jueves, 28 de mayo de 2015

ROBERT ANDREWS MILLIKAN


Nobel Física-1923


         Durante sus años de estudiante en la Universidad de Oberlin, en la que se graduó en 1891, Millikan tenía solo un ligero interés por la física. Sin embargo, después de su graduación cambió radicalmente, dedicándose  a enseñar física en la universidad durante un par de años mientras obtenía su master. Posteriormente obtuvo su doctorado en 1895 en la Universidad de Columbia. Después de llevar a cabo el trabajo posdoctoral en Alemania, ocupó un puesto de profesor en la Universidad de Chicago en 1910.
         En 1906 Millikan realizó su trabajo más famoso, la determinación del tamaño de la carga de un electrón. Para ello siguió el curso de diminutas gotitas de agua cargadas eléctricamente que caían a través del aire bajo la influencia de la gravedad y en contra de la atracción de una placa cargada situada encima de ellas. En 1911 cambió su experimento usando gotas de aceite para evitar el efecto de la evaporación.
         De vez en cuando, una de esas gotas podía unirse a un ión que Millikan producía en una cámara por medio de exposición a los rayos X. Con el ión añadido el efecto de la placa cargada situada encima se reforzaba de repente, y la gota caía más lentamente e incluso llegaba a subir hacia arriba. El cambio mínimo en el movimiento de la gota lo suponía Millikan debido a la adición de una única carga electrónica. Comparando los efectos de las atracciones electromagnéticas hacia arriba y las atracciones gravitatorias hacia abajo, ambas antes y después de dicha adición, Millikan pudo calcular la carga de un solo electrón. Demostró también que la carga eléctrica existía solo como un número total de unidades de dicha carga.  Esto fue la última prueba de la naturaleza de la electricidad como compuesta por partículas, un siglo después de que los trabajos de Faraday hubieran señalado el camino.
         Este experimento tan espectacular (y una vez explicado tan enormemente sencillo) hizo ganar el premio Nobel de física a Millikan en 1923. La recompensa también fue debida al cuidadoso trabajo experimental que llevó a cabo para verificar las ecuaciones teóricamente deducidas por Einstein en conexión con el efecto fotoeléctrico.
         En 1921 Millikan se mudó al California Institute of Technology, donde permaneció hasta su retiro y se interesó en la radiación que había detectado V. F. Hess y que provenía del espacio exterior. En 1925 Millikan dio el nombre de <rayos cósmicos> a dichas radiaciones, nombre que se a conservado y usado hasta nuestros días.
         Millikan estudió la intensidad de la radiación en la alta atmósfera mediante globos y aviones, así como en la profundidad de la Tierra hundiendo instrumentos en el fondo de los lagos. Este trabajo fue llevado adelante por el alumno de Millikan, Anderson, con notables resultados.

         Durante muchos años Millikan mantuvo que los rayos cósmicos eran una forma de radiaciones electromagnéticas como los rayos gamma, solo que más energéticos. Creía también que los rayos cósmicos se originaban en los lindes del Universo, donde se estaba creando la materia. Millikan era uno de los científicos relativamente poco numerosos que luchó activamente por reconciliar religión y ciencia. Era hijo de un pastor congregacionista y el mismo era profundamente religioso. Puesto que su idea de que la materia se seguía creando continuamente, había para él un profundo valor religioso en estas ideas, <”el Creador esta todavía trabajando”, decía habitualmente>, y mantuvo la idea de la naturaleza ondulatoria de los rayos cósmicos incluso a pesar de la evidencia presentada por Compton y otros de que los rayos cósmicos eran partículas en cuanto a su naturaleza y en su mayor parte protones extremadamente energéticos.

lunes, 25 de mayo de 2015

THOMAS GOLD


         Gold fue uno de los que huyó de la Europa Central dominada por Hitler cuando todavía había tiempo. Igual que en tantos otros casos supuso una pérdida para los alemanes y una ganancia para América. Gold se estableció en Inglaterra durante dos décadas, asistiendo a la Universidad de Cambridge en 1942, donde obtuvo su título <master> en 1945. En 1956 llegó a los Estados Unidos y después de un año en Harvard aceptó un puesto de profesor en la Universidad de Cornell.
         La cosmología fue lo que proporcionó más fama a Gold, es decir, la rama de la astronomía que trata de la estructura total del Universo. Gracias a los trabajos de Hubble la visión del hombre se había extendido más allá de la Via Láctea, hacia un espacio lleno de galaxias incontables, algunas de las cuales estaban destinadas a unirse (por lo menos temporalmente) formando conglomerados, pero a rasgos generales las galaxias y dichos conglomerados estaban separándose unos de otros. La velocidad relativa de una galaxia con respecto a otra era proporcional a la distancia entre ellas. Esto era lo que se daba en llamar <Universo en expansión>, para el cual se pueden encontrar justificaciones en las ecuaciones de Einstein de la teoría general de la relatividad.
         Con el fin de interpretar la estructura del Universo, los astrónomos hicieron uso de lo que se llama el principio cosmológico, que dice en esencia, que desde un punto de vista muy amplio, el Universo en homogéneo. Es decir, visto desde cualquier punto la imagen de las galaxias sería exactamente igual que si se viera desde nuestra situación especial en la Tierra. (Si este principio no se acepta, entonces todo lo que vemos se puede interpretar como una condición puramente local de modo que no se podrá establecer ninguna conclusión sobre el Universo en conjunto. En definitiva, acabaría por no existir la cosmología.)
         A algunos astrónomos, incluyendo notablemente a Gold, les parecía que el principio cosmológico debía definirse tanto en el tiempo como en el espacio, de modo que el Universo no solo debería parecer el mismo desde cualquier punto del espacio, sino en cualquier época del pasado o del futuro. Pero el concepto de Universo en expansión parecía excluir esta suposición, puesto que en el pasado las galaxias tendrían que haber estado mucho más juntas que en el presente, y en el presente más juntas que en el futuro.
         En 1948 Gold y otros sugirieron que cuando las galaxias se separaban se formaba materia nueva en las vastas regiones del espacio entre ellas, de modo que cuando se hubiera doblado la distancia entre dos galaxias vecinas se habría formado suficiente materia entre ellas para construir una nueva galaxia, con lo cual, la densidad con la que las galaxias cubrían el espacio permanecía inmutable.
         Más adelante este fenómeno no aumentó el número total de galaxias, puesto que cuanto más se alejaba una galaxia de un punto de referencia dado (por ejemplo, nosotros mismos) se movía más rápidamente hasta que alcanzaba la velocidad de la luz, desapareciendo de nuestra vista. Según esto, las galaxias viejas se alejaban de nuestro universo y al mismo tiempo nacían otras nuevas, pero la imagen conjunta no cambiaba con el tiempo.
         Este Universo <constante>  implica creación continua, puesto que la materia (se supone que en forma de átomos de hidrógeno) debe crearse continuamente de la nada para que todo el sistema funcione. La velocidad a la que esto tiene lugar es demasiado pequeña para ser detectada, puesto que para formar nuevas galaxias en la proporción suficiente para contrarrestar el alejamiento de las antiguas se ha calculado que no se necesitan más de 500 átomos de hidrógeno formados en cada kilómetro cúbico de espacio por año.
         La teoría de la creación continua fue difundida de manera ardiente por Hoyle. De la misma manera que Gamov  se ha opuesto a ella de manera totalmente intransigente, apoyando la teoría de Lamaître del <gran estallido> y visualiza el Universo formado por galaxias que se alejan continuamente bajo el impacto de la explosión inicial, como una pequeña cantidad de gas en expansión y nada más que eso.
         La teoría de la creación continua implica la violación de las leyes de la termodinámica, puesto que la materia (y, por tanto, la energía) se crea de la nada, mientras que la entropía total del Universo no aumenta, como habían mantenido los físicos durante un siglo, desde Clausius, sino que permanece constante.

         La controversia entre ambas teorías sigue vigente, aunque hoy en día es mucho más difundida (entre el público en general) la del gran estallido “Big Ban”. No obstante grandes lagunas se ciernen sobre todas las teorías generales cosmológicas, entre ellas la consabida materia oscura.

viernes, 22 de mayo de 2015

JOHANN FRIEDRICH WILHELM ADOLF BAEYER


Nobel Química-1905



         Los padres de Baeyer eran un general prusiano y una hebrea. Su padre se interesó por las ciencias y fue director del Instituto Geodésico de Berlín en 1870.
         El joven Baeyer estudió en Heidelberg con Bunsen y Kekulé como profesores, graduándose en 1858.
         En 1863 descubrió al ácido barbitúrico, del cual derivaron las conocidas píldoras para la conciliación del sueño. Se supone que le dio ese nombre por una chica amiga suya en aquellos días (Bárbara).
         La química de los compuestos del barbitúrico la estudió con más detalle Emil Fischer una generación después.
         Cuando Hofmann volvió a Alemania en 1864, Baeyer le hizo la competencia en la investigación de tintes y sintetizó el índigo, su alumno Graebe sintetizó la alizarina.
         La última hazaña condujo a la síntesis del tinte que los ciudadanos del Tirol utilizaban para la realeza (muy parecido en su estructura al añil).
         En 1875 le llamaron de la Universidad de Munich para suceder a Liebig, que había fallecido. Fundó un laboratorio que sería tan famoso como el del mismo Liebig.
         Trabajando, nada menos que con el hijo de Perkin,  encontró métodos nuevos para formar pequeños anillos de átomos de carbono y realizó una teoría para ellos, que se llamó teoría de las tensiones y ayudo a explicar el por qué los anillos de cinco o seis átomos eran mucho más comunes que los de menos cantidad.
         En reconocimiento a la obra en la química orgánica sintética, y por su labor en la síntesis del índigo, se le concedió el honor de recibir el premio Nobel de química de 1905.

miércoles, 20 de mayo de 2015

NIELS HENRIK DAVID BOHR


Nobel Física-1922



         Bohr, hijo de  profesor de fisiología, estudió física en la Universidad de Copenhague, donde también se destacó como un magnífico jugador de fútbol. Obtuvo su doctorado allí en 1911, obteniendo después una beca de la Carlsberg Foundation para viajar al extranjero con el propósito de ampliar estudios. Gracias a esto, Bohr fue inmediatamente a Cambridge, donde trabajo con Rutherford. En 1916 volvió a la Universidad de Copenhague como profesor de física.
         Rutherford había llevado adelante la idea del átomo nuclear, es decir, la idea de que un átomo contiene un núcleo diminuto y compacto situado en el centro y una nube de electrones situados en la periferia. Estando ya en Cambridge, a Bohr le pareció que si se combinaba la estructura interna del átomo con la teoría cuántica de Planck, desarrollada por este último algo más de una década antes, sería quizá posible explicar como las sustancias emiten y absorben energía radiante. Esta absorción y emisión era de vital importancia para la técnica de la espectroscopia puesto que describía las líneas espectrales descubiertas por Fraunhofer un siglo antes y puestas en uso por Kirchhoff medio siglo después de ser descubiertas. Sin embargo, a lo largo de todo el siglo los científicos se habían contentado con medir la posición de las líneas espectrales sin intentar explicar por qué una línea debía situarse en un sitio determinado en lugar de otro.
         Bohr intentó rectificar esta omisión empezando por considerar el átomo de hidrógeno, que era el más sencillo de todos. En 1913 tenía ya preparado su esquema. Sugirió que el único electrón existente en el átomo de hidrógeno no producía radiaciones al oscilar dentro del átomo. A primera vista que debía producir dichas radiaciones, de acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, que indicaban que las radiaciones electromagnéticas se producían cuando se aceleraba cualquier tipo de carga eléctrica, por tanto un electrón moviéndose en una órbita cerrada debía emitir alguna radiación. Sin embargo, Bohr mantuvo que la radiación no se emitía durante el tiempo que el electrón permanecía en su órbita. (La contradicción aparente entre ambas teorías fue resuelta por De Broglie en la década siguiente, demostró que el electrón no era únicamente una partícula, sino también una onda. Schrödinger desarrolló una teoría mediante la cual el electrón no giraba alrededor del núcleo, sino que se trataba puramente de una onda estacionaria formada a su alrededor. Por tanto, el electrón situado en una órbita especial no tenía por qué acelerarse y, por tanto, no tenía por qué emitir radiaciones.)
         Bohr puntualizó que se emitían radiaciones cuando el electrón cambiaba de órbita aproximándose al núcleo. Por otro lado, cuando se absorbía radiación, el electrón se dirigía a una órbita más alejada del núcleo. Por tanto, la radiación electromagnética se producía por cambios en los niveles de energía de las partículas subatómicas y no por las oscilaciones o las aceleraciones de dichas partículas. Esta teoría abría una brecha entre el mundo del átomo y el mundo normal que nos rodea, de modo que se hizo cada vez más difícil la representación de la estructura atómica en términos de sentido común.
         Por ejemplo, el electrón no podía situarse en cualquier órbita, sino que debía hacerlo en una separada una distancia fija del núcleo. Cada órbita tenía una cierta cantidad de energía fija. Cuando el electrón pasaba de una órbita a otra, la cantidad de energía liberada o absorbida era fija, esta cantidad era un cuanto de energía entero. De esta manera se interpretaba la teoría cuántica de Planck como una manifestación de las posiciones discontinuas  del electrón dentro del átomo.
         Bohr pudo incluso elegir los orbitales de energía de manera que pudieran apreciar las líneas del espectro de hidrógeno, demostrando que cada una de ellas marcaba la absorción de cuantos de energía lo suficientemente numerosos para trasladar un electrón de una órbita determinada a otra más alejada del núcleo. (O marcaban la emisión de un cuanto de energía necesario para dejar caer el electrón desde una órbita determinada a otra más próxima al núcleo.) En particular, era fácil estimar las regularidades del espectro de hidrógeno, advertidas ya por Balmer. Para describir las cantidades discretas de energía que deberían poseer los electrones, Bohr hizo uso de la constante de Planck, h, dividida por dos pi. Esto de representa como h y se la denomina h barrada o h cortada.
         El modelo del átomo de hidrógeno de Bohr demostró ser, después de todo, insuficientemente complicado para estimar con gran detalle las líneas de su espectro. Bohr había concebido únicamente órbitas circulares, pero Sommerfeld siguió adelante y desarrolló las implicaciones de la existencia también de órbitas elípticas. También se incluyeron órbitas situadas formando distintos ángulos.
         Aparte de las modificaciones necesarias, el modelo atómico de Bohr fue el primer intento razonable y con éxito de explicar el espectro de un elemento a partir de la estructura interna del átomo y usar los datos espectroscópicos para explicar la estructura interna del átomo. Por ello, Bohr recibió el premio Nobel de física en 1922. Su teoría se confirmó experimentalmente gracias a los trabajos de Franck y de G. Hertz que también recibirían el premio Nobel por ello.
         Bohr fue incapaz de desarrollar modelos atómicos satisfactorios de elementos más complejos que el hidrógeno, pero gracias a ellos puntualizó que cuando un elemento poseía más de un electrón, éstos debían de existir en capas, de modo que los electrones contenidos en la capa más externa determinaban las propiedades químicas de los átomos en cuestión. Pauli demostró dicha noción.
         La idea de que el electrón era al mismo tiempo una partícula (como en su propia teoría) y una onda (como en la de Schrödinger) indujo a Bohr a llevar adelante lo que se había llamado el principio de complementariedad, es decir, que un fenómeno se pueda ver desde dos puntos de vista que se excluyen uno al otro de modo que cada uno de ellos por separado permanece válido. Este principio había sido adoptado afanosamente por algunos biólogos contemporáneos y usado como vehículo de un nuevo tipo de vitalismo. Existía la sugerencia de que los sistemas vivientes se pueden interpretar, por un lado, de acuerdo con las leyes físicas y químicas que gobiernan a los componentes de la célula y, por otro, de acuerdo con las leyes de la vida que gobiernan a la célula o al organismo como un todo indivisible. De acuerdo con esta idea existirían elementos cuya vida nunca podría investigarse por medio de las ciencias físicas. Sin embargo, no se llegó al convencimiento de que esta idea tuviera más éxito que todas las otras ideas esparcidas a lo largo de la historia.
         En 1939 Bohr visitó los Estados Unidos para asistir a una conferencia científica llevando la noticia de que Lise Meitner estaba a punto de anunciar la idea de Hahn de que el uranio experimentaba la fisión nuclear cuando se le bombardeaba con neutrones (partículas sin carga, de aquí su nombre, descubiertas menos de una década antes por Chadwick). Esta noticia disolvió la conferencia y todos los científicos se marcharon a sus respectivos países para confirmar la sugerencia de Hahn y de Meitner. Se confirmó perfectamente y los hechos se pusieron en marcha hasta culminar en la bomba atómica. Bohr prosiguió con sus trabajos con la idea de desarrollar una teoría del mecanismo de la fisión, teoría en la cual el núcleo se representaba comportándose como algo semejante a una gota de líquido. Bohr predijo que el isótopo (átomo de un mismo elemento, en el que varía el número de neutrones) especial, uranio-235, descubierto algunos años antes por Dempster, era el que experimentaba la fisión. Se pudo probar inmediatamente la veracidad de este fenómeno.
         Bohr volvió a Dinamarca y estaba todavía allí cuando las tropas de Hitler ocuparon de repente el país en 1940. En 1943, para evitar ser encarcelado (puesto que evidentemente no cooperó con la ocupación alemana), huyo a Inglaterra a pesar del riesgo personal que ello conllevaba. Posteriormente se marchó a los Estados Unidos, donde trabajó en el proyecto de la bomba atómica en los Alamos hasta 1945. Antes de abandonar Dinamarca disolvió su medalla de oro del premio Nobel en una botella de ácido. Después de la guerra volvió a Copenhague, precipitó el oro del ácido y recuperó su medalla, hecho simbólico del final de un mal. Pero otro había llegado: el de la guerra atómica. Bohr trabajó incansablemente a favor del desarrollo de la energía atómica para usos pacíficos, organizando la primera conferencia de Átomos para la Paz en Ginebra, en 1955. En 1957 recibió la primera distinción de Átomos para la Paz.



lunes, 18 de mayo de 2015

GIOVANNI DOMENICO CASSINI



         Cassini ganó su reputación en Italia cuando durante los años 1665 y 1666 midió los periodos de rotación de Júpiter y Marte. En 1668 lanzó unas tablas del movimiento de las lunas de Júpiter, evidentemente las conocidas hasta ese momento, que habían de servir para que más tarde Roemer se apoyara en ellas para averiguar la velocidad de la luz.
         También estableció el periodo de rotación de Júpiter en nueve horas y cincuenta minutos, siendo el primero a su vez que estudió la luz zodiacal (esto último es una débil iluminación del cielo de noche que sale del Sol a lo largo de la línea de la eclíptica. Hoy se sabe que la luz que proviene del Sol se refleja en las partículas de polvo que hay en el espacio interplanetario).
         Picard, del Observatorio de París (centro de reunión de todos los talentos extranjeros de la época) convenció a Luis XIV de Francia para que invitara a Cassini a París en 1669, donde luego se quedó hasta el final de sus días. Muchas veces se le consideró como un astrónomo francés, atribuyéndole entonces el nombre de Jean Dominique Cassini.
         Cassini continuó sus descubrimientos en París, localizando nada menos que cuatro satélites de Saturno (Japeto en 1671, Rea en 1672 y Dione y Tetis en 1684). Una vez superado lo hecho por Huygens (contemporáneo suyo, aunque más joven) que solo descubrió un satélite, se propuso mejorar el más espectacular de los descubrimientos de este: los anillos de Saturno. En 1675 Cassini notó que el anillo era doble, estando dividido por una franja oscura que aún se conoce como separación de Cassini.
         El trabajo más valioso de todos lo constituye la determinación del paralaje de Marte a través de sus observaciones del planeta en París, mientras que Richer lo hacía simultáneamente en la Guayana Francesa. Esto le dio la distancia que nos separa de Marte. La distancia relativa entre el Sol y los planetas se conocía desde tiempos de Kepler, por tanto, al calcular una de ellas con exactitud, se obtendrían las demás automáticamente. Del valor que dio a la distancia de Marte, Cassini calculó que el Sol distaba de la Tierra aproximadamente unos 140 millones de kilómetros.
         El valor que dio se quedaba corto en un siete por ciento de su valor verdadero, aunque fue la primera aproximación en acercarse relativamente a la verdad. Aristarco situó el Sol a unos 8 millones de kilómetros de la Tierra, mientras que Posidonio lo había fijado en unos 64 millones y Kepler como mera adivinación partió la diferencia situándolo a 24 millones de kilómetros.
         Cassini fundó una dinastía de cinco generaciones consecutivas de astrónomos, que habían de dominar la astronomía francesa durante más de un siglo. Cuestión esta que no favoreció la evolución al ser extremadamente conservadores e ir con dos generaciones de retraso en aceptar los avances que se producían. Cassini fue el último de los grandes astrónomos en no aceptar a Copérnico ni la teoría heliocéntrica.



viernes, 15 de mayo de 2015

WILLIAM RAMSAY


Nobel Química-1904


         Ramsay fue un hombre de enormes conocimientos en muy diversas ramas del saber. En su juventud se interesó por la música y los idiomas, pasando con posterioridad, su  interés, a las matemáticas y las ciencias. Era, además, aficionado al deporte, en todo en lo que se metía sobresalía. Llego a ser un soplador de vidrio de primera calidad. Confeccionó el mismo la mayor parte de los aparatos que más tarde utilizó para manipular los gases que fueron los que le proporcionaron fama y gran prestigio.
         Estudió química en Alemania como alumno de Bunsen y otros. Obtuvo su doctorado en 1873 en la Universidad de Tubinga. En 1880 le nombraron profesor de química en la Universidad de Bristol y en 1887 en la de Londres, en donde sucedió a A.W. Williamson. En 1892 le intrigó el problema planteado por Rayleigh en relación con el nitrógeno, y fue entonces cuando llegó a la cima de su carrera.
         El problema de Rayleigh era que el nitrógeno que obtenía del aire resultaba un poco más denso que el que obtenía de sus compuestos. Ramsay recordó haber leído que Cavendish, en un experimento, hacía mucho tiempo olvidado, había tratado cien años antes de combinar el nitrógeno del aire con el oxígeno y encontró que desprendía una burbuja de aire. Podría haber un resto de algún gas más pesado que el nitrógeno en el aire y que no se combinaba con el oxígeno, al menos así lo había pensado Cavendish.
         Ramsay repitió el experimento de un modo más cuidadoso, trató de combinar una muestra del nitrógeno obtenido del aire con magnesio. También obtuvo que se desprendía una burbuja de gas. Pero Ramsay tenía ahora algo que Cavendish no había tenido, el espectroscopio, que Kirchhoff había introducido en la química una generación antes. Ramsay calentó el gas y él y Rayleigh estudiaron las líneas espectroscópicas que se obtenían. Las líneas más fuertes estaban en una posición que no encajaban con las de los elementos conocidos. Era un gas nuevo, más denso que el nitrógeno, y que formaba aproximadamente el uno por ciento de la atmósfera, completamente inerte y que no se combinaba con ningún otro elemento. Le dieron el nombre de argón (del griego <inerte>).
         Puesto que no combinaba con ningún elemento tenía valencia cero. Teniendo en cuenta eso y su peso atómico, parecía indicar que su posición en la tabla periódica estaba entre el cloro y el potasio, que tenían de valencia uno, así las valencias se sucedían de la manera que creía Mendeleiev, el creador de la tabla.
         Además, si se aceptaba la tabla periódica como patrón, el argón tenía que ser uno de los gases inertes de valencia cero. Tal familia de elementos, no imaginados por Mendeleiev, no encajaba racionalmente en la tabla.
         Ramsay empezó la búsqueda. En 1895 supo que en América se habían obtenido muestras de un gas que se creía que era nitrógeno, a partir de un mineral de uranio. Repitió Ramsay el trabajo con un mineral llamado cleveita, por Cleve, y encontró que el gas, al analizarse por espectroscopia, mostraba líneas que no pertenecían ni al nitrógeno ni al argón. En su lugar, y esto fue lo más sorprendente, es que eran las líneas que una generación antes había observado Janssen en la luz del Sol. En aquel tiempo Lockyer las había atribuido a un nuevo elemento que llamó helio, y ahora resultaba que dicho elemento, helio, existía aquí también, en la Tierra.
         Ramsay y su ayudante trataron de encontrar otros gases en el mineral, pero fracasaron. En 1898 después de licuar el argón lo fraccionaron cuidadosamente. Pasaron muchos meses para conseguir quince litros de argón, que licuaron e hirvieron. La primera fracción contenía un nuevo gas muy ligero, al que le dieron el nombre de neón (nuevo). Las fracciones finales contenían indicios de dos gases pesados que nombraron criptón (escondido) y xenón (extranjero). Se completó la nueva columna de la tabla periódica, excepto la última fila, que se completó años más tarde cuando se hicieron estudios sobre la radioactividad.
         El mismo Ramsay se interesó en la radioactividad porque era una propiedad del uranio y había sido en un mineral de este elemento en donde se había descubierto el helio. En 1903 probó, en colaboración con Soddy, que el helio se producía continuamente en productos radioactivos naturales. Cuando Dorn descubrió el último gas inerte, el gas radioactivo radón, fue Ramsay quien pesó una pequeñísima cantidad y determinó su peso atómico.
         Le hicieron caballero en 1902. Y por sus trabajos en los gases inertes en 1904 le concedieron el premio Nobel de química.




miércoles, 13 de mayo de 2015

CHARLES EDOUARD GUILLAUME


Nobel Física-1920



         Guillaume estudió matemáticas y física y obtuvo su doctorado en 1883. En ese año entró en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas que se acababa de fundar. Empezó como ayudante, fue progresando hasta el puesto de director, se retiró   en 1936.
         Entre sus obligaciones estaba la de aumentar la precisión de los modelos de medidas, llevó a cabo la determinación del volumen del litro. Un kilogramo de agua pura a 4º C se suponía que tenía un volumen exacto de 1000 centímetros cúbicos. En 1904 sus nuevas medidas demostraron que un kilogramo de agua ocupaba 1000,028 centímetros cúbicos. Desde entonces los químicos se refieren a mililitros, en vez de centímetros cúbicos.
         Guillaume buscó con interés algún material barato para construir las unidades de longitud y masa. Lo que se utilizaba era una aleación de iridio y platino, útil, por ser inalterable, pero muy cara. Encontró una aleación de hierro y níquel en la proporción de 9 a 5 que cambiaba muy ligeramente de volumen al ascender mucho la temperatura. Le dio el nombre de invar, que quería decir invariable.
         El invar tiene gran valor en la fabricación de volantes y muelles de relojes, porque al ser invariable con la temperatura marca las horas con más precisión. Haría falta otro medio siglo para que los científicos separasen la cronometría de la mayor parte de las propiedades de la materia, cosa que se le debe a Townes.
         Recompensaron a Guillaume con el premio Nobel de física en 1920 por el descubrimiento y aplicación del invar.



domingo, 10 de mayo de 2015

MICHAEL FARADAY


         Faraday era uno de los diez hijos de un herrero que se trasladó con su familia a Londres. Es raro encontrar una familia pudiente de clase obrera con diez hijos, así que no hubo ninguna duda respecto a la educación del joven Faraday, que se hizo aprendiz de un encuadernador.
         Sucedió que esto fue un golpe de suerte para él porque tuvo los libros a su alcance, que oficialmente solo le incumbían por el exterior pero que no pudo evitar ojearlos. Su segundo golpe de suerte fue que su patrón sintió simpatía por el deseo que tenía el joven de aprender, y le permitía leer los libros y asistir a conferencias científicas.
         En 1812 un cliente le dio a Faraday localidades para asistir a las conferencias de Humphry Davy en el Royal Institution. El joven Faraday tomó notas que después detalló cuidadosamente con diagramas en color y se las mandó a Banks, presidente de la Royal Society, esperando obtener un empleo que le permitiera tener un contacto más íntimo con la ciencia. Como no tuvo contestación le mandó al mismo Davy otras notas con la petición de que le nombrase su ayudante. A Davy esto le impresionó mucho, tanto por la adulación implícita del gesto como por la evidente habilidad del joven, y aunque de inmediato no le complació, cuando tuvo la primera oportunidad le ofreció un puesto, del cual tomó posesión Faraday en 1813, a la edad de veintidós años, con un sueldo menor que el que había estado percibiendo como encuadernador. Casi inmediatamente Davy dejó Inglaterra para hacer su gran viaje por Europa, llevándose al joven como secretario y criado. Esto dio motivo a que la señora Davy lo tratara con desprecio, cosa que su marido, para descrédito propio, no evitó, y que Faraday soportó con humildad. El viaje le dio la oportunidad de ver a Napoleón, a distancia, cosa que tenía su importancia.
         Faraday probó ser más que merecedor de su maestro, a todos los efectos vivía en y para el laboratorio, no teniendo entonces, ni más tarde tampoco, colaboradores o ayudantes, y con Davy mostrándose amargado y resentido cuando comprobó que su protegido finalmente le eclipsaría, sobre todo cuando Faraday señaló algunos defectos en su invento, la lámpara de seguridad usada por los mineros.
         Faraday, que años antes había conseguido ser aprendiz de encuadernador, llegó a ser director del laboratorio en 1825 y en 1833 profesor de química en el Royal Institution.
         En química obtuvo su primera hazaña en 1823 cuando ideó métodos para licuar gases, sometiéndolos a presión, tales como el anhídrido carbónico, ácido sulfhídrico, ácido bromhídrico y cloro. Fue él también el primero que alcanzó en el laboratorio bajo cero en la escala Fahrenheit. También puede considerarse como un adelantado en la de la física, modernamente,  llamada criogenicéis (estudio de bajas temperaturas) que fue causa de otro resentimiento de Davy, porque en los informes que hizo Faraday sobre la licuefacción de gases (según opinión de Davy) no dio debido crédito al trabajo que él había hecho con anterioridad en este mismo campo.
         En 1825 proporcionó su única y gran contribución a la química orgánica. Descubriendo el benceno, que iba a jugar el principal papel en el desarrollo que Kekulé presentó sobre la estructura molecular. Faraday continuó, además, la gran obra de Davy en electroquímica, que había liberado metales desconocidos, haciendo pasar una corriente eléctrica a través de sus compuestos metálicos fundidos. A esto, Faraday, le dio el nombre de electrólisis, llamando electrólito al compuesto o solución que podía transportar la corriente eléctrica. A las varillas metálicas que se introducen en la solución les llamó electrodos, siendo el ánodo el positivo y cátodo el negativo. Todos estos nombres persisten en la actualidad y se usan continuamente en física y química.
         En 1832 redujo todo el asunto de electrólisis a expresiones cuantitativas, anunciando lo que hoy en día se llama las leyes de electrólisis de Faraday. Estas son (con terminología moderna):
1º La masa de electrólito descompuesto durante la electrólisis es proporcional a la cantidad de electricidad que atraviesa la solución.
2º La masa liberada por una corriente dada es proporcional a su peso atómico e inversamente proporcional a su valencia (entendiéndose por valencia el poder de combinación de los elementos).
Por ejemplo, un átomo de sodio o de plata se combina con un átomo de cloro, mientras que un átomo de cobre se combina con dos átomos de cloro. Por eso se dice que el sodio y la plata son monovalentes, mientras que el cobre tiene dos valencias. El sodio tiene un peso atómico de 23, la plata de 108 y el cobre de 64 (usando números enteros). La cantidad de electricidad necesaria para liberar 23 gramos de sodio, será la misma que para liberar 108 gramos de plata y la misma que liberará 32 gramos de cobre (el peso atómico partido por valencia). Estas leyes se interpretan fácilmente por la estructura atómica, pero, cosa bastante extraña en Faraday que nunca fue un atomista entusiasta y en todo lo posible ignoraba a los átomos.
         Estas leyes favorecían enormemente la propuesta que había sugerido Franklin, cerca de un siglo antes, de que la corriente eléctrica se componía de partículas. Esta teoría de electricidad corpuscular no progreso, hasta que Arrhenius, medio siglo más tarde, trabajó en ella.
         Las leyes de Faraday pusieron a la electroquímica sobre su base actual. En su honor, la cantidad de electricidad requerida para liberar 23 gramos de sodio, o 108 gramos de plata, o 32 gramos de cobre (es decir, para liberar un equivalente químico de un elemento), se llama un faraday. Como Coulomb, Faraday da su nombre a una unidad que mide cantidad de electricidad, estando las unidades ligadas por el hecho de que 96500 coulombios son iguales a un faraday. También en su honor, la unidad de capacidad eléctrica se llama faradio.
         Faraday, como casi todos los científicos contemporáneos, se sorprendió con el experimento de Oersted, que daba a conocer que una corriente eléctrica es capaz de desviar una aguja imantada. Dos años después, en 1821, Faraday ideó un dispositivo que consistía en dos vasijas con mercurio unidas a una batería por unas varillas que entraban en las vasijas de mercurio por el fondo. Los niveles superiores del mercurio estaban unidos por otra varilla curva de metal, que formando como un puente, se introducía en ambos recipientes. De esta forma se completaba el circuito. Un extremo de la varilla puente estaba fijo al recipiente, mientras que la varilla inferior estaba unida a un imán que podía girar alrededor de la de la varilla fija. En el otro recipiente, un imán fijo en la varilla inferior, se extendía hacia arriba en el mercurio mientras que la barra superior, terminaba en un alambre que podía girar libremente sobre un gozne alrededor del imán fijo. Cuando Faraday daba paso a la corriente, el alambre móvil empezaba a girar cerca del imán fijo, mientras que el imán móvil lo hacía cerca de la barra fija. De esta manera Faraday convertía con éxito fuerzas eléctricas y magnéticas en movimiento mecánico continuo (parece ser que fue en este tiempo cuando los celos científicos de Davy). Atribuía éste que Faraday se había apropiado de una idea suya para hacer el experimento, escuchando una conversación que él había mantenido con Wollaston. Faraday protestó diciendo que quizá la conservación pudiera haber llamado su atención hacia los experimentos eléctricos, pero que el descubrimiento no tenía nada que ver con la conversación. Verdaderamente, los intentos hechos por Davy y Wollaston habían fracasado, aceptándose hoy en día que Faraday estaba en lo justo y que su trabajo era original. Wollaston, a diferencia de Davy, siempre se mostró amistoso con Faraday y nunca dio señales de resentimiento.
         Aunque las varillas e imanes giratorios de Faraday eran cosas interesantes y nuevas, el primitivo motor eléctrico solo fue un juguete científico, al nivel de la máquina de vapor de Herón. Perseguía un juego mucho más importante, y puesto que Oersted había producido atracciones magnéticas partiendo de una corriente eléctrica, Faraday deseaba invertir las cosas y generar corriente eléctrica de atracciones magnéticas.
         Para efectuar esto, enrolló una bobina de alambre alrededor de una sección de un anillo de hierro, uniendo la bobina a una batería, pudiéndose abrir o cerrar el circuito por medio de un interruptor. Si cerraba el circuito se formaría un campo magnético en la bobina, como había señalado Ampère, y se concentraría en el anillo de hierro, como había dicho Sturgeon. Imaginar que una segunda bobina se enrolle alrededor de otra sección del anillo de hierro y que se conecte con un galvanómetro, el campo magnético creado en el anillo de hierro por la primera bobina podría generar (por acción inversa) una corriente en la segunda bobina, señalando el galvanómetro el paso de la corriente inducida.
         Como el experimento marchaba, Faraday había descubierto el primer transformador, pero no funcionaba tan bien como él había esperado, no se producía una corriente continua en la segunda bobina que se equiparase a la fuerza magnética producida en el anillo de hierro. El galvanómetro marcaba únicamente el paso de una corriente instantánea cuando se cerraba el circuito, y otra en dirección opuesta y también instantánea cuando se habría, en al tiempo en el que estaba cerrado o abierto no se producía corriente alguna. Todo esto, como es natural, requería una explicación.
         Como la educación de Faraday dejaba bastante que desear, desconocía por completo el cálculo matemático (quizá el científico más grande de la historia, de quien se puede decir eso), cosa que compensó con una enorme habilidad para diseñar gráficos, quizá única en la historia científica.
         Otro de sus descubrimientos fue que, esparciendo limaduras de hierro sobre un papel bajo el cual se había colocado un imán, comprobó que las limaduras formaban diseños regulares cuando se golpeaba el papel (cosa que ya había hecho Peregrinus seis siglos antes). También adoptó la demostración de Ampère de que una fuerza magnética rodeaba a un conductor que transportaba una corriente.
         Faraday empezó a hacer visible la fuerza magnética, la cual se extendía en todas direcciones desde la corriente eléctrica que le servía de punto de partida, llenando el espacio próximo a modo de un campo magnético. Se podían dibujar líneas en el campo, que representaban los puntos donde la fuerza magnética tenía la misma intensidad. A estas líneas Faraday les dio el nombre de líneas de fuerza, y el creía que a lo largo de estas líneas se alineaban, haciéndolas por tanto visibles, las limaduras de hierro. Por procedimientos análogos, fue posible conocer las líneas de fuerza que formaban los alambres, las varillas magnéticas, las herraduras magnéticas y también los globos magnéticos (tales como la Tierra). Esto fue el principio de una descripción del Universo como compuesto de campos de varios tipos. Esta descripción era más sutil, más flexible y más útil que la puramente mecánica de Galileo y Newton. Este campo magnético iba a ser reconocido por Maxwell medio siglo más tarde y por Einstein después de un intervalo de otro medio siglo más. La imaginación diseñadora pero no matemática de Faraday, hizo visibles estas líneas como si fueran reales. Cuando se cerraba un circuito y la corriente fluía, las líneas salían hacia el espacio y cuando se interrumpía el circuito, se replegaban de nuevo. Faraday juzgó que se inducía corriente eléctrica en un conductor, solamente cuando las líneas de fuerza lo cortaban de través. En su transformador, al cerrar el circuito, cuando la corriente se ponía en marcha en la primera bobina, las líneas de fuerza desplegadas cortaban el alambre de la segunda bobina, siendo responsables del corto fluir de la corriente eléctrica en esta segunda. Una vez establecida la corriente en la primera las líneas de fuerza ya no se movían y por tanto ya no se producía corriente en la segunda. Al abrir el circuito, las líneas de fuerza se replegaban y cortaban de través la segunda bobina en dirección contraria y de nuevo se producía en la segunda bobina un fluir de corriente eléctrica momentánea, pero de sentido opuesto a la primera.
         Por esa época, poco más o menos, Faraday daba conferencias científicas para el público en general, que eran enormemente populares (había empezado dándolas improvisadas, cuando el conferenciante asignado para una fecha fallaba y sobre la marcha él le sustituía en el acto), muy al estilo de Davy, su antiguo maestro.
         Faraday demostró la teoría de las líneas de fuerza, haciendo demostraciones para él y para el público, introduciendo para eso un imán en el interior de una bobina unida a un galvanómetro. Mientras metía o sacaba el imán, la corriente fluía a través del alambre de la bobina, así mismo, si el imán se mantenía quieto y la bobina se movía sobre él, se producía también corriente en la bobina. En ambos casos las líneas de fuerza que rodeaban al imán eran cortadas por el alambre de la bobina. Si el imán y la bobina se mantenían quietos, estando el imán dentro o fuera de la bobina, no se producía corriente alguna. De esta manera Faraday había descubierto la inducción eléctrica, descubrimiento que casi al mismo tiempo y de manera independiente, efectuó también el físico americano Henry. Con el tiempo este descubrimiento conduciría a grandes inventos.
         Faraday fue un maestro inspirado que interesó vívamente hombres como Daniell y Perkin. Su teoría de las líneas de fuerza no se tomó muy en serio al principio (la publicó en 1844), hasta que Maxwell se ocupó del electromagnetismo, basándose en los hechos con precisión matemática, llegando a desembocar en los mismos resultados que Faraday había planteado con simples palabras y diagramas.
         Una vez demostrado que la electricidad podía inducirse por magnetismo, el próximo paso era producirla de un modo continuo y no solo en brevísimos intervalos. Faraday llevó a cabo esto, adaptando a la inversa un experimento descrito por Arago, que había dado a conocer que una rueda de cobre al girar podía desviar un imán suspendido sobre ella. Faraday comprendió entonces que la rueda al girar cortaba las líneas de fuerza magnética, produciendo de esta manera corrientes electricas en ella, estas corrientes, a su vez, producían un campo magnético que desviaba el imán. Pero Faraday no deseaba crear un campo magnético partiendo de la corriente eléctrica. Para eso hizo girar una rueda de cobre de tal modo que el borde pasase entre los polos de un imán permanente, produciéndose entonces corriente eléctrica en el disco de cobre, fluyendo esta corriente tanto tiempo como estuviese girando la rueda. Esta corriente podía desviarse al exterior y hacer que efectuase un trabajo, inventando de este modo Faraday el primer generador eléctrico, hecho que tuvo lugar en 1831, siendo probablemente el descubrimiento eléctrico individual más grande de la historia. Se necesitaba solamente instalar una maquina de vapor o la fuerza del agua para hacer girar el disco de cobre, de esta manera de podía convertir en electricidad la energía del combustible o la acumulada en un salto de agua. hasta la época de Faraday, la única fuente de corriente eléctrica era la batería química, que era cara y producía electricidad en pequeña escala. Había entonces por primera vez, la posibilidad de un suministro de corriente eléctrica, en cantidad y barato. Para conseguir ambas cosas se invirtió más de medio siglo, debido a los posteriores inventos auxiliares, para que resultase una cosa completamente práctica. Como es natural, los generadores que finalmente se pusieron en marcha, en nada se parecían al disco giratorio de Faraday.
         Se cuenta que tras finalizar una conferencia, un político le espetó: “Que necesidad y para que va servir tanta energía eléctrica como sugiere que se puede producir” a lo que Faraday le respondió: “No le puedo dar una respuesta a sus preguntas, lo que si le puedo asegurar es que dentro de unos años estarán cobrando muchos impuestos de esto que hoy les he mostrado”.
         Años más tarde Faraday hizo más descubrimientos  relacionados con el electromagnetismo y su acción recíproca con la luz. Cuando le empezó a fallar la memoria, se retiró del laboratorio (rehusando trabajar cuando no confió plenamente en sí mismo, no admitiendo ayudantes o personal que le ayudara) entristeciendo esto los últimos años de su vida. Es posible que el suyo fuese otro caso, como los de Scheele y Davy, de un químico que sufría de un envenenamiento crónico leve.
         Fue extraordinariamente religioso, perteneciendo a la secta, que ya no existe hoy en día, de los sendemanians. Esta secta evitaba toda clase de vanidades humanas, por lo tanto Faraday aceptó con cortés desdén las medallas, cintas, grados y honores de todas clases con los que se vio premiado. La única distinción que valoró fue el ser miembro de la Royal Society, siendo elegido en 1824 a pesar de la amarga oposición de Davy, siendo, en efecto, el único voto en contra el suyo.
         Cuando Tyndall finalmente le ofreció la presidencia de la Royal Society, Faraday declinó tal honor y lo mismo hizo cuando tuvo el ofrecimiento de ser nombrado caballero, estaba decidido a ser simplemente Michael Faraday.
         Un domingo estando en la pequeña iglesia que frecuentaba, recibió una invitación para ir a cenar con la reina Victoria, a pesar de sus dudas e incertidumbres decidió que era necesario obedecer a la reina, pero la inflexible congregación a que pertenecía lo excomulgó, teniendo que sufrir un buen número de penitencias para rehabilitarse. Sus creencias religiosas le permitieron resolver sin titubeos un problema con el cual han luchado muchos científicos y siguen luchando –el antagonismo entre las exigencias de un país y el idealismo humano-. Durante la guerra de Crimen en los años 1850 (en la que Gran Bretaña luchaba contra Rusia) el gobierno británico le preguntó si había posibilidad de preparar gas venenoso en cantidad, para usar en el campo de batalla y si él quería dirigir tal tarea. Faraday contestó inmediatamente y con gran decisión que el proyecto era factible, pero que él no tendría nada que ver con el asunto.
         En vida, para cuando llegara el momento,  pidió ser enterrado bajo una lápida de lo más sencilla, cosa que se cumplió.
         Su gran monumento, sin duda, es el mundo electrificado de nuestro tiempo.


viernes, 8 de mayo de 2015

SVANTE AUGUST ARRHENIUS


Nobel Química-1903



         Arrhenius fue un niño prodigio (él mismo aprendió a leer a los tres años) y un estudiante brillante. Se graduó en la universidad como el más joven y sobresaliente de su clase. Cuando aún asistía a la Universidad de Uppsala, empezó a estudiar como pasaba la electricidad a través de soluciones, asunto importante desde los días de Davy, casi cien años antes.
         Faraday había logrado las leyes de la electrólisis y por ellas le parecía que la electricidad, como la masa, debía de existir en forma de pequeñas partículas. Había hablado de iones (palabra de origen griego que etimológicamente significa <el que va>), que eran las partículas que transportaban la electricidad a través de la solución, pero no se sabía como eran estos iones. Hombres como Williamson y Clausius habían insinuado que debían ser átomos o grupos de ellos, pero no explicaron el asunto convenientemente.
         Arrhenius lo hizo, consideró el hecho de que algunas sustancias, tales como la sal (cloruro de sodio), en una solución conducían la electricidad, eran electrólitos, mientras que otras, como el azúcar (sacarosa), no la conducían y, por tanto, eran no electrólitos. Surgió otra diferencia entre electrólitos y no electrólitos  en relación con el punto de congelación del agua.
         Al disolver una sustancia en agua se bajaba su punto de congelación. Este descenso era proporcional a la cantidad de sustancia disuelta, como había demostrado Raoult con su trabajo. Al doblar la cantidad de sustancia disuelta, se doblaba el descenso.
         Para distintas sustancias disueltas, el descenso era inversamente proporcional al peso molecular. Así, azúcar ordinaria (sacarosa) con el peso molecular doble que el azúcar de la uva (glucosa) al disolverse un gramo de cada una en un litro de agua, la sacarosa bajaba el punto de congelación del agua a la mitad de lo que lo hacía la glucosa. Puesto que la molécula de glucosa era la mitad del tamaño que la de sacarosa, un gramo de glucosa contendría el doble de moléculas que un gramo de sacarosa. Fue fácil demostrar que la cantidad de descenso en el punto de congelación del agua era proporcional al número de partículas presentes en la solución, cualquiera que fuese la sustancia disuelta. Esto se cumplía, por lo menos, para los no electrólitos.
         ¿Qué pasaba con los electrólitos? Una cantidad fija de cloruro de sódico (sal común) se compone de un número fijo de moléculas. Por este número se podía calcular el descenso, pero resultó que fue el doble de lo que se esperaba al disolver el cloruro sódico. La explicación a esto fue que cada molécula de esa sustancia originaba dos partículas, se observó que se cumplía también con otros electrólitos, como el bromuro potásico o el nitrato sódico.
         Por otra parte, sustancias como el cloruro bárico o el sulfato sódico, producían tres veces más descenso que el esperado. Cada molécula debía originar tres partículas.
         Este comportamiento anómalo de los electrólitos se observaba también en otras propiedades que dependían del número de partículas, como por ejemplo, la presión osmótica, es decir, la presión que forzaba a los líquidos a pasar a través de membranas semipermeables, del tipo de Graham, utilizadas para separar los cristaloides de los coloides.
         Arrhenius decidió que la única explicación era que el cloruro sódico se escindía en dos partículas, una de sodio y otra de cloro, tan pronto como se colocaba en la solución. Por supuesto que estas soluciones no contenían ni sodio metálico ni cloro gaseoso, lo que debía suceder era que tenían cargas eléctricas y eso era el por qué el cloruro sódico disuelto podía transmitir una corriente eléctrica.
         El ión de sodio cargado positivamente y el de cloro negativamente, tendrían propiedades completamente distintas de los átomos sin carga. Del mismo modo, el cloruro bárico se escindiría en tres partículas, un ión de bario con doble carga positiva y dos iones de cloro cargado cada uno con una carga negativa.
         Esto era un concepto revolucionario, demasiado revolucionario para la mayoría de los químicos de aquella época. Átomos cargados eléctricamente eran incomprensibles para los que aceptaban el punto de vista de Dalton de cien años antes, que asumía que los átomos eran indivisibles y sin forma. ¿De dónde podía una sustancia tan estable como el cloruro sódico, escindirse inmediatamente al ponerlo en una sustancia tan suave como el agua? Cleve, unos de los profesores de Arrhenius, despidió rápidamente al joven, cuando éste trató de explicarle la teoría.
         En 1884 Arrhenius preparó su teoría de la disociación iónica como parte de su tesis doctoral. Sufrió un duro examen durante más de cuatro horas y, sus incrédulos examinadores, le aprobaron con la nota más baja.
         Por fortuna era un tiempo en el que surgían nuevas ideas en muchos campos y se podía estar hablando de una clase nueva de física-química.
         Las dos grandes figuras de este campo, Van`t Hoff y  Ostwald se intrigaron por la nueva teoría y rompieron lanzas en su favor. Ostwald llegó a ir a Uppsala para discutir el asunto con el joven. Trabajaron los tres juntos y durante diez años formaron una minoría turbulenta en el mundo de la química. En 1889 Arrhenius hizo otra contribución a la química física, el estudió de cómo aumentaba la cantidad de reacción con la temperatura. Sugirió la idea de una energía de activación, cantidad de energía que debe suministrarse a las moléculas antes de que reaccionen para que lo hagan. Este es un concepto esencial para la teoría de la catálisis.
         El valor, prestigio y reputación, de Arrhenius empezó a subir rápidamente cuando en los años de 1890 Thomson descubrió el electrón y Becquerel la radioactividad. El átomo parecía que tenía estructura interna y estaba formado de partículas cargadas eléctricamente, con el electrón cargado, marcadamente, con electricidad negativa. Un ión negativo, como el cloro, se veía que era un átomo de cloro que había captado un electrón más de los que le correspondían, mientras que un ión positivo, como el sodio, era un átomo de sodio que había perdido un electrón. Si el cloro y el sodio en una molécula de cloruro sódico se mantenían unidos por la atracción de sus cargas eléctricas, la propiedad aislante del agua podía hacer que se separasen los átomos, al hacerlo los electrones se repartían desigualmente, un ión cargado positivamente y otro negativamente.
         De pronto, la teoría iónica de Arrhenius se vio que tenía sentido. En 1895 le nombraron profesor de la Universidad de Estocolmo y en 1903, por la misma tesis que solo le había proporcionado el titulo doctoral de manera raspada, le concedieron el premio Nobel de química.
         Esto tuvo lugar después de un cierto debate y discusión entre el grupo que repartía los premios, por si se debía darle el de física o el de química. Sugiriendo algunos incluso la posibilidad de que se le debían dar los dos compartidos. Cleve, que veinte años antes había estado sordo a su teoría, explicaba ahora que fue precisamente esta ambigüedad la que no le dejo apreciar bien las teorías de Arrhenius, y para compensar esto abogó por él con entusiasmo para que le concediesen el premio.
         Arrhenius se interesó después por los grandes misterios de la ciencia. En un libro titulado Worlds in the Making (Formación de los Mundos), publicado en 1908 indicaba que la vida en la Tierra había empezado cuando llegaron a ella, a través del espacio vacío, esporas con vida. Señalaba que las esporas podían resistir el frío y la falta de aire en el espacio durante periodos indefinidos, y creía que la fuerza que guiaba a las esporas de estrella en estrella era la presión de la radiación, presión que acababa de medir Lebedev.
         Creía a consecuencia de esta teoría que la vida estaba extendida por el Universo, en donde tuviese probabilidades de existir. Se interesó particularmente en la posibilidad de la vida en Marte, cuestión que se había hecho popular por los trabajos de Schiaparelli y Lowell.
         Desgraciadamente dos puntos, uno experimental y otro filosófico, combatían la teoría de Arrhenius de las esporas errantes por el espacio. La primera era que aunque las esporas son resistentes al frío y al vacío no lo son a la luz ultravioleta y a otras radiaciones energéticas. Puesto que el espacio (al menos en la vecindad de las estrella) está surcado por todo tipo de radiaciones, y por lo tanto, la supervivencia de las esporas sería muy imposible.
         La segunda objeción fue que la teoría de las esporas no explicaba realmente el origen de la vida. Si la vida no se originó en la Tierra, sino en otro mundo y nos alcanzó en la forma de esporas con vida ¿Cómo nació la vida en el lugar primero en el otro mundo? Hizo falta que pasase otra generación y el trabajo de Urey y otros para que los científicos empezaran a meditar razonablemente en este tema. (Sin embargo, científicos como Tsiolkovsky empezaron a especular con más atrevimiento sobre el espacio.)
         En su libro Arrhemius discutía la muerte del Universo por el calor, último estado de la máxima entropía, ya entrevisto por Clausius. Creía que existían procesos que aminorarían la entropía y mantendrían el equilibrio. En esto fue como un precursor de los que como Gold imaginaban al Universo sufriendo una creación continua.
         También señaló que el anhídrido carbónico de la atmósfera servía como un <Heat Trap> (Trampa para el Calor) porque permitía que la luz del Sol de alta frecuencia penetrase libremente hasta la superficie terrestre, pero era opaco a la radiación infrarroja de baja frecuencia, que la Tierra irradiaba de nuevo por la noche. Un ligero aumento en el anhídrido carbónico contenido en la atmósfera levaría consigo un aumento considerable en la temperatura de la Tierra, cosa que correspondía con la suavidad del clima en la era secundaria, de los dinosaurios. Un ligero descenso llevaría consigo un descenso de la temperatura, una edad de hielo. Tal sugerencia, incluso en la actualidad con ciertas variantes, se tomó seriamente y en verdad podría ser la causa del estado de Venus, en donde se encontró que su atmósfera tenía un alto contenido en anhídrido carbónico, según W. S. Adams de una generación más tarde. El Mariner II, nave exploradora de Venus, demostró en 1962 que la temperatura de su superficie era de unos 350ºC, mucho más alta de lo que se podría esperar sin el efecto “invernadero” del anhídrido carbónico.
         En 1905 nombraron a Arrhenius director del Instituto Nobel de química-física y mantuvo este puesto hasta poco antes de su muerte.



jueves, 7 de mayo de 2015

CAFE CUANTICO (ESPECIAL RELATIVIDAD)



Hola amigos, os pongo un enlace del programa de radio de El Café Cuántico:



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Cumplimos 25 programas en antena y para un día tan especial os traemos una tertulia dedicada al 100 aniversario de la Relatividad General de Albert Einstein. P ara ello, tenemos como invitado a Alberto Aparici: conocido divulgador por "La brújula de la ciencia" de Onda Cero radio y también responsable de divulgación en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC) de la Universidad de Valencia. Y coincidiendo con el día del libro, os traemos unas recomendaciones de lectura para enamoraros de la ciencia. ¡Qué lo disfrutéis!

Canal: Podcast de Café Cuántico
Categoría: Ciencia y Cultura
Subcategoría: Ciencia y naturaleza
Género: Radio
Procedencia: España
Idioma: castellano
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miércoles, 6 de mayo de 2015

JOHANNES STARK


Nobel Física-1919


         Stark estudió en la Universidad de Munich e ingresó en el departamento de física de Gotinga en 1900.
         Investigó sobre los rayos canales o rayos positivos en tubos de vacío descubiertos por Goldstein y consiguió observar en ellos, en 1905, un efecto Doppler.
         En 1913 demostró que un campo eléctrico intenso multiplica las líneas del espectro. Este es un efecto análogo al descubierto por Zeeman con el campo magnético.
         El <efecto Stark> podía explicarse de acuerdo con la mecánica cuántica y, así, constituyó un nuevo apoyo para la teoría cuántica. Sus trabajos proporcionaron a Stark, en 1919, el premio Nobel de Física.
         Stark, como Lenard, fue uno de los pocos científicos alemanes de prestigio que apoyaron de corazón a Hitler y sus teorías raciales. Fue presidente del Instituto  Físico-Técnico del Reich desde 1933 a 1939 y sus actividades nazis resultaron lo suficientemente amplias como para que un tribunal le juzgase y condenase en 1947.



lunes, 4 de mayo de 2015

GEORGE GABRIEL STOKES




         Stokes se graduó en Cambridge en 1841 con el número uno de su clase en matemáticas.
         En 1849 le nombraron profesor de matemáticas en Cambridge. En 1854 secretario de la Royal Society, y en 1885 presidente de la misma sociedad. Nadie había ocupado estos tres puestos desde Isaac Newton, un siglo y medio antes. La visión clara de Stokes queda señalada por el hecho que fue uno de los primeros científicos que comprendieron el valor de los trabajos de Joule.
         Entre 1845 y 1850 Stokes trabajó en la teoría de los fluidos viscosos. Dedujo una ecuación (ley de Stokes) que podía aplicarse al movimiento de pequeñas esferas cayendo por un medio viscoso, para conocer la velocidad bajo la influencia de una fuerza dada, tal como la gravedad. Esta ecuación podía utilizarse para explicar cómo flotan las nubes en el aire y las olas se calman en el agua. También podía usarse en problemas prácticos que tenían relación con la resistencia que opone el agua a los barcos que navegan por ella. Tal es la intercomunicación de la ciencia, que seis décadas después de enunciada la Ley de Stokes, que se usó para un fin que el propio Stokes nunca hubiera imaginado, ayudar a limitar la carga eléctrica a un único electrón, en un experimento famoso de Millikan.
         Trabajo también en fluorescencia, sonido y luz. Estudió las radiaciones ultravioletas por medio de las fluorescencias que producían. Fue el primero en demostrar que el cuarzo es atravesado por las radiaciones ultravioletas, mientras que el vidrio ordinario no lo es.
         También se ocupó del concepto del éter luminoso, a través del cual se suponía se propagaba la luz, concepto que había intrigado a los físicos durante medio siglo desde Fresnel. Stokes trató de explicar las propiedades contradictorias aparentes del éter y sugirió que era como una especie de cera que puede ser muy resistente a un golpe repentino fuerte, pero ceder a una fuerza pequeña pero continuada. (Así, la luz encontraría el éter rígido, pero un planeta que se mueve mucho más lentamente lo encontraría dúctil). También sugirió que el éter en los alrededores de un planeta en movimiento sería arrastrado por él. Estas explicaciones sobre las propiedades del éter sirvieron para introducir nuevas dificultades, sin embargo, el asunto vino a ocupar un primer plano poco tiempo después con los trabajos de Michelson.
         En sus conferencias en Cambridge, Stokes dio interpretaciones sobre las líneas de Fraunhofer que, en efecto, fueron un anticipo de las teorías posteriores de Kirchhoff. Aunque Stokes nunca publicó sus ideas, otras personas trataron de concederle tal honor.
         El mismo Stokes (que tenía un carácter afectuoso, generoso y modesto) insistía en que él no había observado los puntos fundamentales en que se basaban sus teorías y que por lo tanto no podía reclamar prioridad alguna.
         En 1896, casi al final de su larga vida, estuvo entre los primeros en sugerir que los rayos X, recientemente descubiertos por Roentgen eran radiaciones electromagnéticas análogas a la luz.
         Stokes recibió la medalla Rumford de la royal Society en 1852, y la medalla Copley en 1893. Fue miembro conservador del Parlamento por la Universidad de Cambridge de 1887 a 1892, como en su momento lo había sido Newton.
         Stokes fue nombrado barón en 1889.


sábado, 2 de mayo de 2015

EMIL HERMANN FISCHER



Nobel Química-1902


         El padre de Fischer quería que Emil entrase en los negocios de la familia (era el único hijo sobreviviente), pero el joven, que terminó a la cabeza de su clase en el Liceo de Bonn en 1864, prefería la ciencia y rápidamente y con facilidad demostró su ineptitud para los negocios. Su padre cedió y Fischer asistió a las conferencias de Kekulé en la Universidad de Bonn y más tarde estudio con profesores como Baeyer y Kundt en la Universidad de Estrasburgo. Obtuvo su doctorado en 1874 y continuó dedicándose en su vida profesional a investigaciones extraordinariamente fructíferas en diversas ramas de la química orgánica.
         En 1875 trabajó con derivados orgánicos de la hidracina (compuesto de nitrógeno e hidrógeno) y señaló cómo podían utilizarse para identificar y separar los azúcares, que eran muy difíciles de manipular, como no fuese en mezclas impuras. Sus aptitudes para la química eran tan buenas y claras que su padre se enorgulleció de él y procuró asegurarle una buena posición económica. Fischer se unió a Baeyer, después fue a la Universidad de Erlangen en 1882 y a la de Würzberg en 1885.
         Durante los años de 1880 utilizó los compuestos de hidracina para aislar los azúcares puros y estudiar sus estructuras. Señaló que los más conocidos tenían seis átomos de carbono, de los cuales había dieciséis variedades que dependían de cómo estaban dispuestas las uniones del carbono. Cada tipo de colocación se manifestaba en la manera en que giraba el plano de luz polarizada, y consiguió conocer exactamente la disposición de los átomos de carbono en el azúcar. Para esto combinó las experiencias prácticas de Pasteur con la teoría de Van´t Hoff y colocó la estereoquímica (parte de la química que estudia la disposición que tienen los átomos en el espacio para formar una molécula) sobre una base segura.
         Fischer demostró que hay dos clases de azúcares, que son imágenes especulares unos de otros, y los llamó series D y L. Tuvo que escoger a que imagen pertenecía cada fórmula, y lo hizo al arbitrariamente. Recientes trabajos muestran que, aunque su decisión fue al azar, efectivamente acertó.
         La importancia que tiene la estereoquímica en la vida nos lo señala el hecho de que los azúcares del tejido vivo, y que habitualmente se encuentran,  son de la serie D. La serie L casi nunca aparece en la naturaleza. Los tejidos prefieren unos a otros y alejan de ellos a la serie L.
         Mientras efectuaba todos estos estudios trabajaba al mismo tiempo en una clase de compuestos llamados purinas, que explicó con gran detalle, y que resultaron de suma importancia no como un estudio de química académico, sino por la relación que tenían con el mecanismo de la vida. Forman parte esencial en un grupo de sustancias llamadas ácidos nucleicos, que son las moléculas clave del tejido con vida, todo esto se descubrió ya en el transcurso del siglo XX.
         En 1892 Fischer se trasladó a la Universidad de Berlín como sucesor de Hofmann, al fallecimiento de éste.
         Por sus estudios en azúcares y purinas Fischer recibió en 1902 el premio Nobel de química.
         Con estos reconocimientos no acabó su vida de trabajo. Se interesó por las complicadas moléculas de las proteínas, que se sabía que estaban formadas por compuestos relativamente simples, llamados aminoácidos, y Fischer mostró exactamente cómo se combinaban unos con otros en el interior de la molécula de proteína. Además inventó métodos para unirlos de la misma manera que lo hacían en las proteínas naturales. En 1907 construyó una proteína muy simple, pero auténtica, formada con dieciocho unidades de aminoácido y demostró que la atacaban las enzimas digestivas como atacarían a las proteínas naturales.
         Todo esto fue el principio en el complejo campo de la estructura de las proteínas, tipo de trabajo que tendría su culminación en las investigaciones de Sanger y Du Vigneaud medio siglo más tarde.
         Los últimos años de la vida de Fischer se vieron amargados por la Primera Guerra Mundial, durante la cual organizó la producción química alemana para la guerra, en la cual perdió a dos de sus tres hijos.