lunes, 28 de diciembre de 2015

ALFRED WERNER

Nobel Química-1913






         En el momento del nacimiento de Werner, Alsacia era francesa, pero cuando éste cumplió los cuatro años pasó a ser parte de Alemania como consecuencia de la guerra franco-prusiana. Werner se murió en el año en que volvía a ser francesa de nuevo como resultado de la Primera Guerra Mundial.
         La educación de Werner fue alemana. A la edad de veinte años se marchó a Suiza, donde permaneció durante el resto de su vida.
         Cuando aún vivía en Alsacia instaló un laboratorio casero de química en el granero de sus padres y ya a los dieciocho años había realizado trabajos estimables y originales.
         Obtuvo su doctorado en la Universidad de Zurich en 1890 y su tesis trataba del orden espacial de los átomos alrededor de un átomo central de nitrógeno. Igual que Kipping y Pope estaba interesado en extender las ideas de Van`t Hoff y Le Bel a otros átomos además del de carbono. Antes de que consiguiera acabar lo que se proponía, Werner sobrepasó incluso a Pope produciendo compuestos óptimamente activos de metales tales como el cobalto, cromo y rodio.
         En 1891 desarrolló la teoría de la coordinación de la estructura molecular, cuya idea, según sus propias palabras, le vino durante el sueño despertándole a las dos de la mañana.
         Esencialmente la teoría establece que las relaciones estructurales entre los átomos no tienen por qué restringirse a los enlaces comunes de valencia, tanto iónico, según el concepto de Arrhenius de las moléculas inorgánicas simples, como covalentes, como en las moléculas orgánicas tan bien representadas por el sistema de Kekulé.
         Por el contrario, átomos o grupos de átomos podían distribuirse alrededor de un átomo central de acuerdo con principios geométricos establecidos y sin tener en cuenta la valencia.
         La teoría de la coordinación amplió enormemente la comprensión de la estructura química y pudieron explicarse muchas cosas, gracias a ella, que de otro modo hubieran continuado siendo bastante misteriosas. Se habla a veces de los enlaces de coordinación como de una segunda valencia. Finalmente, tanto la valencia común como la secundaria se unieron en una sola teoría gracias al trabajo de hombres como Pauling una generación después de Werner.
         Por su teoría de la coordinación, Werner fue recompensado con el Premio Nobel de química en 1913.


lunes, 21 de diciembre de 2015

VICTOR FRANCIS HESS

Nobel Física-1936





         Hess obtuvo su doctorado en la Universidad de Graz en 1906. Fue miembro del profesorado de la Academia de Ciencias de Viena, donde permaneció algunos años. En 1920 fue nombrado profesor en Graz.
         Durante este tiempo Hess se interesó por localizar la fuente de la radiación de fondo que aparecía bajo la forma de ionizaciones en la atmósfera, incluso dentro de recipientes protegidos. Se creía que pequeñas cantidades de material radioactivo estaban presentes en todas partes, en el suelo y el aire, de modo que éstas daban lugar a la radiación.
         En 1911 y a partir de entonces, Hess fue uno de los que enviaron globos con electroscopios a una altura de 8000 metros. (Los electroscopios son instrumentos simples en los cuales dos láminas de oro, ambas cargadas eléctricamente, se repelen formando una V invertida. Cuando la radiación ioniza el aire que está dentro del electroscopio, la carga se disipa y las láminas se juntan. A partir del acercamiento de las láminas se puede medir la cantidad de ionización, y por tanto, la de radiación.)
         Los experimentos llevados a cabo con los globos estaban destinados a demostrar que un electroscopio aislado y protegido era menos afectado a gran altura, lejos de la radioactividad del suelo. Sin embargo, Hess descubrió, con gran sorpresa para él, que a tales alturas la radiación era marcadamente mayor, unas ocho veces mayor de hecho, que la de la superficie de la Tierra. Otros científicos habían observado también este mismo fenómeno, pero Hess fue el primero en presentar los resultados con valores concretos, sugiriendo que la radiación venía del espacio. Millikan llamó a esta radiación Rayos Cósmicos.
         Los rayos cósmicos eran importantes no solo por la información que transmitían, o que deberían transmitir en relación con el proceso astrofísico y con la historia del universo, sino también por el hecho de que representaban una forma de energía particularmente concentrada.
         Los rayos cósmicos daban lugar a nuevas partículas que hasta mucho después no se podían encontrar de ninguna otra manera. Fue, por ejemplo, durante la investigación de los rayos cósmicos cuando Anderson descubrió el positrón y Powell el pi-mesón.
         Hess recibió el premio Nobel de física en 1936 por su descubrimiento, compartiéndolo con Anderson.
         Inmediatamente después de la anexión de Austria por Hitler, Hess se dio cuenta del peligro que corría y emigró a Estados Unidos. En 1938 entró a formar parte del profesorado de la Universidad de Fordham y en 1944 se hizo ciudadano americano.


lunes, 14 de diciembre de 2015

FRIEDRICH WILHELM HEINRICH ALEXANDER HUMBOLDT





         Humboldt, hijo de un oficial de la corte del rey Federico II de Prusia (el Grande), era un hombre de increíble personalidad. Su vida, de actividad febril, amplísimos intereses y grandes conocimientos, parece demasiado para que quepa incluso en los noventa años que ésta duró.
         Su educación, aunque esporádica, bastó para crear en él un interés especial por la ciencia en general, pero en especial por la botánica. En 1790 hizo el primero de sus numerosos viajes, tan solo a Europa Occidental donde tuvo ocasión de conocer a distintas eminencias científicas. A su vuelta, se matriculó en la Escuela de Minería de Friburgo, donde se empapó del neptunismo de Werner.
         Humboldt decidió ser geólogo e ingeniero de minas, siendo durante varios años inspector de minas en Bayreuth. Hizo una gran labor en su colocación y tuvo también tiempo para experimentar los efectos de corrientes eléctricas sobre músculos y nervios, fenómeno recientemente descubierto por Galvani. Humboldt apoyó a Galvani en sus debates con Volta, estando en el lado de los vencidos.
         La madre de Humboldt murió en 1796 y la parte de herencia que le tocó le quitó de toda necesidad de ganarse la vida con su trabajo. Con ello pudo llegar a satisfacer su pasión por viajar. En 1799 puso rumbo a América para hacer una visita de cinco años por todo el continente, teniendo que evitar al principio de su viaje a los barcos de guerra británicos, ya que estaban empezando las guerras napoleónicas.
         El viaje fue de exploración (pues navegó por todo el Orinoco, verificando el sistema de drenaje del Amazonas) y de investigación científica, pues fue recogiendo especies vegetales en cantidad además de curiosidades geológicas. Estudió las corrientes del Océano de la costa occidental de Sudamérica (todavía se llama en su honor a la corriente allí existente, Corriente de Humboldt). También observó como los volcanes de América parecían estar en líneas rectas como si siguieran la dirección de una grieta profunda en la corteza terrestre. Midió la declinación de la aguja magnética según se iba desde los Polos al Ecuador, llegó a subir al volcán Chimborazo, que tiene 6300 metros de altura, estableciendo un récord que nadie batió hasta la generación siguiente.
         A su vuelta a Europa pasó por la recién aparecida nación de los Estados Unidos, visitando al presidente Jefferson (que también era aficionado a lo científico, pero sin ninguna predilección especial).
         De vuelta a París, Humboldt escribió sobre sus viajes a América con gran sensibilidad (también era un magnífico escritor y poseía a su vez talentos artísticos). Colaboró con Gay-Lussac en la dirección de experimentos sobre la composición de la Atmósfera. Fue considerado por algunos como el hombre más famoso de Europa (junto con Napoleón), en su época. Ambos, Humboldt y Napoleón nacieron con un mes de diferencia, y Napoleón solo vivió la mitad de años, acabando mal.
         Después de la caída de Napoleón, Humboldt se puso al servicio de Federico Guillermo III de Prusia, como diplomático y como quiera que se le estaba acabando el dinero, acepto una colocación pagada en Berlín, reservándose la libertad de hacer viajes frecuentes a París, ciudad que prefería y donde era más feliz.
         Su mente inquieta siempre le mantuvo ocupado. Introdujo el uso de líneas isotermas (que marcan niveles iguales de temperatura) sobre el mapa del mundo como medio para comprender  la geografía del planeta y la vida en el mismo. De señalar sus ingentes medidas de temperaturas del agua a diferentes profundidades de los diversos mares por los que navegó.
         En 1829 le invitó el zar de Rusia, Nicolás I, para que explorase sus vastos dominios asiáticos, los cual hizo Humboldt en una expedición relámpago.
         Finalmente, metido ya en los 70 años, Humboldt empezó a organizar y reunir los conocimientos adquiridos a lo largo de su vida en un libro llamado Kosmos, en el cual, como su nombre indica, intentó dar una visión auténticamente cósmica de la Tierra y verla en su conjunto como un solo cuerpo. Es cierto que nadie antes que él, y con una mente tan inquieta, hubiera visto tanto del mundo ni hubiese estado preparado para escribir semejante libro. Afortunadamente vivió lo suficiente para poderlo acabar, a pesar de haber empezado tan tarde, aunque el V y último volumen no apareció hasta después de su muerte.
         Su obra constituyo un trabajo fecundo y. aunque no fuera muy considerara en su época, constituye una obra sobresaliente en la historia de la ciencia y fue la primera enciclopedia detallada de geografía y geología. Se puede decir que con este libro Humboldt funda la ciencia de la geofísica.


lunes, 7 de diciembre de 2015

CARL DAVID ANDERSON

Nobel Física-1936




         Anderson estudió en el California Institute of Technology, obteniendo su doctorado, magna cum laude, en 1930. Permaneció en el Instituto trabajando con Millikan sobre rayos cósmicos y desde entonces fue miembro del profesorado.
         Durante el transcurso de sus estudios sobre los rayos cósmicos, Anderson inventó una cámara de niebla atravesada por una lámina de plomo. Generalmente las partículas asociadas con los rayos cósmicos son tan energéticas que su curvatura, dentro de la cámara de niebla, no es muy pronunciada incluso utilizando campos magnéticos fuertes. La lámina de plomo, aunque no paraba al conjunto de partículas, les restaba la suficiente energía como para que la curva descrita fuera apreciable, se podían extraer más y mejores resultados de una curva que de una recta.
         En 1932, estudiando las fotografías de trayectorias en cámaras de niebla de este tipo, Anderson llegó a detectar algunas exactamente iguales a las de los electrones, con la diferencia de que la curvatura era en sentido contrario. Era precisamente lo que se podía esperar de los electrones que tuvieran carga positiva en lugar de negativa, y de hecho, a Anderson se le ocurrió que podía tratarse de aquellos electrones positivamente cargados detrás de los cuales habían estado matemáticos como Dirac dos años antes. Anderson propuso el nombre de positrón para la nueva partícula, y fue aceptado. Con este descubrimiento Anderson se adelantó a Blackett y al matrimonio Joliot-Curie, que iban también a la búsqueda del positrón.
         El positrón no era la única partícula nueva que Anderson localizó durante sus trabajos sobre los rayos cósmicos. En 1935, mientras trabajaba con la cámara de niebla en Pike`s Peak en Colorado, observó una nueva trayectoria cuya curvatura era menor que la de un electrón y mayor que la de un protón. La interpretación más directa de la trayectoria era que pertenecía a una partícula de masa intermedia y de un tipo que Yukawa había descubierto teóricamente poco tiempo antes. La partícula observada resultó tener una masa 130 veces mayor que la de un electrón y, por lo tanto, sobre un cuarto de la del protón.
         Anderson propuso el nombre de mesotrón, que fue aceptado, aunque rápidamente fue acortado convirtiéndose en mesón.
         Tanto el positrón como el mesón, formados gracias a la superabundancia de energía asociada con las partículas de los rayos cósmicos, poseen realmente una vida muy corta. El positrón reacciona con el primer electrón          que se encuentra y los dos se anulan respectivamente, por decirlo así, con la consiguiente destrucción de materia y el desprendimiento de la cantidad de energía equivalente, dando lugar a la creación de un par de rayos gamma. La transformación coincide exactamente con la predicha por la famosa ecuación de Einstein, E=mc2. Posteriormente se descubrió, gracias a Blackett, que el proceso se podía revertir, es decir, los rayos gamma se podían convertir en un par electrón-positrón mediante la destrucción de energía y la creación de masa.
         En cuanto al mesón, que se desintegraba en cuestión de millonésimas de segundo, había que considerar un mesón positivamente cargado que se desintegraba para dar lugar a positrones y neutrinos, mientras que uno cargado negativamente se desintegraba produciendo electrones y neutrinos.
         Anderson recibió el premio Nobel de física en 1936 por sus descubrimientos, compartiéndolo con Hess, cuyos descubrimientos sobre los rayos cósmicos estaban estrechamente relacionados con los trabajos de Anderson.
         En 1963 se descubrió que los neutrinos formados en asociación con los mesones de Anderson no eran exactamente iguales a los asociados con el electrón. Por tanto la misteriosa partícula predicha por primera vez por Pauli resultó que existía bajo dos formas y puesto que cada una de ellas estaba asociada con cada una de las antipartículas de Dirac tenían que existir también dos antineutrinos diferentes –en conjunto eran cuatro las partículas sin carga y sin masa.
         Por un lado el mesón de Anderson resultó ser un desengaño. No interactuaba directamente con los núcleos atómicos y si era realmente la partícula de masa intermedia que predijo Yukawa debería interactuar. Sin embargo, durante la década siguiente, Powell descubrió un mesón de masa ligeramente mayor, que pudo probarse que se trataba de la partícula de Yukawa. El mesón de Anderson se demostró en 1961 que era realmente un duplicado del electrón en cada una de las propiedades salvo en la masa, es decir, no era más que un electrón muy pesado.


lunes, 30 de noviembre de 2015

AGUSTIN JEAN FRESNEL





         Fresnel estaba destinado a completar la obra de Young sobre la teoría ondulatoria de la luz, siendo a diferencia de aquel todo lo contrario a un niño prodigio, pues contaba ya con ocho años cuando empezó a leer, sin embargo con el paso de los años su inteligencia se hizo brillante. Se graduó de ingeniero civil, trabajando la mayor parte de su vida profesional para el Estado. En 1814 tuvo una pequeña interrupción en su trabajo, cuando se opuso a la vuelta de Napoleón del exilio de Elba. Pero el retorno de Napoleón duró solamente cien días y terminó en Waterloo, reintegrándose entonces Fresnel a su trabajo.
         Hacia 1814 Fresnel se interesó en el problema de la luz y de un modo independiente realizó algunos experimentos que Young había realizado una década antes. Arago leyó los informes de Fresnel y se convirtió a la teoría ondulatoria, llamando la atención de Fresnel hacia los trabajos que Young había realizado, que teniendo muchas cosas semejantes, permitió que la obra de Fresnel se acelerase y empezase a construir una base matemática completa para la teoría ondulatoria.
         Hacia siglo y medio que Huygens había compuesto parte de tal base matemática, pero Fresnel la sobrepasó. Huygens y todos los científicos de su tiempo que eran partidarios de la teoría ondulatoria, estaban convencidos de que si las ondas luminosas existían debían ser longitudinales, con oscilaciones que tenían lugar a lo largo de la línea de propagación, como las sonoras. Finalmente Young sugirió que las ondas luminosas podían ser transversales, con oscilaciones en ángulo recto a la línea de propagación, como en las ondas acuosas. Fresnel adoptó inmediatamente el punto de vista de las ondas transversales, de Young, y construyó la base teórica para ello.
         La victoria más grande de la teoría de las ondas transversales fue la explicación de la doble refracción a través del espato de Islandia, descubierto por Bartholin. Ni la teoría corpuscular ni la de las ondas longitudinales podían explicarlo. Sin embargo, sí podía hacerlo la teoría de las ondas transversales, y Fresnel demostró que la luz podía refractarse a través de dos ángulos diferentes, porque un rayo consistía en ondas oscilando en un plano dado, mientras que el otro rayo consistía en ondas que oscilaban en un plano perpendicular al primero. Por tanto, era de esperar que los dos rayos tuvieran propiedades diferentes bajo ciertas condiciones y que se refractasen de un modo diferente en ciertos sólidos.
         Según el punto de vista de Fresnel, la luz ordinaria consistía en ondas oscilando igualmente en todos los planos posibles, formando ángulos rectos con la línea de propagación, mientras que la luz con oscilaciones distribuidas desigualmente a través de los planos, era luz polarizada. Termino introducido por Malus. Cuando las oscilaciones se restringían a un plano único, como en el caso de los rayos de luz que pasan por el espato de Islandia, se decía que la luz era plano-polarizada.
         Fresnel utilizó su nuevo punto de vista acerca de la luz, diseñando lentes para faros, que eran mucho más eficientes que los espejos que reemplazaban. Por otra parte, una comprensión de la luz polarizada, llegó a tener una importante aplicación en la química orgánica, para los trabajos de Pasteur, una generación más tarde.
         Arago, después de un periodo de colaboración con Fresnel, se separo de él cuando este adoptó la teoría de las ondas transversales. Más tarde volvió al redil, aceptando la teoría, pero ya Fresnel había publicado su trabajo, en solitario, y como es natural, todos los honores fueron para él.
         Si la luz consistía en ondas, algo debía estar produciéndolas. Los teóricos ondulatorios primitivos sostenían que el espacio y todas las sustancias transparentes estaban rellenas de éter. La luz consistía de ondas que se movían en ese éter, el cual transportaba la luz aún a través de un vacío aparente, y que podría llamarse éter luminoso. (La palabra éter proviene del nombre dado por Aristóteles al quinto elemento, que él consideraba que formaba el firmamento.)
         Si las ondas luminosas eran longitudinales, se podría considerar el éter como una sustancia finísima, parecida al gas, inapreciable a los instrumentos comunes, cosa que no habría dificultad en aceptar, al igual que no hubo mucha tampoco cuando se aceptó la teoría de los átomos inapreciables de Dalton. Sin embargo, las ondas transversales podían transmitirse solamente por los sólidos, y si las ondas luminosas eran transversales, el éter tendría que considerarse como un sólido muy rígido. Dada la velocidad de las ondas. En ese caso ¿Cómo era posible que los planetas se pudieran mover a través del éter sin ninguna interferencia apreciable? Hombres como Brewster rehusaron aceptar la teoría ondulatoria si ello implicaba aceptar la teoría del éter, cosa que fue posible por los trabajos de Cauchy.
         En general, la obra de Fresnel fue aceptada por los físicos y Malloni la amplió más allá del espectro visible.


lunes, 23 de noviembre de 2015

JAMES CHADWICK

Nobel Física-1935




         Chadwick estudió en la Universidad de Manchester y después de graduarse en 1911 trabajó con Rutherford, que era profesor allí en aquella época. En 1913 recibió la misma beca que había llevado a Rutherford desde Nueva Zelanda a Inglaterra dieciocho años antes. A Chadwick le permitió ir a Alemania, donde pretendía trabajar con Geiger. Desgraciadamente estalló la Primera Guerra Mundial y Chadwick se encontró siendo un enemigo, prisionero de los alemanes para toda la duración de la guerra.
         En 1919 volvió a Inglaterra, realizando trabajos de investigación en Cambridge. Volvió a trabajar con Rutherford bombardeando diversos elementos con partículas alfa. En 1920 usó los datos obtenidos de dichos experimentos para calcular la carga positiva de los núcleos de algunos átomos. Sus resultados coincidieron perfectamente con la teoría de los números atómicos desarrollada por Moseley.
         Durante los años veinte se conocían dos partículas subatómicas: el electrón, descubierto por Thomson, y el protón, descubierto por Rutherford. Los protones estaban todos situados en el núcleo, pero si éste contuviera suficientes protones para formar su masa tendría una carga positiva muy superior a la observada. Es decir, el núcleo de helio tiene una masa equivalente a cuatro protones, pero su carga equivale solo a dos de ellos. Por lo tanto se pensaba que el núcleo debería contener algunos electrones que neutralizaran parte de la carga de los protones. Estos electrones no afectarían mucho en cuanto a la masa del átomo, puesto que los electrones eran partículas enormemente ligeras. Incluso se pensó que los electrones podrían actuar de <cemento> de unión  para los protones, puesto que sin los electrones los protones se repelerían a causa de su carga del mismo signo, apartándose unos de otros y no consiguiendo un núcleo estable. De acuerdo con este punto de vista, el núcleo de helio debería contener cuatro protones y dos electrones para alcanzar una masa de 4 y una carga neta positiva de 2.
         Existían razones teóricas, sin embargo, que discrepaban con la teoría del núcleo formado por protones y electrones y también existían otras que hacían sospechar la existencia de una partícula sin carga. Durante los años veinte Rutherford y Chadwick hicieron varios intentos para intentar localizar una partícula de este tipo, pero no lo consiguieron. La dificultad estribaba en que la partícula que buscaban, al no poseer carga, no ionizaba las moléculas del aire y era esta ionización la que permitía, en las cámaras de niebla, la detección de partículas subatómicas con mayor facilidad.
         Sin embargo, entre 1930 y 1932 algunos científicos, incluyendo a Bothe y a los Joliot-Curie, notaron que cuando se exponían al bombardeo de partículas alfa algunos elementos ligeros, como el berilio, se producía un cierto tipo de radiación, cuya presencia se manifestaba por la expulsión de protones en la parafina. Desgraciadamente no se dio la interpretación adecuada a este fenómeno.
         En 1932 fue Chadwick el que repitió estos experimentos y demostró que la mejor manera de explicar los efectos producidos era suponer que las partículas alfa provocaban la expulsión de partículas neutras del núcleo del átomo de berilio y que dichas partículas neutras (cada una de las cuales tenía la misma masa que un protón) producían a su vez la expulsión de protones de la parafina. Así fue como se descubrió la partícula neutra (el neutrón).
         El neutrón resultó ser con mucho la partícula más útil para iniciar las reacciones nucleares y Chadwick recibió, como consecuencia de su descubrimiento, el premio Nobel de física en 1935. Por aquel tiempo todavía se tenía que descubrir que entre las reacciones iniciadas por los neutrones estaba la de la fisión del uranio. Esto lo demostraron Hahn y Meitner tres años más tarde.
         Con el descubrimiento del neutrón se llego a la conclusión de que los núcleos atómicos no tenían por qué contener electrones, sino que, como pronto sugirió Heisengerg, estaban compuestos por protones y neutrones. Por tanto, el núcleo de helio contenía dos protones y dos neutrones con una masa total de 4 y una carga total positiva de 2. Los diferentes isótopos de un cierto elemento contenían todos el mismo número de protones (y, por tanto, el mismo número de electrones en la periferia –de modo que las propiedades químicas dependían de este número de electrones y de su colocación-), pero poseían diferente número de neutrones. Por tanto, por ejemplo, de las dos variedades de átomos de cloro, uno contenía 17 protones y 18 neutrones, con una masa total de 35, mientras que el otro contenía 17 protones y 20 neutrones, con una masa total de 37. Los dos isótopos se distinguían nombrándolos por cloro-35 y cloro-37. Por fin, finalmente, la teoría isotópica de Soddy y Aston, propuesta dos décadas antes, se apoyó sobre una basa racional.
         La idea de que el núcleo estaba formado por protones y neutrones cubría todas las necesidades teóricas salvo una: ¿qué era lo que mantenía juntos a todos los protones positivamente cargados dentro del diminuto núcleo? Para explicar esto fue necesario esperar solo unos pocos años hasta que Yukawa realizara sus cálculos.
         En 1935 Chadwick fue nombrado profesor de física en la Universidad de Liverpool. Permaneció fuera de Alemania durante la Segunda Guerra Mundial, afortunadamente, y fue elegido director del proyecto para la construcción de la bomba atómica de Gran Bretaña, pasando algún tiempo en los Estados Unidos. Fue condecorado en 1945.


lunes, 16 de noviembre de 2015

PAUL SABATIER

Nobel Química-1912


 


         Sabatier obtuvo su título de doctor en 1880 en el Collège de France, donde fue ayudante de Berthelot. En 1882 fue a la Universidad de Toulouse, en donde ganó un puesto de profesor en 1884, en donde permaneció el resto de su larga vida. Al principio enseñó física y se interesó en química-física, inclinándose posteriormente hacia la química orgánica, en la que iba a adquirir fama a causa del fracaso de un experimento que realizó en 1897.
         El níquel forma uno de sus escasos compuestos volátiles (compuestos que se transforman en vapor a temperaturas bastante bajas) al combinarse con el monóxido de carbono para formar carbonilo de níquel. Era éste un compuesto interesante y Sabatier con un ayudante se metieron en la química orgánica para comprobar si no se formaría otro compuesto volátil de níquel por adición de hidrocarburo de etilénico, que tiene un enlace doble como el monóxido de carbono y quizá se comportase de la misma manera. Pero el experimento falló. Cuando se calentó el níquel con el etileno no se formó ningún compuesto volátil.
         Pero Sabatier y su ayudante guardaron los gases que se habían formado para analizarlos posteriormente, y se encontraron con etano. La molécula de etano era como la del etileno más hidrógeno en los enlaces dobles. Aparentemente, el níquel había actuado de catalizador, haciendo que se incorporase el hidrógeno al etileno para formar el etano.
         Sabatier se dedicó a la química orgánica y pasó el resto de su vida profesional con estudios de hidrogenaciones catalíticas. Su trabajo fue muy fructífero. Hasta entonces se utilizaba para la adición de hidrógeno catalizadores de paladio o platino, que eran metales muy escasos, y por consiguiente muy caros. Si se podía utilizar el níquel, que era mucho más barato, en su lugar, la hidrogenación ya no estaría reducida a los laboratorios, sino que podría hacerse en grandes cantidades industriales con procesos mucho más simples y económicos. Con la catálisis del níquel se hizo posible el obtener grasas comestibles, como la margarina y mantequillas a partir de plantas no comestibles, y aceites como el de la semilla del algodón, en cantidades y precios no igualados hasta entonces.
         Por este descubrimiento haber ido a la Sorbona de París en 1907, para suceder a Moissan, pero prefirió quedarse en el sur de Francia.
         Pese a todo, recompensaron a Sabatier con el premio Nobel de química de 1912, compartiéndolo con Grignard, por sus trabajos y labor sobre la catálisis.


lunes, 9 de noviembre de 2015

ERWIN SCHRÖDINGER

Nobel Física-1933



         Schrödinger estudió en la Universidad de Viena anteriormente al comienzo de la Primera Guerra Mundial, durante la cual fue oficial de artillería en el frente del sudoeste. Más afortunado que Moseley, sobrevivió a esta guerra.
         Después de la guerra, Schrödinger de marchó a Alemania y ya en 1921 ocupaba un puesto de profesor en la Universidad de Stuttgar. Tan pronto como Schrödinger tuvo noticia de las ondas de materia postuladas por De Broglie y del concepto de electrón como poseedor de propiedades ondulatorias, se le ocurrió que el modelo atómico de Bohr podía modificarse de modo que pudieran incluirse dichas ondas. Una vez hecho esto se podría perfeccionar el modelo atómico de Bohr.
         En el átomo de Schrödinger el electrón puede estar situado en cualquier órbita alrededor de la cual sus ondas de materia pueden proyectarse en un número exacto de longitudes de onda. Este fenómeno producía una onda estacionaria y, por tanto, al ser acelerado, no emitía energía. Por tanto, mientras el elctrón permanecía en su órbita, no precisaba de energía ni la emitía de ese modo no violaba las condiciones de las ecuaciones de Maxwell.
         Más aún, cualquier órbita situada entre dos órbitas posibles, donde se requiera un número fraccionado de longitud de onda, no es posible.
         Esto nos lleva a la conclusión de órbitas separadas, sin nada entre ellas, como consecuencia de las propiedades del electrón y no como mera deducción arbitraria de las líneas espectrales.
         Schrödinger, junto con otros científicos como Dirac y Born, desarrolló la base matemática relacionada con el concepto anterior. Las consecuencias que surgieron (algunas veces referentes a la mecánica ondulatoria y otras a la mecánica cuántica) colocaron a la teoría cuántica de Planck sobre una base matemática firme un cuarto de siglo después de su promulgación. El punto clave del desarrollo matemático es la Ecuación de Onda de Schrödinger.
         Su trabajo se publicó en 1926, demostrándose posteriormente que la mecánica matricial de Heisenberg, avanzada en 1925, era equivalente a la mecánica ondulatoria de Schrödinger, de modo que lo que se ponía de manifiesto en una se ponía también en la otra. Psicológicamente, la mecánica ondulatoria era más atractiva porque ofrecía a la mente una visión del átomo, a pesar de lo poco tangible que dicho esquema pudiera ser.
         En 1933 Schrödinger fue recompensado con el premio Nobel de física por su trabajo sobre mecánica ondulatoria, compartiéndolo con Dirac.
         En 1928 Schrödinger había sucedido a Max Planck como profesor de física teórica en la Universidad de Berlín, pero en el mismo año en el que recibió el premio Nobel, Hitler subió al poder. Schrödinger no podía permanecer en Alemania  y se marchó a su país natal, Austria. Cuando este fue absorbido por la Alemania nazi en 1938, Schrödinger se marchó a Inglaterra y en 1940 fue nombrado profesor de la School for Advanced Studies en Dublín. Allí le siguió Dirac, su compañero de fatigas en los dominios de la mecánica ondulatoria. En 1956 Schrödinger volvió a Viena, donde vivió durante el resto de su vida.


lunes, 2 de noviembre de 2015

ANTOINE LAURENT LAVOISIER





         Lavoisier nació en una familia acomodada que lo quiso y mimó extraordinariamente y que le proporcionó una educación excelente. Esta suerte fue bien aprovechada porque el joven Lavoisier demostró ser un buen estudiante. Su padre, que era abogado, confiaba que su hijo le siguiera en su profesión, pero el joven Lavoisier, que asistió a las conferencias de astronomía de Lacaille, acabó interesándose por la ciencia. Después de algunos escarceos con la geología se pasó a la química, siendo esta la tarea de su vida.
         Desde el comienzo de sus investigaciones químicas se dio cuenta de la importancia que tenía la precisión en las medidas. Su primer trabajo importante, en 1764, trató de una investigación acerca de la composición del mineral de yeso, al cual calentó para sacarle su contenido en agua, midiendo a continuación con precisión el agua obtenida. Hubo químicos anteriores a Lavoisier, principalmente Black y Cavendish, que se habían dedicado también a realizar mediciones con mayor o menor exactitud, pero fue Lavoisier quien penetró más en ello y quien debido a sus éxitos proporcionó esta idea a los químicos en general. Hizo por la química lo que Galileo había hecho por la física dos siglos antes y el resultado en química fue igualmente rotundo. Es por esto, en parte, por lo que se acredita a Lavoisier como el padre de la química moderna.
         Lavoisier fue un ciudadano de gran espíritu público, que participó en muchos consejos y comisiones creadas para mejorar la suerte y condiciones de vida de la población. En 1760 trabajó en métodos para mejorar la iluminación en los pueblos, causando sensación con la publicación de un ensayo sobre esta materia, cuando contaba con veinte años de edad. En 1770 ideó nuevos métodos para preparar salmuera, sustancia necesaria, en aquella época, para la fabricación de pólvora. Estos nuevos métodos hicieron innecesario, para los funcionarios oficiales, el saqueo de bodegas y graneros para encontrar cristales de dicha sustancia, pues constituía una invasión de domicilios llevada a cabo brutalmente y que provocó muchos resentimientos. En 1780 trabajó para la modernización de la agricultura y sus investigaciones le llevaron a la puesta en funcionamiento de una granja modelo.
         Todo este espíritu ciudadano no hubo de ayudarle a la postre, por dos equivocaciones. En primer lugar, invirtió medio millón de francos en la Ferme Générale a fin de ganar algún dinero para sus investigaciones. Esta Ferme Générale era una sociedad privada comprometida por el Gobierno francés a un precio fijo para recolectar impuestos. Cualquier dinero que sacaban por encima de la cuota acordada quedaba de ganancia para la sociedad. Estos <granjeros de hacienda> sacaban hasta el último real y no había grupo más odiado en la Francia del siglo XVIII que dichos granjeros, recaudadores. Lavoisier mismo estuvo en realidad ajeno a la recaudación directa de impuestos, por supuesto, y se dedicó a ser un mero administrador. No utilizó el dinero que ganó con fines egoístas, sino que lo utilizó para la investigación química, creando un magnífico laboratorio privado.
         Sin embargo, a todos los efectos, fue un <granjero de hacienda> y ganó cien mil francos en un año, y lo que es más, en 1771 se casó con la hija de un jefe importante de la sociedad, la cual era joven (solo tenía catorce años), guapa e inteligente, que se metió a fondo en el trabajo de su esposo, tomándole notas, traduciendo del ingles, ilustrando sus libros y otros trabajos. En general fue un espléndido matrimonio de amor, aunque ella no dejó nunca de ser la hija de un importante recaudador de impuestos.
         El segundo error de Lavoisier tuvo que ver con la Academia de Ciencias Francesa a cuya honorable asociación perteneció como miembro desde 1768, cuando solo contaba veinticinco años. En 1780, un tal Jean Paul Marat, periodista que se las daba de científico, pidió su ingreso en la Academia y Lavoisier hizo lo posible para que no entrara, por la buena razón de que los trabajos que ofrecía a la Academia para su ingreso (conteniendo nociones tontas y caseras sobre la naturaleza del fuego) no tenían valor alguno. Marat, sin embargo, no lo olvidó nunca y tampoco de consumar su venganza hacia Lavoisier cuando le fue posible.
         Lavoisier, en sus primeros momentos, estuvo muy ocupado tratando de desterrar uno por uno los principios anticuados de la química que estructuraban la mente de los químicos del dieciocho.
         Había, todavía, algunos que mantenían las antiguas nociones de los elementos griegos y creían en la transmutación por el hecho de que el agua se podía transformar en tierra después de hervirla largo rato. Esto aparentaba ser así porque el agua que se calentaba durante muchos días, terminaba evaporándose por completo, dejaba un residuo sólido.
         Lavoisier decidió en 1768 poner a prueba esta cuestión e hirvió agua durante ciento un días en un artilugio que condensaba el agua evaporada, a modo de circuito cerrado, devolviéndola al matraz de ebullición de manera que no se perdiera agua en el proceso, empleando además, como es natural, un método de mediciones cuidadosas y rigurosas. Pesó, pues, el agua y el recipiente antes y después del experimento.
         Los residuos aparecieron, pero el agua no variaba de peso mientras hervía. Por tanto, el residuo no podía haber sido formado a partir del agua. Sin embargo, el matraz si había perdido un peso igual al aparecido en forma de residuos. En otras palabras, el sedimento no era agua transformada en tierra sino que provenía del ataque lento del agua sobre el cristal que se precipitaba en fragmentos sólidos. Esto constituyó un claro y definitivo ejemplo de la utilidad de las mediciones y de que un buen y sistemático uso de ellas llevaba a resultados definitivos.
         El interés de Lavoisier en el alumbrado de las calles le introdujo de lleno en el problema de la combustión. La teoría del flogisto de Stahl ya tenía un siglo de existencia y había muchas cosas que no conseguía explicar. La confusión que originó entre los químicos se esclareció con el trabajo de Lavoisier y solo después pudo avanzar de verdad la química (segunda razón por la que se le puede llamar el padre de la química moderna).
         Lavoisier empezó por calentar sustancias al aire en 1772. Una vez compró con otros químicos un diamante que colocó en un recipiente cerrado y enfocó en él los rayos del Sol que concentraba con una lupa, y el diamante desapareció. Sin embargo, el recipiente se llenó de anhídrido carbónico, lo que prueba que en gran parte, o en su totalidad, el diamante estaba compuesto de carbón. Lavoisier también notó especialmente que el diamante no ardía en la ausencia de aire.
         Continuó quemando fósforo y azufre y comprobó que los productos obtenidos pesaban más que el original, por lo que pensó que se había adicionado alguna sustancia a partir del aire. (No creía que el flogisto pudiera tener un peso negativo.)
         Para probar esto, calentó estaño y plomo en atmósfera limitada de aire y sobre ambos metales apareció una capa de óxido que se comprobó que pesaba más que el metal de la que provenía. Lavoisier vio que el metal, su óxido, el aire y todo el conjunto, no habían variado de peso al calentarlos. Esto quería decir que si el óxido había ganado de peso por un lado, el mismo peso se tenía que haber perdido por otro sitio, posiblemente el aire. Si en realidad era el aire, tenía que aparecer un vacío parcial en el recipiente. Estando seguro de ello, Lavoisier abrió el recipiente y el aire se precipitó a entrar siendo entonces cuando ganó peso el conjunto.
         Lavoisier pudo demostrar que el óxido era una combinación del metal con el aire y por tanto que la oxidación (y la combustión) no acarreaban una pérdida de flogisto, sino una ganancia de al menos una porción de aire.
         Cuando esta teoría se abrió paso finalmente entre los químicos, se derrumbó la teoría del flogisto y se estableció la química sobre los fundamentos en que hoy descansa. Además la demostración de Lavoisier de que la materia ni se crea ni se destruye sino que cambia de un estado a otro en el transcurso de los procesos químicos a que se somete, es la ley de la conservación de la materia, que representa un baluarte en la química del siglo XIX (y una tercera razón por la que se le proclama padre de la química moderna), Einstein amplió y afinó este concepto.
         En 1774, Priestley estaba en París y visitó a Lavoisier, con quien discutió los experimentos que hizo con el <aire desflogisticado>. Lavoisier repitió los experimentos y se dio cuenta al momento de la tontería que suponía la noción de aire sin flogisto. A cambio, le demostró la existencia del aire que se combinaba con los metales para formar óxidos. La única razón por la que los objetos ardían tan rápidamente en ese gas era la que en el aire, dicho gas estaba diluido entre otros gases, en los que no ardían las sustancias.
         Lavoisier fue el primero que expuso claramente lo que otros grandes químicos de la época (en especial Scheele) habían sospechado, el aire estaba compuesto por dos gases, uno de los cuales hacía posible y mantenía la combustión y el otro no. Llamó oxígeno al primero (de los vocablos griegos que quieren decir <origina ácidos> porque creyó, equivocándose por primera vez, que todos los ácidos lo contenían). Al segundo lo llamó azoe (del griego que significa <sin vida>), pero en 1790 Chaptal lo rebautizó nitrógeno, que es el nombre que ha perdurado hasta hoy en día.
         En algunos aspectos, el carácter de Lavoisier se mostró desdeñoso hacia ciertos colaboradores, por ejemplo, no quiso mencionar la ayuda que para descubrir el oxígeno, había recibido de Priestley y apuntarse él toda la gloria. A decir verdad, la ayuda de Priestley no fue muy grande y Lavoisier además interpretó el verdadero significado de la labor de Priestley que el mismo no vio y por tanto se le deben dar todos los parabienes a Lavoisier, cosa que no quita que el mismo se autoasignara el descubrimiento íntegro del oxígeno. Sin embargo, y tal vez por ello obró así, este descubrimiento fue el pedacito de fama que más codiciaba, pues quiso siempre descubrir un nuevo elemento. Hizo por la química más que nadie hiciera hasta entonces, y casi después también, pero no llegó a descubrir un solo elemento.
         Lavoisier llegó también a estudiar el comportamiento de los animales en una atmósfera de aire, de oxígeno y de nitrógeno. Pudo medir la cantidad de calor que desprendían, comparando la vida en ese aspecto con la combustión.
         En 1783, Cavendish demostró que el agua se podía producir quemando un gas inflamable en el aire. Lavoisier inmediatamente repitió el experimento de un modo más moderno y bautizó al gas inflamable con el nombre de hidrógeno (del griego que significa <da origen a agua>). Esto encajó bien con su nueva visión de la química y pudo observar que cuando los animales descomponían el alimento (compuesto en su mayoría de carbono de hidrógeno), lo hacían añadiendo el oxígeno que respiraban y formando anhídrido carbónico y agua, que aparecían en el aire respirado.
         También en este caso, Lavoisier arguyó que el experimento de quemar el hidrógeno era una primicia suya. De hecho, Lavoisier adquirió tal fama de plagiador que cuando se descubrió que un químico ruso, Lomonosov, había publicado estos experimentos un cuarto de siglo antes que el francés, se empezó a dudar de si Lavoisier habría leído las obras de Lomonosov y la gente no tuvo ningún reparo en mencionarlo. Sin embargo, en este caso, esto es dudoso y se acepta la buena fe de Lavoisier.
         La nueva química comenzó en seguida a avanzar. En Inglaterra, Cavendish y Priestley se negaron a abandonar la teoría del flogisto, pero Black siguió las doctrinas de Lavoisier, así como Bergman en Suecia y Klaproth en Alemania.
         Por esta época, el químico más conocido de Francia, que era Guyton de Morveau, estaba intentando escribir un artículo sobre química para una gran Enciclopedia y estaba pasando muchas dificultades tratando de recopilar los conocimientos de los antiguos, por lo que pidió ayuda a Lavoisier (aun no teniéndole, en principio, en gran estima intelectual). Lavoisier pensó en el problema y se dio cuenta que la dificultad residía en el idioma, nomenclatura. (Guyton de Morveau no había aceptado las teorías de Lavoisier pero después de colaborar con él durante una temporada se convirtió en otro de sus seguidores.)
         Una vez sentadas las bases de la nueva química, Lavoisier empezó a trabajar para conseguirle una nueva nomenclatura. Los alquimistas y químicos anteriores no tenían reglas fijas para nombrar las distintas sustancias químicas y desde luego los alquimistas se apartaron de su camino utilizando nombres caprichosos y oscuros. Como resultado de este confusionismo, ningún químico estaba seguro de lo que le contaba otro por no utilizar iguales denominaciones.
         En colaboración con otros químicos, como Berthollet y Fourcroy, Lavoisier publicó en 1787 la obra Métodos de Nomenclatura Química. En este libro se establecían normas que se utilizaban para nombrar cada compuesto, basadas en los elementos que contenía. La idea fue la de identificar la composición química con el nombre asignado. El sistema era tan claro y lógico que los químicos lo adoptaron al momento y aún constituye la base de la nomenclatura actual (cuarta razón por la que Lavoisier puede ser considerado padre de la química moderna).
         En 1789 Lavoisier publicó un libro de texto llamado Tratado Elemental de Química, en el que reunió su nueva doctrina y que representa el primer texto moderno de química (quinta razón) y que entre otras cosas contiene una lista de todos los elementos conocidos por entonces, es decir, de todas las sustancias que no se habían descompuesto en componentes menores o más básicos o fundamentales.
         En su mayor parte la lista era bastante exacta, y ninguna de las sustancias contenidas en ella no se reconoce hoy que no sea un elemento o por lo menos un óxido del mismo. Sin embargo, Lavoisier catalogó el calor y la luz como elementos. Lavoisier creía que el calor era un fluido imponderable llamado <calórico>. Había desechado el flogisto, un fluido imponderable también, pero en parte por su gran influencia, el calórico permaneció en la mente de los químicos durante medio siglo.
         Hacia el final de su carrera, Lavoisier, con la ayuda de un joven Laplace, trató de medir calores de combustión y analizaron algunos de los detalles de lo que ocurría en los tejidos vivos. Pero en el mismo año que apareció su libro estalló la Revolución y hacia 1792 los antimonárquicos radicales tomaron el control proclamando la República en Francia y dando caza a los <granjeros de hacienda>. Lavoisier fue retirado de su laboratorio y más tarde fue arrestado. Cuando alegó que era un científico y no un recaudador de impuestos (cosa que no era del todo verdad) el oficial que lo arrestó contestó con la famosa frase “La República no necesita científicos”. (La Revolución se dio cuenta pronto de su gran equivocación, como lo comprobaría con Lebranc.)
         El juicio fue una farsa, donde Marat, que ya era un poderoso cabecilla revolucionario, sediento de venganza acusó a Lavoisier de haber participado en complots absurdos y pidió su muerte salvajemente.
         Marat fue asesinado en julio de 1793 pero el mal ya estaba hecho. Lavoisier fue guillotinado junto con su suegro  y otros <granjeros de hacienda> el 8 de Mayo de 1794. Dos meses más tarde, los radicales fueron depuestos, por lo que el caso de Lavoisier fue una de las deplorables  fatalidades de la Revolución.
         Lagrange se lamentaba diciendo “En un solo instante se quedó sin cabeza pero harán falta más de cien años para que aparezca otro igual”. Al cabo de pocos años, los apenados franceses empezaron a inaugurar bustos de su persona, homenajeando a unos de los más ilustres franceses.


lunes, 26 de octubre de 2015

PAUL ADRIEN MAURICE DIRAC

Nobel Física-1933






         Dirac estudió ingeniería eléctrica en la Universidad de Bristol, pero cambio de idea, dedicándose a las matemáticas después de graduarse. Obtuvo su doctorado en la Universidad de Cambridge en 1926, haciendo de si mismo un físico-matemático. Por el año 1932 fue profesor Lucasiano de matemáticas en Cambridge (el antiguo puesto de Newton).
         Al final de los años veinte Dirac, igual que Schrödinger, desarrollo de manera más precisa los estudios matemáticos comenzados por De Broglie, mediante los cuales se explicaba como las partículas, particularmente los electrones, tenían propiedades ondulatorias.
         Ciertas ecuaciones propuestas por Dirac indicaban que un electrón podía tener dos tipos diferentes de estados energéticos, uno positivo y otro negativo. Esta idea se podía aplicar a la carga eléctrica. Puesto que el electrón estaba cargado negativamente, debería existir una partícula similar positivamente cargada.
         Naturalmente, la primera idea que surgió a causa de todo esto era que la otra partícula sería el protón. Sin embargo, a pesar de que el protón poseía carga positiva de igual magnitud a la carga negativa del electrón, no tenía nada que ver con este, entre otras, por la razón de que su masa era unas 1836 veces mayor.
         En 1930 Dirac sugirió que debería existir una partícula positiva gemela al electrón (partícula que tuviera la carga positiva de un protón, pero cuya masa fuera exactamente igual que la del electrón). Naturalmente la misma ecuación servía para el caso del protón, de modo que se postulaba la existencia de una partícula cuya carga fuera negativa, igual que la del electrón, y cuya masa fuera la del protón. (Oppenheimer contribuyó de manera importante en esta idea.)
         Dichas partículas con carga opuesta se llamaron anti-partículas. A pesar de que la teoría de Dirac parecía extravagante, cuando se publicó por primera vez, fue rápidamente confirmada por Anderson, cuyo descubrimiento del anti-electrón (más conocido con el nombre de positrón) fue realizado dos años más tarde.
         Para que se descubriera el anti-potrón, tuvo que transcurrir un cuarto de siglo más, pero finalmente Segrè lo detectó. Posteriormente se han descubierto multitud de partículas, que no se conocían en 1930, con sus correspondientes anti-partículas y los trabajos de Dirac se han defendido con todo respeto.
         Por su trabajo en mecánica ondulatoria y por su teoría de las  antipartículas, Dirac compartió el premio Nobel de física de 1933 con Schrödinger. En 1940 aceptó el puesto de profesor del Dublín Institute for Advanced Studies.


lunes, 19 de octubre de 2015

JOHN TYNDALL







         La educación de Tyndall fue algo accidentada. Después de estudiar por algún tiempo, fue empleado civil y después maquinista del ferrocarril. Sin embargo, tenía una gran tendencia hacia la ciencia, leía ampliamente y asistía a todas las conferencias que podía, finalmente entró en la Universidad de Marburgo en Alemania, donde estudio la química que enseñaba Bunsen, obtuvo su título de doctor en 1851. En 1952 le eligieron para la Royal Society.
         Le nombraron profesor de filosofía natural en la Royal Institution (Real Instituto de Londres) en 1854 y durante una década fue colega de Faraday, a quien admiraba profundamente, y que a la muerte de este le sucedió en el puesto.
         El trabajo más importante de la vida profesional de Tyndall estaba relacionado con la forma en que los gases conducen el calor, pero se le conoce más por el análisis de cómo se comporta un rayo de luz que pasa a través de una solución. Si el rayo de luz atraviesa agua pura o una solución del tipo de sustancia que Graham llamó cristaloide, la luz no tenía interferencias. Su paso por el agua o por la solución, examinado desde el borde, no podía verse.
         Pero si el rayo de luz pasaba a través de una solución de un coloide, las partículas de éste eran lo bastante grandes para dispersarlo. Alguna luz rebotaba sobre las partículas en todas las direcciones y si se contemplaba desde el borde se hacía pronto visible. La investigación de Tyndall sobre este fenómeno en 1869 le condujo al renombrado, desde entonces, <Efecto Tyndall>. Una generación posterior Zsigmondy crearía el ultramicroscopio basándose en él.
         Rayleigh pudo demostrar que la luz se dispersaba inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. En otras palabras, un rayo de luz violeta, con la mitas de longitud de onda que un rayo de luz roja, se dispersaría unas 16 veces la cantidad con que lo haría la luz roja.
         Tyndall pudo utilizar este fenómeno para explicar el color azul del cielo. La luz del Sol se dispersa por las partículas de polvo (de tamaño coloidal) presentes siempre en la atmósfera. Es esta dispersión la que hace que en la sombra se tenga la suficiente luz para leer, por ejemplo. En un mundo como la Luna, que carece de atmósfera, las sombras son totalmente negras. En la Tierra, la luz del Sol se dispersa al atravesar la atmósfera, y son las ondas del azul, el final del espectro visible, las que más se dispersan y debido a ello el cielo de día es azul.
         Cuando la luz del Sol pasa a través de una atmósfera más espesa, o más cantidad de ella (en los atardeceres), longitudes de onda más largas se van dispersando también en mayor cantidad. Llegando a un punto en el cual el Sol solo se ve por la luz no dispersada del otro extremo del espectro, y se acaba viendo como anaranjado o rojo.
         Tyndall demostró también que algo del polvo atmosférico portaba microorganismos, cosa que explicaba por qué en los caldos de cultivo se desarrollaban estas formas de vida. Fue esto lo que despistó a tantos científicos, durante tanto tiempo, como para aceptar la generación espontánea de determinadas formas de vida. Pasteur impediría la infección de sus caldos de cultivo con el sencillo hecho de mantener el polvo alejado de ellos.
         Tyndall fue más famoso en su época por popularizar la ciencia, que como científico. Fue el primero en presentar, para destrucción popular, la teoría del calor como vibración molecular, según un nuevo descubrimiento de Maxwell. Todo esto lo contenía su libro Heat as a Mode of Motion (El calor como una forma de movimiento), publicado en 1863 y del cual se hicieron varias ediciones. También popularizó la ley de Helmholtz regerente a la conservación de la energía.
         Siguieron otros libros de ciencia popular que trataban del agua, luz y polvo del aire.
         Entre 1872 y 1873 se fue a los Estados Unidos donde estuvo impartiendo una serie de conferencias que tuvieron mucho éxito. Donó sus ganancias, de estas conferencias, a un fondo para el beneficio y progreso de la ciencia americana.


lunes, 12 de octubre de 2015

WERNER KARL HEISENBERG

Nobel Física-1932




         El padre de Heisenberg era un estudiante de humanidades que se hizo profesor, especializándose en historia bizantina, pero él centró su interés en el campo de la ciencia. En la Universidad de Munich estudió con Sommerfeld, obteniendo su doctorado en 1923. Trabajo como ayudante de Born en Gotinga y con Bohr en Copenhague.
         Después de haber trabajado con Boro y con Sommerfeld habría sido absurdo si Heisenberg no se hubiera interesado por el modelo atómico de ambos científicos. Otros físicos como De Broglie y Schrödinger estaban también interesados por la misma cuestión y trataban de presentar un modelo atómico más sutil que el ofrecido por Bohr, considerando a los electrones como ondas, en lugar de cómo simples partículas.
         Sin embargo, Heisenberg abandonó todo intento de concebir imágenes. Creía que uno debía relegarse a los fenómenos observables y no a las figuras imaginarias, y en ello siguió la línea de pensamiento de Mach, de medio siglo antes.
         Los modelos atómicos concebidos por Bohr y por otros científicos intentaban explicar la posición de las líneas espectrales. ¿Por qué no se podía empezar estudiando dichas líneas e inventar una relación matemática que las explicara? Esto fue lo que hizo Heisenberg en 1927, utilizando el álgebra matricial en un sistema que llamó mecánica matricial y que consistía en un conjunto de cantidades que, correctamente manejadas, daban las longitudes de onda de las líneas espectrales. Sin embargo, este sistema era equivalente al de la mecánica ondulatoria de Schrödinger, anunciada solo unos cuantos meses después (como posteriormente lo demostraría Von Neumann). Los físicos se encontraron mucho más cómodos con el último sistema, que permitía cierta visualización.
         Los estudios de Heisenberg sobre teoría nuclear le condujeron a predecir que la molécula de hidrógeno podía existir en dos formas: orto-hidrógeno, en el cual los núcleos de los dos átomos giraban en la misma dirección, y para-hidrógeno, en el cual giraban en direcciones opuestas. Esta teoría se confirmó en 1929 y ayudo a concebir métodos de frenar la cantidad de evaporación de hidrógeno líquido, fenómeno importante cuando fueron necesarias grandes cantidades de dicho hidrógeno líquido como combustible de los cohetes, una generación después.
         Todavía más sorprendente fue la enunciación de otra deducción en 1927, la del principio de la indeterminación (Principio de Incertidumbre) que establece que es imposible realizar una determinación exacta y simultánea de la posición y del momento (masa, tiempo, velocidad) de un cuerpo. Cuanto más exacta fuera una medida menos exacta sería la otra. Las indeterminaciones de ambas medidas, al multiplicarlas, conducirían a un valor aproximadamente igual al de la constante de Planck.
         Esta teoría debilitó el efecto de la ley de causa y efecto que, excepto para muy pocos filósofos científicos, había supuesto un punto incuestionable y fuera de todo estudio desde la época de Tales y los filósofos jónicos. El Principio de Incertidumbre de Heisenberg destruyó la filosofía puramente determinista del universo. Laplace había mantenido que la historia completa del universo, pasado y futuro, se podía calcular si se conocía la posición y la velocidad de cada una de las partículas en cada instante del tiempo y estas dos piezas de información eran precisamente las que Heisenberg suponía que no se podrían conocer simultáneamente en un intervalo de tiempo dado. Incluso Einstein, el pensador revolucionario, no estaba cómodo dentro de esta nueva manera de afrontar el universo.
         Heisenberg recibió el premio Nobel de física en 1932 por la enunciación del Principio de Incertidumbre.
         Después del descubrimiento del neutrón, llevado a cabo por Chawick en 1932, Heisenberg puntualizó inmediatamente que desde un punto de vista teórico un núcleo que consistiera en protones y neutrones era mucho más satisfactorio que otro que consistiera (como se había pensado durante más de una década) en protones y electrones. Mantuvo que los protones y los neutrones se mantendrían unidos en los estrechos confines del núcleo mediante fuerzas de intercambio. Sin embargo, en lo que consistían dichas fuerzas no se conoció hasta que Yukawa abordó el problema.
         Durante la Segunda Guerra Mundial, Heisenberg se encargó de la investigación alemana sobre la bomba atómica, pero antes de que lograra tal propósito finalizó la guerra. Heisenberg era director del Instituto Max Planck en Berlín, pero después de la guerra se marchó a Alemania Occidental y fue nombrado director del Instituto Max Planck de Gotinga.


lunes, 5 de octubre de 2015

FRANÇOIS AUGUSTE VICTOR GRIGNARD

Nobel Química-1912






         Grignard ganó varios premios de joven por sus estudios, y cuando comenzó a asistir a la Universidad de Lyon se dedicó al estudio de las matemáticas. Finalmente obtuvo su título en dicha materia, aunque se dio cuenta de que no le interesaba especialmente. En un principio tenía una mala opinión de la química, pero gracias a un contacto casual, que le llevó a trabajar en un laboratorio químico, le hizo cambiar rápidamente de opinión y las matemáticas tuvieron que prescindir de él. Ni siquiera se dedicó a la química-física, donde las matemáticas pudieran haberle sido útiles, sino que se metió de lleno en el estudio de la química orgánica para la que , en aquellos días, las matemáticas eran una disciplina no necesaria, incluso extraña.
         Grignard se embarcó en la realización de una serie de experimentos mediante los cuales trataba de adicionar un grupo metilo (que consiste en un átomo de carbono y tres átomos de hidrógeno) a una molécula. El problema era encontrar el catalizador adecuado. Las virutas de cinc servían en algunos casos pero no precisamente en el que él estaba trabajando. El magnesio parecía tener algunas posibilidades, pero los resultados eran irregulares e inseguros. Frankland había preparado combinaciones de cinc con compuestos orgánicos usando éter dietilado como disolvente, y Grignard se preguntó si podría hacer lo mismo con magnesio y si los compuestos resultantes podrían ser útiles. Fue un afortunado golpe de intuición, puesto que el cambio dio resultado. Más adelante este descubrimiento resultó ser enormemente elástico, y el magnesio y el éter en combinación con cierto número de compuestos produjeron toda una serie de lo que se dio en llamar <Reactivos Grignard >. De esta manera se añadía una nueva herramienta muy poderosa a la química de síntesis.
         Los reactivos Grignard fueron anunciados por primera vez en 1900, y en 1901 Grignard presentó el trabajo para su tesis doctoral. Durante mucho tiempo, muchos químicos, incluso el propio Grignard, investigaron con y sobre los reactivos en todas direcciones. Después de cinco años, doscientos trabajos habían sido publicados sobre la materia.
         Se considero de tal utilidad el descubrimiento de los reactivos que Grignard fue galardonado con el premio Nobel de química de 1912, compartiéndolo con Sabatier.
         Cuando estalló la Primera Guerra Mundial Grignard fue llamado a filas para ocupar el puesto de cabo, pero de inmediato se le destinó a trabajos químicos para la guerra. Descubrió métodos para preparar fosgeno, un gas venenoso, y para detectar las primeras trazas de gas mostaza, otro gas venenoso.
         Después de la guerra Grignard volvió a dedicarse a la investigación, pacífica, en química orgánica.


lunes, 28 de septiembre de 2015

BENJAMIN FRANKLIN





         Benjamín Franklin, hijo número quince de una familia de diecisiete hermanos, fue escritor, impresor, político, diplomático y científico. Fue un fenómeno del Nuevo Mundo en el siglo XVIII. Fue el único americano de la época colonial que alcanzó fama en Europa. Para los americanos, del norte, su reconocimiento fundamental es por ser uno de los fundadores de la nación, para los europeos, por lo menos en aquella época, lo fue por la de ser un extraordinario filósofo natural.
         Su ingenuidad se pone de relieve en muchos de sus inventos, como por ejemplo, la estufa que mejoró y las gafas bifocales. Sin embargo alcanzó sus mayores éxitos en el campo de la electricidad.
         La electricidad estática se había convertido en algo fascinante en el siglo XVIII, desde que Guericke fabricara la primera máquina de electricidad. En 1745 y en la Universidad de Leyden se inventó un artificio que consistía en un vaso de cristal forrado interiormente de metal y metido dentro de él una varilla, en la que se pinchaba un corcho. Esto podía almacenar grandes cantidades de carga eléctrica estática que se le suministraba de una máquina en que la carga se producía por forzamiento.  El vaso de Leyden se podía descargar al acercar la mano a la varilla central y si ésta había acumulado bastante carga, el que ponía la mano recibía una descarga que no olvidaba fácilmente. Si el vaso se acercaba a algún metal, una chispa minúscula cruzaba el aire acompañada de un crujido.
         Muchos científicos experimentaban con los vasos de Leyden, y Franklin entre ellos. Observó la chispa luminosa y el crujido y consideró la posibilidad de que fueran diminutos rayos y truenos. Acaso, viéndolo desde otro punto de vista, ¿no podían ser los majestuosos rayos y truenos del cielo un intercambio de electricidad entre la Tierra y el cielo que hacía de partes de un gigantesco vaso de Leyden?
         Benjamín Franklin decidió probar un experimento, el cual le haría inmortal, de una manera espectacular. Hizo volar una cometa durante una tormenta, en 1752, que tenía un alambre de punta en su extremo superior, la enganchó con hilo de seda que se cargaría con la electricidad que hubiera por arriba, suponiendo que la hubiera por alguna parte.
         En plena tormenta, Franklin acercó la mano a la llave (metálica), a la que estaba atado el hilo de seda y saltó una chispa del mismo modo que ocurría en el vaso de Leyden. Además, pudo cargar un vaso de Leyden a partir de la llave del mismo modo que lo cargaba con una máquina de electricidad de frotamiento de las hechas por el hombre. La cometa de Franklin <electrizó> el mundo científico y por ello le hicieron miembro de la Royal Society.
         Franklin tuvo una gran suerte, dado el peligro que representaba su experimento, prueba de ello son las dos víctimas que causó en los dos científicos que intentaron emularle y realizar su experimento inmediatamente después que él. (Sin embargo, por esta misma época, Canton trabajando en experimentos no peligrosos sacó otra conclusión más sutil en relación con el cielo y la electricidad.)
         Franklin sacó, en seguida, consecuencias prácticas de su experimento. Ya en 1747 observó que el vaso de Leyden se descargaba mucho más rápidamente y a través de mayores espacios de aire si se acercaba metálico y puntiagudo. Parecía que esta punta atraía a la electricidad, por lo que sugirió que se debían colocar en los techos de las casas varillas con punta de metal que se conectaran a tierra. Tales objetos descargarían las nubes rápidamente, con lo que se alejaba y/o reducía el peligro sobre los edificios. Se probó, sin duda, su eficacia y en 1782 había ya 400 de estas varillas en Filadelfia.
         Cuando un cuarto de siglo más tarde, ya anciano, Franklin representó a los recién creados Estados Unidos ante los mandatarios franceses, estando su país en la guerra revolucionaria, probó ser el hombre idóneo para dicho cargo. La sociedad cultural francesa, así como las autoridades, cayeron rendidos a los pies del hombre que había domado los rayos de los cielos, haciéndolos caer bajo tierra. ¿Cuánto del nacimiento afortunado de los Estados Unidos se puede deber al vuelo de una cometa en una tarde de tormenta?
         Franklin también prestó un inestimable servicio teórico a la ciencia de la electricidad por un hecho accidental también. Se sabía de la existencia de dos clases de carga eléctrica. Dos varillas de ámbar se repelían si se frotaban y electrificaban, de la misma manera que lo hacían dos varillas de vidrio. Sin embargo, una varilla de ámbar electrificada atraía a una de vidrio también electrificada. Parecía ser el caso de <opuestos se atraen y semejantes se repelen> como en magnetismo, donde el polo norte de un imán atrae al polo sur de otro, mientras que los polos norte de dos imanes se repelen entre sí, como igualmente lo hacen los dos polos sur en las mismas circunstancias.
         Franklin se explicó esto considerando la electricidad como un fluido sutil que se podía presentar en exceso o en defecto. Así, un objeto con un exceso atraería a otro con defecto (a través del aire y acompañado de rayos y truenos) y ambas electrificaciones de neutralizaban.
         Franklin sugirió que el exceso del fluido se debía llamar electricidad positiva y el defecto, negativa.
         Siglo y medio después de Franklin se asoció la electricidad con las partículas subatómicas, en particular con el electrón, descubierto por J. J. Thomson. En todo caso si la electricidad estática se consideraba como un defecto o exceso de electrones, la situación era exactamente igual a la propuesta por Franklin.
         Desgraciadamente, los objetos que Franklin consideró con exceso de electricidad, en la actualidad se sabe que contienen un defecto de electrones (tiró la moneda al aire y no acertó). El electricista de hoy en día al montar sus circuitos, asume que la corriente eléctrica va desde el borne positivo al negativo, pero los físicos saben que los electrones fluyen al revés. No tiene importancia cuál de las dos convenciones se siga, con tal de que el que monta los circuitos siga siempre la misma y se tenga en cuenta para determinados componentes sensibles al sentido de la corriente.
         La mente afanosa de Franklin se preocupó de otros problemas también. Trabajó (todo lo bien que pudo) sobre el curso de las tormentas en el continente americano (en el norte) y fue el primero que estudió la corriente de agua cálida que va por el Atlántico norte y que hoy llamamos Corriente del Golfo.
         En el año 1900, Franklin recibió un merecido homenaje y, fue seleccionado como uno de los miembros, de los primeros, de honor de la Galería de la Fama para grandes americanos.


lunes, 21 de septiembre de 2015

CHANDRASEKHARA RAMAN

Nobel Física-1930





         Raman estudió y enseñó siempre en la India. Después del descubrimiento del Efecto Compton, Heisenberg había predicho en 1925 que se podía encontrar un efecto similar producido por la luz visible. Raman había estado ya investigando la dispersión de la luz, llegando a la misma conclusión incluso antes de que Heisenberg lanzara su sugerencia y antes también de los trabajos de Compton. En 1928 demostró definitivamente que la luz dispersa tenía componentes débiles de longitud de onda dinámica, de modo que los fotones de la luz visible, como los de los rayos X, poseían propiedades corpusculares.
         Posteriormente demostró que las longitudes de onda exactas producidas por la dispersión dependían de la naturaleza de las moléculas responsables de dicha dispersión. Por esta razón, los Espectros Raman resultaron ser más útiles para determinar alguno de los detalles precisos de la estructura molecular.
         Como resultado de estos trabajos y este descubrimiento Raman fue condecorado en 1929 por el gobierno británico y en 1930 recibió el premio Nobel de física. Fue el primer asiático que gano un premio Nobel de ciencias.
         En 1947 fue nombrado director del Raman Research Institute en Bangalore, en la India.



lunes, 14 de septiembre de 2015

HENRY CAVENDISH






         Cavendish nació en Niza mientras su madre pasaba allí una temporada para mejorar su salud, aprovechando el excelente clima de la Riviera Francesa. A pesar de ello, finalmente, murió cuando su hijo no tenía más que dos años.
         Cavendish se educó en Inglaterra pasando cuatro años en la Universidad de Cambridge, aunque allí no obtuvo título universitario alguno. Parece ser que era incapaz de enfrentarse a sus profesores en los exámenes de reglamento y durante el resto de su vida tuvo la misma dificultad de enfrentamiento con las personas.
         Se puede considerar a Cavendish entre uno de los primerísimos científicos de la historia.
         Era especialmente tímido y distraído, casi nunca hablaba. Jamás intercambiaba palabras con más de un hombre a la vez y de hacerlo solo era por necesidad e individualmente y por supuesto nunca con una mujer, a las que temía hasta el punto de no poderla mirar. Para dar alguna orden a sus sirvientas (como pedir la cena) siempre lo hacía por escrito y si alguna de ellas se atravesaba en su camino por la casa, era sencilla e inmediatamente despedida. Hizo construir una puerta en su casa, por la que solo podía entrar y salir él y su biblioteca de Londres la situó a siete kilómetros de distancia de su casa para que no le molestaran los que pretendieran visitarle, ya fuera socialmente o para cualquier consulta. Al final, se empeñó incluso en morir en morir prácticamente a solas.
         Este ser excéntrico no tuvo más que un gran amor: la investigación científica. Pasó casi sesenta años de su vida dedicado casi exclusivamente ella, ya que no se preocupó de completar su educación en Cambridge. También se puede decir que era un amor puro pues nunca se preocupó de si sus descubrimientos eran publicados o no, si se estaban acreditando o no, o en general de cualquier cosa que no fuera el hecho de satisfacer sus curiosidades. Como resultado de esto, muchos de sus logros permanecieron desconocidos durante años después de su muerte.
         Sus experimentos con electricidad del principio de la década de 1770 anticiparon la mayor parte de lo que se había de descubrir en los cincuenta años siguientes, aunque prácticamente no publicó nada de ello. Un siglo más tarde Maxwell cogió todas las anotaciones de Cavendish y las publicó. Es inestimable lo que cuesta a la raza humana el secreto científico innecesario. Estos experimentos de electricidad  dan prueba también de su sobrehumana devoción a la ciencia. En vista de que no tenía el talento necesario para inventar instrumentos, ni por supuesto la predisposición a pedir colaboración, decidió medir la intensidad de la corriente de una manera directa, que consistía en recibir él mismo el calambrazo, estimando y cuantificando el daño que le producía. A pesar de todo alcanzó casi los ochenta años de vida.
         Afortunadamente tuvo pocas dificultades económicas. Descendía de una familia noble a la que pertenecían los duques de Devonshire, y le pasaban una asignación suficiente. A la edad de cuarenta años heredó una fortuna de más de un millón de libras y no le prestó ninguna atención pues continuó viviendo al igual que antes de recibirla. A su muerte, la fortuna, prácticamente sin tocar, pasó a manos de sus parientes.
         En 1766 comunicó a la Royal Society algunos de sus primeros descubrimientos, como el trabajo que había realizado con un gas inflamable que se obtenía de la reacción de metal y ácido. Dicho gas, ya había sido descubierto antes por Boyle y Hales, pero Cavendish fue el primero que estudió sistemáticamente sus propiedades, acreditándosele generalmente su descubrimiento. Veinte años más tarde, fue Lavoisier quien le puso nombre a este gas, le llamó hidrógeno.
         Cavendish fue el primero que pesó un volumen determinado de diversos gases para determinar sus densidades. Encontró que el hidrógeno, gas particularmente ligero, tenía solo 1/14 parte de la densidad del aire normal. Como este gas era tan ligero y además inflamable, creyó que había aislado el flogisto que postuló Stahl.
         En algún momento de la década de 1780 demostró que el hidrógeno al arder producía agua. De este modo, el agua se convertía en una combinación de dos gases y si la noción griega de los gases hubiera necesitado algo más para ser rechazada por completo, aquí estaba la prueba.
         Por aquellos tiempos, estaba de moda hacer experimentos con el aire y Cavendish se unió a ella. En 1785 hizo cruzar chispas eléctricas por el aire forzando así la mezcla del nitrógeno con el oxígeno (usando terminología moderna) y disolvió el óxido que aparecía en el agua. (Al hacer esto averiguó la composición del ácido nítrico). Añadió más nitrógeno con la intención de consumir todo el oxígeno presente a la vez. Sin embargo siempre quedaba una pequeña porción del gas sin combinar, hiciera lo que hiciera. Dijo que el aire contenía una pequeña cantidad de un gas que debía de ser muy inerte y resistente a reaccionar. De hecho, descubrió el gas que hoy conocemos con el nombre de argón. El experimento fue ignorado durante un siglo, hasta que Ramsay lo siguió paso por paso al repetirlo.
         El experimento más espectacular de Cavendish incluye el inmenso globo terráqueo en si. La Ley de Gravitación de Newton colocaba la masa de la Tierra en la ecuación que representaba la atracción entre la Tierra y otro objeto cualquiera. Sin embargo, la masa de la Tierra no podía ser calculada a través de la ecuación ya que esta también incluía una constante G, de valor desconocido.
         Si se conociera el valor de esta constante, se conocerían todas las variables de la ecuación a excepción de la masa de la Tierra, y de ahí podríamos deducirla.
         Si se pudiera medir la fuerza de atracción gravitatoria entre dos objetos, cualesquiera, de masa conocida, podríamos determinar el valor de G, puesto que es una constante para toda atracción gravitatoria sean cuales sean los objetos, con masa, en cuestión. Lo difícil era medir la fuerza de atracción, ya que es muy pequeña entre cuerpos que se adapten a un experimento de laboratorio.
         Cavendish atacó el problema en 1798 y utilizó un método que sugirió Michell, llevando a cabo lo que hoy se conoce comúnmente como el <Experimento de Cavendish>.
         Cavendish suspendió de un alambre fino una varilla por su centro y en cada punta de esta varilla colocó una bolita de plomo. La varilla podía girar libremente suspendida del alambre si aplicábamos una fuerza pequeña a las bolas. Cavendish midió la amplitud del giro que se producía con los leves impulsos sobre las bolas.
         Colocó dos bolas grandes cerca de las pequeñas, de manera que las fuerzas gravitatorias entre cada una de las grandes con cada pequeña tuvieran el mismo sentido. Estas fuerzas hacían que el alambre se retorciese. A partir de la magnitud de esta torsión, Cavendish tenía calibrado de antemano el alambre, o mejor dicho, la torsión del alambre, calculó la fuerza de atracción entre los dos pares de bolas. Como conocía la distancia entre sus centros y la masa de cada una, tenía todo lo necesario para resolver la ecuación de Newton y despejar de esta manera la constante gravitatoria, la única incógnita.
         Una vez conocida esta constante, G, se la podía llevar a la ecuación original, que representaba la atracción de la Tierra a cualquier objeto de masa conocida colocado en su superficie o cerca. Ahora ya se conocían todas las variables salvo la masa de la Tierra y ahora ya podía despejar la ecuación y hallar el valor de esta. El valor que se obtuvo de esta manera para la masa de la Tierra, tenía bastante precisión para su época y venía a confirmar una densidad de la Tierra de unas cinco veces y media superior a la del agua. (Newton había adivinado esta cifra con bastante aproximación, con su clara intuición, un siglo antes.)
         El Laboratorio Cavendish de Física de Cambridge, que un siglo después hubo de producir excelentes e importantísimos trabajos en física nuclear, se bautizó así en su honor.