lunes, 25 de enero de 2016

HEINRICH RUDOLF HERTZ




         Después de empezar estudios de ingeniería, Hertz, los dejó por los de física, fue alumno de Helmholtz y Kirchhoff. Con el primero mantuvo una gran amistad que duró toda su vida, porque desgraciadamente murió tan pronto que Helmholtz, que era mucho mayor que él, vivió un años más.
         Cuando trabajaba en la Universidad de Kiel en 1883 se interesó en la ecuación que gobierna el campo electromagnético, que había conseguido Maxwell, recientemente fallecido. La Academia de Ciencias de Berlín ofreció un premio por un cierto trabajo relacionado con el campo magnético y Helmholtz indicó a su joven protegido que hiciera una tentativa y le prestara su atención y dedicación al asunto.
         Hertz, que ya tenía un puesto de profesor en un colegio de Karlsruhe, se puso a trabajar sin demasiado entusiasmo, pero cuando lo realizaba en 1888 encontró algo más allá de lo que andaba buscando. Había montado un circuito eléctrico oscilante, moviéndose entre dos esferas metálicas separadas por un espacio de aire. Cada vez que el potencial alcanzaba un máximo en una dirección u otra saltaba una chispa entre las esferas. (Durante estos experimentos notó que cuando brillaba la luz violeta en el terminal negativo, la chispa saltaba más fácilmente. No continuó con esto, aunque fue el primer conocimiento del efecto fotoeléctrico, que explicaría una generación más tarde el mismísimo Einstein y por lo que alcanzaría el premio Nobel.)
         Con la chispa oscilante, la ecuación de Maxwell predecía que se podrían generar radiaciones electromagnéticas. Cada oscilación debería producir una onda, de modo que la radiación sería de una longitud de onda extremadamente larga. Como la luz se propaga a unos 300000 kilómetros por segundo, una longitud de onda que se produjera en una oscilación de una milésima de segundo tendría una longitud de 300 kilómetros de largo.
         Hertz utilizó como dispositivo para descubrir la presencia posible de tal radiación, un simple alambre enrollado, con un pequeño espacio de aire entre las espiras, Cuando la corriente originaba radiación en la primera espiral, ésta originaba corriente en la segunda. Hertz descubrió pequeñas chispas que saltaban por los espacios de aire en su espiral. Al mover este detector en varios puntos de la habitación, por la intensidad de la chispa pudo explicar el aspecto de las ondas y calculó su longitud de onda, o sea 66 centímetros, que era un millón de veces mayor que la longitud de onda de la luz visible. Se las arregló para demostrar que estas ondas implicaban un campo eléctrico y magnético, por lo tanto, eran de naturaleza electromagnética.
         De este modo Hertz comprobó la utilidad de la ecuación de Maxwell. En Inglaterra, Lodge confirmó los experimentos de Hertz, y Righi hizo lo propio en Italia, demostrando la relación entre las ondas “hertzianas” con la luz. Cuando Marconi invento un medio práctico para utilizar estas ondas en la telegrafía sin hilos, les dieron el nombre de ondas de radio (siendo radio una abreviatura de radiotelegrafía, es decir, telégrafo por medio de radiación, que es opuesto, totalmente distinto, al telégrafo por hilos, o con corriente eléctrica).
         En 1889, Hertz sucedió a Clausius como profesor de física en la Universidad de Bonn, en donde trabajó con rayos catódicos. Creía que estos rayos, catódicos, eran ondulatorios y no corpusculares, porque penetraban  finas películas metálicas y consideraba que cualquier partícula no podría hacer eso.
Si hubiese vivido por más tiempo habría visto que la radio de convertía en un factor importante de la sociedad humana, pero ni siquiera pudo vislumbrar el principio. Tampoco presenció el descubrimiento de Thomson del electrón, que demostró ser una partícula mucho más pequeña que el átomo, y por lo tanto, era posible, y así sucedía, que penetrara y atravesara fácilmente la materia.
Murió Hertz después de una larga enfermedad, debida a un envenenamiento crónico de la sangre, antes de cumplir los cuarenta años.


lunes, 18 de enero de 2016

GEORGE PAGET THOMSON

Nobel Física-1937






         Thomson es el único hijo de J. J. Thomson. Estudió en Cambridge, graduándose justamente antes de que estallara la Primera Guerra Mundial. Después de pasar algún tiempo en el ejército y en trabajos de aerodinámica aplicada a la guerra, volvió a la física y fue nombrado profesor de física natural en la Universidad de Aberdeen en 1922.
         En 1927, muy poco después de que Davisson publicara sus trabajos, Thomson publicó su propia observación, independiente, a propósito de la difracción de los electrones.
         Consiguió sus resultados haciendo pasar una corriente rápida de electrones a través de una placa metálica, de manera muy semejante a como lo había hecho Laue al hacer pasar una corriente de rayos X a través de un cristal. Thomson obtuvo el mismo tipo de difracción con los electrones que Laue había obtenido con los rayos X. Sus resultados estaban perfectamente de acuerdo con la teoría de De Broglie.
         Como consecuencia de todo ello se le concedió el premio Nobel de física en el año 1937, compartiéndolo con Davisson.
         Durante la Segunda Guerra Mundial, Thomson fue el director de la British Commission on Atomic Energy y en 1943 fue condecorado.


lunes, 11 de enero de 2016

THOMAS YOUNG






         Young fue un niño prodigio que sabía leer a los dos años de edad y a los cuatro ya había leído la Biblia dos veces. Era del tipo mejor de niño prodigio, es decir, de los que al madurar se convierte en adulto prodigio.
         En Cambridge le llamaban Phenomenon Young (joven fenómeno).
         Se interesó por la medicina y estudió en la Universidad de Edimburgo como alumno del anciano Black. Fue a Alemania donde se graduó en la Universidad de Gotinga en 1796 y abrió su consulta en Londres en 1799. Entre 1801 y 1803 dio conferencias científicas en la Royal Institution, recién fundada por Rumford y en 1802 fue nombrado secretario para el extranjero de la Royal Society.
         Como médico se interesó por la percepción sensorial. Fue el primero que descubrió, siendo todavía estudiante de medicina, el modo en que cambia de forma el cristalino del ojo al enfocar objetos a distinta distancia. En 1801 describió las causas del astigmatismo (la visión borrosa que es causada por irregularidades en la curvatura de la córnea).
         Del ojo a la luz en sí, no hay más que un paso. Durante más de un siglo se había estado debatiendo la cuestión de la naturaleza de la luz. Unos decían que era corpuscular (quizá los que más victorias obtenían) y otros que era ondulatoria. La prueba que se esgrimía con más fuerza en contra de los de la teoría ondulatoria era el hacho de que la luz marcaba siluetas netas de sombra y no rodeaba las esquinas como lo hacían, por ejemplo, las ondas sonoras. Algunos habían sugerido que cuanto más pequeñas fueran las ondas más se propagaban en línea recta, pudiendo las ondas de luz ser tan pequeñas que se propagaran prácticamente solo en línea recta. Grimaldi había detectado lo poquísimo, pero era algo, que se apartaban de la línea recta en su trayectoria, siglo y medio antes, pero sus observaciones se habían despreciado. A Young le tocó demostrar la naturaleza ondulatoria de la luz de una manera mucho más espectacular.
         Young llevó a cabo su experimento en 1803 haciendo pasar la luz por unas rendijas muy estrechas y viendo que aparecían distintas bandas de luz donde solo debería de haber una raya de separación neta entre luz y sombra. Estas bandas de luz surgían como consecuencia del <rodeo> que la luz hacía en las esquinas, como había demostrado Grimaldi, y no tenían explicación alguna por la teoría corpuscular.
         Young, sin embargo, tenía una prueba aún más evidente. De su estudio de los sonidos, se interesó por el fenómeno de las pulsaciones mediante el cual, en dos sonidos distintos se producían periodos de sonido intensificado separados por periodos de silencio. Esto tenía fácil explicación si se considera que cada sonido tiene distinta longitud de onda y por tanto no van al mismo acorde, no coinciden las crestas y los valles de las ondas. Al principio, las dos ondas pudieran ir al mismo paso y ambos sonidos se refuerzan así mutuamente produciendo doble intensidad. Más tarde si dejaban de ir al mismo paso y las moléculas de aire eran empujadas en un sentido por una onda y en el contrario por la otra, con un efecto total de movimiento nulo, se producía, por tanto, el silencio.
         Young se preguntó, ¿Se podrían sumar dos rayos, o haces, de luz para producir la oscuridad? Si fueran corpúsculos no, si fueran ondas sí. Young dejó pasar rayos de luz por dos orificios pequeñísimos que al atravesarlos se ensanchaban y se entrecruzaban. La zona de entrecruzamiento no era un área de luz intensificada, como cabía esperar, sino que formaba un dibujo de zonas alternativas de luz y sombra, situación esta (interferencia) análoga a la de las pulsaciones del sonido.
         Al principio, el trabajo de Young encontró bastante oposición y hostilidad en Inglaterra, pues sus cálculos matemáticos eran complicados y su exposición algo enrevesada. Por otro lado, la teoría corpuscular era particularmente <inglesa> ya que fue Newton quien la expuso, por lo que existían dificultades de todo tipo por parte de los científicos ingleses para oponerse a ella. (El orgullo nacional casi siempre juega un papel perjudicial para la ciencia, al igual que para otras muchas disciplinas). Por ello, fueron los franceses Fresnel y Arago los que continuaron la obra de Young, echando abajo la teoría corpuscular (si no para siempre, si por lo menos durante casi otro siglo más).
         A partir de su experimento de la difracción, Young pudo calcular la longitud de onda de la luz visible, pues solo era necesario calcular qué longitud de onda permitía observar el grado mínimo de <rodeo> de esquinas. Las longitudes de onda que se obtuvieron resultaron ser muy pequeñas, menores que la millonésima parte del metro.
         El interés que Young tomó por la luz le llevó a estudiar la naturaleza de la percepción de los colores. Fue el primero que dijo que no era necesario ver cada color por separado a través de distintos mecanismos fisiológicos. Bastaba con ver tres colores como el verde, el rojo y el azul y con combinaciones de éstos en distintas proporciones se obtenían los miles de tonalidades de colores que hay. Esta teoría la perfeccionó Helmholtz medio siglo más tarde y en la actualidad se refiere una a ella como la teoría de los tres colores de Young-Helmholtz. La fotografía y la televisión de gran parte del siglo XX se apoyan en esta teoría tricolor.
         Aún quedaba una cuestión por aclarar en esta teoría ondulatoria de la luz. ¿Qué tipo de ondas eran las de la luz? Podían ser ondas transversales como las de las de la superficie del agua, formando ángulo recto la dirección del movimiento con el tren de ondas total. También podían ser longitudinales, como las ondas sonoras, ondulándose en la misma dirección de movimiento del tren de ondas. Todos los que habían defendido la teoría ondulatoria de la luz, como Huygens, habían tomado como casi seguras las de tipo longitudinal. Young al principio pensó lo mismo pero, sin embargo, por medio de estas ondas no se podía dar explicación al efecto de la doble refracción, que noto Bartholin por primera vez. En 1817, Young escribió a Arago diciéndole que las ondas de luz debían ser transversales y con ellas se podía explicar el efecto de la doble refracción, en esto acertó.
         Young se interesó también en otras formas de energía distintas a la luminosa. En 1807 fue el primero que hizo uso de la palabra energía en su versión moderna, como aquella propiedad que confiere a un sistema la capacidad para producir un trabajo. En ese mismo año discutió la <teoría calórica> del calor, citando los experimentos de Rumford. En este punto, sin embargo, les resultaba muy difícil a los físicos franceses, precisamente, abandonar la teoría <francesa> de Lavoisier y tuvo que transcurrir medio antes de que fuese, total e indiscutiblemente, destruida la teoría del calórico, precisamente por un ingles, Maxwell.
         Young contribuyó también a comprender la tensión superficial de los líquidos y estudió la naturaleza de las sustancias elásticas. La constante utilizada en las ecuaciones que definen el comportamiento de las materias elásticas se llama todavía <Módulo de Young>.
         Y, para colmo, como si toda esta actividad en las ciencias físicas y biológicas no hubiera sido suficiente, Young llegó a estudiar el problema de las antiguas lenguas jeroglíficas de Egipto. Fue el primero que hizo progresos para descifrarlas y en 1818 este físico y médico pudo escribir un documentado artículo sobre Egipto que sobrepasó los esfuerzos de sus contemporáneos historiadores.


lunes, 4 de enero de 2016

CLINTON JOSEPH DAVISSON

Nobel Física-1937





         Davisson entró en la Universidad de Chicago gracias a una beca en el año 1902 y atrajo la atención de Millikan. Con la recomendación de este último entró en la Universidad de Princeton para seguir sus estudios de postgraduado en física, obteniendo su doctorado en 1911 y trabajando bajo la supervisión de Richardson sobre la emisión de iones a partir de materiales calentados.
         Davisson trabajó en el Carnegie Institute of Technology en Pittsburgh hasta la Primera Guerra Mundial. Entonces obtuvo permiso de ausencia para entrar en la compañía Bell, donde se incorporó y permaneció.
         Davisson estaba interesado en la teoría de De Broglie sobre la naturaleza ondulatoria de los electrones, enunciada en 1924, pero Davisson nunca supuso, probablemente, que iba a demostrar dicha naturaleza experimentalmente. Lo hizo de manera accidental.
         En 1927 estaba estudiando la reflexión de los electrones en una placa metálica de níquel encerrada en un tubo de vacío. El tubo se hizo añicos accidentalmente y el níquel caliente desarrolló inmediatamente una película de óxido que lo imposibilitó para ser usado de nuevo como placa. Para deshacerse de dicha película tuvo que calentar el níquel durante un periodo bastante largo. Una vez que hubo hecho esto se dio cuenta de que habían cambiado las propiedades reflectoras del níquel.
         Investigaciones posteriores demostraron que donde la placa contenía muchos cristales diminutos antes de calentarse, contenía después solo unos pocos cristales más grandes. Davisson llevó esto a su lógica conclusión y preparó un único cristal de níquel para usarlo como prueba. Esta vez encontró que el haz de electrones no solo se reflejaba, sino que también sufría difracción. Pero este último fenómeno es característico de las ondas y no de las partículas, de modo que, de esta manera, quedaba probada la naturaleza ondulatoria de los electrones y confirmada la teoría de De Broglie.
         Aquel mismo año se confirmó también por los trabajos de G. P. Thomson, trabajos diferentes e independientes a los de Davisson.
         Como resultado de todo esto, Davisson y Thomson recibieron y compartieron el premio Nobel de física en 1937.