Soviética. Por su distinguido servicio científico, fue elegido miembro correspondiente de la Academia de Ciencias de la URSS en 1929.

Se casó con Sara Isakovna Gordin en 1920. Tuvieron dos hijos, Sergei y Viktor (Víctor). Se desempeñó como profesor visitante en la Universidad de Minnesota en Estados Unidos durante un corto período de tiempo alrededor de 1930.

Los primeros trabajos de Yakov Frenkel se centraron en la electrodinámica, la mecánica estadística y la relatividad, aunque pronto pasó a la teoría cuántica. Paul Ehrenfest, a quien conoció en una conferencia en Leningrado, lo animó a viajar al extranjero para realizar colaboraciones que realizó en 1925-1926, principalmente en Hamburgo y Göttingen, y se reunió con Albert Einstein en Berlín. Fue durante este período cuando Schrödinger publicó sus artículos pioneros sobre la mecánica ondulatoria; El de Heisenberg había aparecido poco antes. Frenkel entró con entusiasmo en este campo a través de discusiones (según se informa, descubrió lo que ahora se llama la ecuación de Klein-Gordon simultáneamente con Oskar Klein), pero su primer artículo científico sobre el tema (considerando la electrodinámica en metales) se publicó en 1927.

En 1927-1930, descubrió la razón de la existencia de dominios en los ferromagnéticos; trabajó en la teoría del ensanchamiento de resonancia y ensanchamiento por colisión de las líneas espectrales; Desarrolló una teoría de la resistencia eléctrica en el límite de dos metales entre un metal y un semiconductor.

Descubrimientos famosos

Al realizar investigaciones sobre la teoría molecular del estado condensado (1926), introdujo la noción del agujero en un cristal, tres años antes de que Paul Dirac presentara su mar homónimo. El defecto de Frenkel quedó firmemente establecido en la física de sólidos y líquidos. En la década de 1930, sus investigaciones se complementaron con trabajos sobre la teoría de la deformación plástica. Su teoría, ahora conocida como modelo de Frenkel-Kontorova, es importante en el estudio de las dislocaciones. Tatyana Kontorova era entonces candidata a doctorado y trabajaba con Frenkel.

En 1930 y 1931, Frenkel demostró que la excitación neutra de un cristal mediante la luz es posible, con un electrón que permanece unido a un agujero creado en un sitio de la red identificado como una cuasipartícula, el excitón. Cabe mencionar los trabajos de Frenkel sobre la teoría de los metales, la física nuclear (el modelo del núcleo en forma de gota de líquido, en 1936) y los semiconductores.

En 1930 nació su hijo Viktor Frenkel. Viktor se convirtió en un destacado historiador de la ciencia y escribió varias biografías de físicos destacados, incluida una versión ampliada de Yakov Ilich Frenkel, publicada en 1996.

En 1934, Frenkel esbozó el formalismo del método de campo autoconsistente de configuración múltiple, posteriormente redescubierto y desarrollado por Douglas Hartree.

Contribuyó a la física de semiconductores y aislantes al proponer una teoría, que ahora se conoce comúnmente como efecto Poole-Frenkel, en 1938. "Poole" se refiere a H. H. Poole (Horace Hewitt Poole, 1886–1962), Irlanda. Poole informó resultados experimentales sobre la conducción en aisladores y encontró una relación empírica entre la conductividad y el campo eléctrico. Más tarde, Frenkel desarrolló un modelo microscópico, similar al efecto Schottky, para explicar los resultados de Poole con mayor precisión. En este artículo publicado en EE.UU., Frenkel sólo menciona muy brevemente una relación empírica como la ley de Poole. Frenkel citó el artículo de Poole cuando escribió un artículo más extenso en una revista soviética.

Durante la década de 1930, Frenkel e Ioffe se opusieron a tendencias peligrosas en la física soviética, vinculando la ciencia a la ideología materialista, con notable valentía. La física soviética, como resultado de estas acciones, nunca descendió a las profundidades de la biología. Aún así, posteriormente tuvo que renunciar a publicar varios artículos, temiendo que eso pudiera tener consecuencias desafortunadas.

Yakov Frenkel también participó en los estudios de la fase líquida desde mediados de los años 1930 (realizó algunas investigaciones en coloides) y durante la Segunda Guerra Mundial, cuando el instituto fue evacuado a Kazán. Los resultados de sus más de veinte años de estudio de la teoría del estado líquido se generalizaron en la clásica monografía "Teoría cinética de los líquidos".

Años posteriores

Durante la guerra, trabajó en problemas prácticos contemporáneos para ayudar a su país a sostener la dura lucha. Después de la guerra, Frenkel se centró en la sismoeléctrica y propuso también que las ondas sonoras en los metales podrían afectar los fenómenos eléctricos. Posteriormente trabajó principalmente en el campo de los efectos atmosféricos, pero no abandonó sus otros intereses, publicando varios artículos sobre física nuclear.

Frenkel murió en Leningrado en 1952. Su hijo, Victor Frenkel, escribió una biografía de su padre, Yakov Ilich Frenkel: Su obra, vida y cartas. Este libro, escrito originalmente en ruso, también ha sido traducido y publicado en inglés.