Willard Boyle: L'uomo che ha messo fine alla pellicola

Un ragazzo istruito a casa da sua madre nel Quebec rurale fino all'età di quattordici anni è cresciuto per scegliere i siti di atterraggio dell'Apollo, aiutare a costruire il primo laser a rubino a funzionamento continuo e, nel 1969, co-inventare il dispositivo che converte la luce in pacchetti contabili di carica elettrica. Il dispositivo ad accoppiamento di carica ha permesso alla NASA di inviare immagini nitide dallo spazio e di inserire un sensore in ogni fotocamera digitale sulla Terra. Il comitato Nobel ha impiegato quarant'anni per chiamare.

Istruito a casa nel Quebec

Willard Sterling Boyle è nato il 19 agosto 1924 ad Amherst, in Nuova Scozia, e si è trasferito nel Quebec all'età di circa due anni. Sua madre gli ha insegnato a casa fino all'età di quattordici anni, quando è entrato al Lower Canada College di Montreal e ha incontrato per la prima volta l'istruzione formale.

Ha proseguito all'Università McGill, ma la Seconda Guerra Mondiale lo ha interrotto nel 1943. Boyle si è unito alla Royal Canadian Navy ed è stato prestato al Royal Canadian Naval Air Service. Nel 1946 ha sposato Betty, una paesaggista; hanno avuto quattro figli e, alla fine, dieci nipoti e sei pronipoti.

È tornato alla McGill e non si è fermato: laurea triennale nel 1947, magistrale nel 1948 e dottorato nel 1950 con una tesi sulla spettrometria di massa: tre titoli in quattro anni.

Verso l'industria

Boyle ha trascorso un anno al Radiation Lab del Canada, poi due anni a insegnare fisica al Royal Military College of Canada. Nel 1953 è entrato nei Bell Telephone Laboratories, l'organizzazione di ricerca industriale che in quell'epoca produceva più fisica significativa della maggior parte delle università.

Laser e la Luna

Gli anni '60 lo hanno reso due volte importante. Nel 1962, con Don Nelson, Boyle ha costruito il primo laser a rubino a funzionamento continuo: i laser fino a quel momento sparavano a impulsi, e il funzionamento continuo è ciò che ha trasformato il laser da una dimostrazione a uno strumento. Lo stesso anno il suo nome è apparso sul primo brevetto per un laser a iniezione a semiconduttore, l'antenato dei laser a diodi in ogni unità ottica e collegamento in fibra da allora.

Poi ha cambiato completamente carriera. Boyle è diventato direttore di Space Science and Exploratory Studies presso Bellcomm, la sussidiaria di Bell che supportava il programma Apollo, dove il lavoro del suo gruppo includeva la selezione dei siti di atterraggio lunare. Per alcuni anni, l'uomo che avrebbe poi inventato l'imaging digitale stava decidendo dove gli umani avrebbero messo piede per la prima volta su un altro mondo.

Nel 1964 è tornato ai Bell Labs per lavorare sui circuiti integrati.

Il CCD

Nel 1969 Boyle e George E. Smith hanno inventato il dispositivo ad accoppiamento di carica.

Il principio è ingannevolmente semplice. La luce che colpisce un semiconduttore libera elettroni; il CCD intrappola quegli elettroni in una serie di pozzi di potenziale, uno per elemento dell'immagine, quindi sposta la carica accumulata pacchetto per pacchetto lungo il chip per essere letta e contata. Il risultato è un'immagine espressa in numeri: niente pellicola, niente chimica, niente camera oscura e una sensibilità ben oltre ciò che l'emulsione poteva ottenere.

Le conseguenze non sono state incrementali. La NASA ha potuto trasmettere immagini chiare dallo spazio alla Terra. Gli astronomi hanno potuto rilevare oggetti troppo deboli per le lastre fotografiche e hanno potuto misurare la luminosità quantitativamente piuttosto che a occhio nudo. Poi la tecnologia è scesa dagli osservatori ai consumatori, e il CCD è diventato il sensore in praticamente ogni fotocamera digitale, videocamera e scanner: la ragione fisica per cui la fotografia ha smesso di essere un'industria basata sull'alogenuro d'argento.

L'invenzione non è rimasta incontestata. Eugene Gordon e Mike Tompsett, entrambi colleghi in pensione dei Bell Labs, hanno sostenuto pubblicamente che l'applicazione fotografica del CCD non fosse un'invenzione di Boyle.

Riconoscimento

Boyle ha servito come Direttore Esecutivo della Ricerca presso i Bell Labs dal 1975 al 1979. Gli onori si sono accumulati lentamente e poi tutti in una volta: la Stuart Ballantine Medal nel 1973, l'IEEE Morris N. Liebmann Memorial Award nel 1974, il C&C Prize nel 1999, la Edwin H. Land Medal nel 2001 e il Charles Stark Draper Prize — il più alto dell'ingegneria — nel 2006.

Nel 2009 ha condiviso il Premio Nobel per la Fisica con George E. Smith e Charles K. Kao, il cui lavoro sulla fibra ottica aveva trasformato la comunicazione come il CCD aveva trasformato l'imaging. Boyle aveva ottantacinque anni. Il suo stesso paese lo ha nominato Ufficiale dell'Ordine del Canada nel 2010.

Nuova Scozia

In pensione, Boyle e Betty sono tornati in Nuova Scozia e hanno contribuito a lanciare una galleria d'arte a Wallace: un atto finale appropriato per un uomo il cui lavoro di una vita è stato la creazione di immagini. È morto il 7 maggio 2011, all'età di ottantasei anni, in un ospedale di Truro, in Nuova Scozia, per complicazioni di una malattia renale.

Perché Boyle è importante

La maggior parte delle invenzioni migliora qualcosa. Il CCD ha abolito qualcosa. La fotografia era stata un processo chimico per oltre un secolo; Boyle e Smith l'hanno resa elettronica e, così facendo, hanno dato all'astronomia, alla medicina, all'esplorazione spaziale e infine a ogni persona con un telefono la capacità di catturare la luce come dati.

Vale la pena notare come è stata formata la carriera. Boyle ha lavorato in un laboratorio aziendale, su laser, su veicoli spaziali, su circuiti integrati e solo allora sull'imaging: il CCD proveniva da un fisico che era stato spostato abbastanza da vedere connessioni che nessuno specializzato in fotocamere avrebbe visto. Ogni fotografia scattata oggi è un discendente del lavoro di quel pomeriggio.