viernes, 13 de junio de 2014

JOSEPH JOHN THOMSON

Nobel Física-1906

Joseph John Thomson

Thomson entró en la escuela de Manchester a los catorce años para empezar ingeniería pero se interesó en la física. En 1876 entró en Cambridge con una beca y allí permaneció durante el resto de su vida. Terminó su carrera como segundo en matemáticas y en 1884, a los veintisiete años, sucedió a Rayleigh cuando este se retiró como profesor de física. Dirigió el laboratorio Cavendish y debido en gran parte a su dirección e inspirada enseñanza es por lo que Inglaterra mantuvo su predominio en el campo de la física subatómica durante los primeros treinta años del siglo veinte.

Thomson se interesó inicialmente en la teoría de radiaciones electromagnéticas de Maxwell, que lo condujeron a los rayos catódicos, que era una nueva forma de radiación y que no tenía carácter electromagnético. Crookes y otros científicos habían presentado pruebas de que los rayos catódicos consistían en partículas cargadas negativamente, al señalar la desviación de los rayos por un campo magnético. La demostración permanecía incompleta porque nadie había podido demostrar que a los rayos los afectase un campo eléctrico, cosa que tendría que ocurrir si fuesen partículas cargadas. Thomson utilizó  tubos en los que había hecho un vacío lo más perfecto posible y pudo demostrar en 1897 la desviación de los rayos catódicos por un campo eléctrico. Desde entonces se aceptaron los rayos catódicos como partículas cargadas negativamente.

Además Thomson midió la relación que existía entre la carga y la masa de las partículas de los rayos catódicos. Resultaba que si la carga era igual a la mínima de los iones, según las leyes electroquímicas explicadas por Faraday, entonces la masa de las partículas de los rayos catódicos era solo una pequeña fracción de la del átomo de hidrógeno. Ahora se sabe que es de 1:1837. por tanto, las partículas de los rayos catódicos eran mucho mas pequeñas que los átomos. Thomson había descubierto el campo de las partículas subatómicas.

Estas partículas se aceptaron como unidades de la corriente eléctrica. El nombre que había dado Stoney para la unidad hipotética de electricidad era electrón, y Lorentz la aplicó a las partículas. Puesto que fue Thomson el que realizó la prueba final de la existencia de tales partículas en los rayos catódicos y que fue el primero que demostró su tamaño subatómico, es al que se le considera descubridor del electrón.

Thomson contemplaba al electrón como al componente universal de la materia y fue uno de los primeros en indicar una teoría para la estructura interna del átomo. Creía que el átomo era como una esfera de electricidad positiva y que los electrones cargados negativamente estaban encajados en ella, en cantidad suficiente para neutralizar la carga positiva. Esta teoría, buena para empezar, se reemplazó en seguida por una más útil que enunció Rutherford, alumno de Thomson.

En 1906 recompensaron a Thomson con el premio Nobel de física por su trabajo sobre el electrón y en 1908 le hicieron caballero. (Posteriormente, nada menos que siete de sus alumnos iban a alcanzar la gloria recibiendo el premio Nobel.)


Después de 1906 se interesó Thomson en los rayos canales que había descubierto Goldstein. Estos eran un flujo de iones cargados positivamente, así que les dio el nombre de rayos positivos. Los desvió con campos magnéticos y eléctricos, de tal modo que hacía que iones de distintas proporciones entre carga y masa, imprimiesen diferentes porciones de una placa fotográfica. Encontró de esta manera, en 1912, que los iones del gas neón caían sobre puntos distintos, como si fuesen una mezcla de dos tipos, diferenciándose en carga, masa o en ambas cosas. Soddy había ya sugerido la existencia de isótopos, es decir, de variaciones de átomos de un elemento que se diferenciaban por su masa. Aquí Thomson tenía la primera indicación de que los elementos ordinarios podrían existir como isótopos. Aston, discípulo de Thomson, iba a proseguir en esta investigación y demostrar el hecho.

Thomson murió la víspera de la batalla de Inglaterra, cuando la suerte inglesa parecía peor que en cualquier otra época de la historia. Le enterraron en la abadía de Westminster, cerca de los restos de Newton.



viernes, 6 de junio de 2014

ERNEST SOLVAY

Ernest Solvay

De niño Solvay tuvo una salud muy débil y por tanto su educación fue incompleta. Su padre se dedicaba al refino de sal. Rodeado de una atmósfera de química industrial, Solvay leyó ávidamente todo lo que caía en sus manos y experimento con gran deleite en química y electricidad.

Un tío suyo dirigía una fábrica de gas y le llamó para que le ayudara. Consiguió varios métodos para purificar el gas que tuvieron mucho éxito. En el proceso observó que el agua que utilizaba para lavar el gas absorbía amoniaco y anhídrido carbónico y se propuso concentrar este amoniaco para un posible uso posterior de cierta utilidad.

Por calentamiento suave extrajo el amoniaco y lo disolvió en una pequeña cantidad de agua fresca. En algún momento y por alguna razón desconocida decidió utilizar una solución salina, en vez de agua, que con el amoniaco y el anhídrido carbónico formó un precipitado que resultó ser bicarbonato sódico.

En seguida comprendió la importancia de esta reacción. El bicarbonato sódico se obtenía regularmente del cloruro sódico, pero el proceso requería temperaturas muy altas y, por consiguiente, mucho gasto de combustible. El nuevo proceso de Solvay necesitaba mucho menos calor y, por lo tanto, menos combustible, su coste era mucho más bajo.

Solvay sacó la primera patente en 1861 y en 1863 fundó una compañía para la fabricación de bicarbonato sódico que después de los tres primeros años, muy duros, acabó siendo un éxito.

La riqueza que su inventiva química le proporcionó le permitió pasar a ser un filántropo, fundando escuelas para que otros pudiesen recibir la educación que a él le había faltado.

Inventó un sistema económico que implicaba la supresión del dinero sustituyéndolo por un complejo sistema de créditos. Una generación más tarde, durante <la gran depresión>, ese sistema adquirió una cierta popularidad bajo el nombre de tecnocracia. Sin embargo, nunca hubo peligro de que se adoptara.

Solvay permaneció en Bélgica durante toda la Primera Guerra Mundial y organizó un comité que obtenía y distribuía alimentos.

A pesar de su frágil niñez vivió hasta bien entrados los ochenta años y pudo ver a Bélgica liberada de los invasores.

Importantes, celebres e imprescindibles fueron los Congresos Solvay. Estos congresos, también conocidos como “Las Conferencias Solvay”, fueron, y siguen siendo con matices en la actualidad, una serie de reuniones llevadas a cabo en Bruselas gracias al mecenazgo de Solvay. Estas reuniones, conferencias científicas, se han ido llevando a cabo desde 1911, con  la presencia y participación de los más grandes científicos de la época, permitiendo importantes avances en muchas áreas, fundamentalmente en mecánica cuántica.
El primer congreso se celebró en 1911 con la participación de personajes como: Nernst, Sommerfeld, Planck, Lorentz, de Broglie, Marie Curie, Poincaré, Rutherford y varios más, incluso estuvo presente un joven Albert Einstein.

Asistentes al primer congreso Solvay (1911)

1.-Walther Nernst 2.-Robert Goldschmidt 3.-Max Planck 4.-Marcel Brillouin 5.-Heinrich Rubens 6.-Ernest Solvay 7.-Arnold Sommerfeld 8.-Hendrik Antoon Lorentz 9.-Frederick Lindemann 10.-Maurice de Broglie 11.-Martin Knudsen 12.-Emil Warburg 13.-Jean Perrin 14.-Friedrich Hasenöhrl 15.-Georges Hostelet 16.-Edouard Herzen 17.-James Hopwood Jeans 18.-Wilhelm Wien 19.-Ernest Rutherford 20.-Marie Curie 21.-Henri Poincaré 22.-Heike Kamerlingh Onnes 23.-Albert Einstein 24.-Paul Langevin

En 1921 se celebro el tercer congreso, y dada la cercanía del final de la Primera Guerra Mundial no fue invitado ningún científico alemán. Estas ausencias llevaron consigo una reducción drástica en la calidad de las conferencias, no por demérito de los ponentes, si no sencillamente por que era en las universidades alemanas donde realmente existía un progreso evidente en física moderna (cuántica y relatividad), evidentemente con las salvedades de grandes hombres y mujeres, no alemanes, por todos conocidos.

En 1927, en Bruselas, se celebró el Quinto Congreso Solvay, fue en su momento y lo sigue siendo en la actualidad el más famoso. Su foto de “presentes” es considerada la fotografía más importante y famosa de la historia de la ciencia. A ello se le puede unir las imágenes de, “video”, cine grabadas por el propio Langmuir. El tema de discusión del congreso fue <Electrones y Fotones>. Los físicos más importantes del momento, y de siempre se podría decir, dieron los pasos decisivos para que la nueva <teoría cuántica> recientemente formulada avanzara, abandonando gran parte de las ideas fundamentales hasta esos momentos acumuladas a lo largo de la historia. Son famosas las historias y anécdotas de este congreso, entre las más conocidas esta el comentario de Einstein a Bohr sobre el <Principio de Incertidumbre de Heisenberg> de: “Realmente cree usted que Dios juega a los dados” a lo que Bohr le contestó: “Deje de decirle a Dios lo que tiene que hacer con sus dados”. Los participantes en este quinto congreso fueron: Debye, Langmuir, Knudsen, Piccard, Planck, Bragg, Henriot, Ehrenfest, Marie Curie, Kramers, Herzen, Lorente, Donder, Dirac, Einstein, Schrödinger, Compton, Verschaffelt, Langevin, de Broglie, Guye, Pauli, Heisenberg, Born, Rees Wilson, Fowler, Brillouin, Bohr y Richardson. Se puede considerar que estaban presentes la gran mayoría de los integrantes de la llamada “Generación de oro” de la ciencia, la gran mayoría de ellos eran “Premios Nobel” o lo serían en un futuro.

Asistentes al Quinto Congreso Solvay (1927)

1.-Peter Debye 2.-Irving Langmuir 3.-Martin Knudsen 4.-Auguste Piccard 5.-Max Planck 6.-William Lawrence Bragg 7.-Émile Henriot 8.-Paul Ehrenfest 9.-Marie Curie 10.-Hendrik Anthony Kramers 11.-Édouard Herzen 12.-Hendrik Antoon Lorentz 13.-Théophile de Donder 14.-Paul Adrien Maurice Dirac 15.-Albert Einstein 16.-Erwin Schrödinger 17.-Arthur Holly Compton 18.-Jules-Émile Verschaffelt 19.-Paul Langevin 20.-Louis-Victor de Broglie 21.-Charles-Eugène Guye 22.-Wolfgang Pauli 23.-Werner Heisenberg 24.-Max Born 25.-Charles Thomson Rees Wilson 26.-Ralph Howard Fowler 27.-Léon Brillouin 28.-Niels Bohr 29.-Owen Willans Richardson

Montaje en vídeo realizado a partir de las filmaciones realizadas por Irving Langmuir durante el Congreso de 1927

Se considera que el mecenazgo de Solvay fue una de las grandes aportaciones al desarrollo de la física, de la ciencia, de la humanidad.



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Hola amigos, soy Quintín, como uno de los titulares del presente blog me permito la licencia de contaros aquí una historia. Es una de esas “ideas peregrinas” que todos los amantes de la ciencia, de vez en cuando, tenemos. Un Libro. Una novela de ficción con todo el respeto posible hacia la veracidad científica. Me atrevo a escribiros el comienzo y la trama general:

“Aunque habían pasado el día discutiendo, allí estaban los tres, sentados en una mesa del café “La Belle Vie”. Estaban en Bruselas, participaban en el Quinto Congreso Solvay, corría el año de 1927, y disfrutaban de un café y de la conversación entre ellos. Esta había ido discurriendo por diversos temas y se encontraban comentando la evolución política que estaba sufriendo Europa. Niels argumentaba que le parecía que el espíritu nacional por el que estaba atravesando Alemania iba cogiendo unos tintes excesivos. En cambio tanto Albert como Max no creía que la cosa fuera a mayores, realmente creían que se habría aprendido algo de la Gran Guerra. Estos tres amigos eran: Niels Bohr, Albert Einstein y Max Born.

Habían pasado tres años, 1930, y en la misma mesa, del mismo café, de la misma ciudad, con la salvedad de que estaban asistiendo al sexto Congreso Solvay y el terceto, en esta ocasión, lo completaba Enrico Fermi. Albert le reconocía a Niels que había acertado con su preocupación tres años atrás, que la situación para los de origen judío empezaba a ser preocupante, Enrico asentía y añadía que en Italia las cosas no estaban mucho mejor. Niels comentaba que el por su parte hacía lo que podía para ayudar, eran muchos los científicos, de renombre o sin él, que le pedían ayuda pero tenía que reconocer que sus medios en Copenhague eran limitados y que para muchos de ellos lo único que les podía ofrecer era una parada provisional de camino a Inglaterra. La relación con Ernest Rutherford era muy buena y entre ambos hacían lo posible para ayudar a los necesitados.

Curiosamente la historia se volvía a repetir, aunque volvían a variar los protagonistas. Era 1933 (Séptimo Congreso Solvay) y en aquella mesa de “La Belle Vie” estaban en esta ocasión Ernest Rutherford, Enrico Fermi, Niels Bohr y se les había unido Lise Meitner, que, después de varios días en Bruselas, la embajada alemana había considerado que no merecía una atención especial. Todo lo contrario que Albert Einstein, que aunque ya hacía años que había fijado su residencia en Estados Unidos, los “espías” alemanes no le dejaban ni a sol ni a sombra. La situación había cambiado enormemente en los últimos tres años, los peores augurios se estaban cumpliendo y el nazismo campaba a sus anchas con cada vez más adeptos. Los cuatro estaban de acuerdo que aunque la labor que habían estado haciendo tanto Niels, en y desde Copenhague, como Ernest, desde Cambridge, había tenido unos frutos muy buenos, había llegado el momento de dar un paso más. Intentar que la información que les llegara a las autoridades alemanas sobre los últimos avances científicos en Europa en general, y en Dinamarca  e Inglaterra en particular, fueran lo más inocuos posibles para la maquinaria de guerra que se estaba preparando por parte del Reich. Lise Meitner planteaba la posibilidad de que una ayudante suya, y de Otto Hahn, hiciera la labores de desinformación tanto para Hahn, que consideraban que no tenía que ser consciente de la situación, como para las autoridades alemanas. Meses atrás, a Lise, en una conversación con Max Planck, éste le dijo que cualquier acción en contra de en lo que se estaba transformando Alemania estaría acertada y justificada, así mismo le confió en que lo mejor para todos sería que el se mantuviera al margen de cualquier acción y de cualquier información sobre ella. Lise en sus encuentros con Max Born habían tratado el asunto y este estaba convencido de  que antes de que la persona designada para la labor de <espia> acabara en Copenhague con Niels  o en Cambridge con Ernest, pasara unos meses en Leizpig y en Gotinga, él se encargaría de que ello fuera posible.

La historia de Claudia Müller era la de una bella chica alemana que, hacía unos años, había sido ultrajada por un grupo de jóvenes nacionalsocialistas, ebrios, en las fiestas veraniegas de Munich. A alguno de ellos lo conocía de su época estudiantil, y días más tarde escuchó a su hermano pequeño que unos conocidos presumían de haberse aprovechado de una chica de fuera de la ciudad y que no había brindado por el Furher. Ella no dijo nada, se volvió a Berlín y tras un tiempo trabajando con Lise se confió a esta, contándoselo todo y con el sentimiento de repugnancia a todo lo relacionado con el Reich.
…”

La mayoría de los que leéis el Blog, me conocéis y sabéis que no soy capaz de conseguir escribir un libro entero. Os he descrito lo que puede ser el comienzo de la historia y su continuación puede llevar una descripción de la física de los años treinta, los avances,  así como los posibles engaños que la teoría cuántica o la física de partículas podría permitirse para que la información pasada por “Claudia” pareciera verosímil y consiguiera que el programa nuclear alemán se retrasara y no llegara a buen puerto.
Animo a cualquiera que quiera utilizar esta idea, que lo haga, lo único que rogaría es que me fuera manteniendo informado.