lunes, 29 de febrero de 2016

GEORG SIMON OHM




         Ohm era hijo de un maestro mecánico interesado en la ciencia y que se afanó para que sus hijos recibiesen una educación científica. La ciencia no iba a tratar amablemente a Ohm.
         Ohm enseñaba en liceos, pero su ambición era conseguir un nombramiento en la universidad. Para esto tenía que presentar algún trabajo importante de investigación. Escogió el nuevo campo de corriente de electricidad que había sido abierto por Volta, pero era pobre y el equipo era caro y muy difícil de conseguir, así que tuvo que fabricarlo él mismo, en particular tuvo que diseñar sus propios conductores, siéndole muy útil la influencia de su padre.
         Ohm decidió aplicar a la corriente eléctrica, algunos de los descubrimientos hechos por Fourier pertenecientes al flujo del calor. Así como la razón por la cual el calor fluía desde el punto A al punto B, dependía en parte de la diferencia de temperatura entre esos dos puntos y en parte también a la facilidad con la que el calor era conducido por el material entre dichos puntos. Pensó que el fluir de la corriente eléctrica dependería del potencial eléctrico entre los puntos A y B, y en la conductividad eléctrica del material empleado entre ellos.
         Trabajando con conductores de distinto grosor y longitud, descubrió que la cantidad de corriente transportada era inversamente proporcional a la longitud y directamente proporcional a la sección del conductor. De este modo podía definir la resistencia del conductor y en 1827 demostraría que había una relación simple entre la resistencia, el potencial eléctrico y la cantidad de corriente transportada. A esto de llamó Ley de Ohm, que puede expresarse: el flujo de corriente a través de un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a la resistencia (casi medio siglo antes Cavendish había descubierto esta relación, pero nunca la había publicado).
         De Ohm fue ésta la única contribución científica de primer orden, pero una contribución de primer orden era o debería ser bastante, para el merecimiento de su nombramiento universitario, que no consiguió, sin embargo. Su trabajo despertó gran cantidad de oposición y resentimiento, al parecer porque Ohm trataba de basar sus resultados en la teoría y parte de sus oyentes no llegaban a entenderlo, aunque también había cierto trabajo experimental apoyando su postura. De todos modos, se encontró con tantas críticas que no solo no consiguió su puesto universitario, si no que incluso tuvo que dimitir del puesto que tenía en al liceo.
         Durante seis años vivió en la pobreza con amarga desilusión, pero lentamente, fuera de Alemania, su obra se iba conociendo y cada vez estaba más y mejor valorada.
         Se encontró, con gran sorpresa por su parte, que le tributaban honores. La Royal Society le otorgó la medalla Copley en 1842. Finalmente, el profeta Ohm recibió honores en su propio país, y fue nombrado catedrático de la Universidad de Munich en 1849, de modo que pasó los últimos años de si vida en el apogeo de la ambición realizada.
         Su nombre se inmortalizó por el hecho de que se llama ohmio a la unidad de resistencia eléctrica. Así, cuando la corriente de un amperio pasa a través de una sustancia bajo la diferencia de potencial de un voltio, esa sustancia tiene una resistencia de un ohmio. Además, la unidad de conductividad (reciproca de la resistencia) es el mho, el nombre de Ohm deletreado al revés.


lunes, 22 de febrero de 2016

ERNEST ORLANDO LAWRENCE

Nobel Física-1939





         Lawrence estudió en la Universidad de Dakota del Sur, graduándose en 1922. Más tarde se fue a la Universidad de Yale para obtener su doctorado, cosa que hizo en 1925. En 1927 entró a formar parte del profesorado de la Universidad de California.
         Uno de los mayores problemas de la física nuclear de los años veinte era perfeccionar los métodos de bombardeo del núcleo atómico. En un principio, los únicos proyectiles a disposición de los científicos eran las partículas alfa, utilizadas por Rutherford. Sin embargo, estas partículas tenían doble carga positiva y se acercaban al núcleo atómico, cargado también positivamente, con mucha dificultad.
         En 1928 Gamow había sugerido que se usaran protones en lugar de partículas alfa (núcleos de helio). Los protones eran iones (núcleos) de hidrógeno y se podía disponer de ellos  con mucha facilidad, además, se les podía comunicar la energía necesaria acelerándolos en un campo eléctrico. Puesto que poseían una única carga positiva los núcleos atómicos los repelerían con menor fuerza que a las partículas alfa.
         Se inventaron varios aparatos para producir la aceleración de partículas y el primero que realmente se puso en funcionamiento fue el multiplicador de voltajes de Cockcroft y Walton. Van de Graaff inventó un acelerador de partículas todavía mucho más espectacular, aunque el invento clave lo proporcionó Lawrence.
         A Lawrence le parecía que en lugar de tratar de comunicar un enorme empuje, aumentar su velocidad y por tanto energía, a los protones o a las otras partículas cargadas aplicando grandes potenciales, se podía conseguir que dichas partículas se movieran en círculos comunicándoles un pequeño empuje, siempre en el mismo sentido, cada vez que dieran una vuelta. Los pequeños empujes se podrían aplicar indefinidamente, se aumentaría la energía de las partículas hasta el punto en el cual dejaran de ser controlables para los fines deseados.
         Por tanto, en 1930, construyó un pequeño aparato mediante el cual se conseguía que se movieran los protones entre los polos de un gran imán que producía trayectorias circulares. En cada vuelta recibían otro impulso por medio de un campo eléctrico. Esto les hacía adquirir, con cada vuelta, cada vez mayor velocidad y al ser la fuerza del imán constante la trayectoria que iban describiendo era cada vez menos curva. La trayectoria era una especie de espiral que hacía que las partículas se acercaran cada vez más a los bordes del instrumento de modo que en el momento que chocaban con él habían ya acumulado grandes energías.
         Lawrence dio el nombre de ciclotrón al instrumento. El primero era pequeño pero rápidamente se construyeron otros mayores. Al final de los años treinta se habían construido ya ciclotrones enormes y Lawrence recibió el premio Nobel de física en el año 1939.
         Los ciclotrones, de acuerdo con su diseño original, llegaron a un límite para el año 1940, pero hombres como McMillan introdujeron modificaciones y perfeccionamientos produciendo energías todavía mucho mayores. Los avances en la comprensión de la física nuclear llevados a cabo nunca hubieran podido tener lugar sin la utilización del ciclotrón y los instrumentos relacionados con él.
         Durante la Segunda Guerra Mundial, Lawrence estaba trabajando ardientemente en uno de los intentos de separar cantidades de uranio-235 del uranio corriente para incorporarlo a la pila atómica que Fermi estaba construyendo en Chicago. Fue uno de los científicos que, al igual que Compton y a diferencia de Franck o Szilard, apoyaron el empleo de la bomba atómica en las ciudades japonesas.
         Después de la Segunda Guerra Mundial dedicó los últimos años de su vida  a la investigación nuclear.


lunes, 15 de febrero de 2016

AUGUSTIN LOUIS CAUCHY




         La obra principal de Cauchy fue en matemática pura, pero en un punto importante recayó en la física. Fue el primero que intentó conseguir una base matemática para las propiedades del éter, ese sólido –aunque gas- que dejaba pasar a su través las ondas luminosas y los planetas. Su obra hizo posible que los científicos aceptasen la teoría del éter, y consigo la ondulatoriedad de la luz, sin pérdida de respetabilidad, aunque no fuese completamente satisfactoria.
         Los intentos que hizo Maxwell para mejorarla no fueron completamente satisfactorios. De hecho, nadie consiguió hacer un trabajo que la probase de un modo convincente.
         Los experimentos de Michelson y Morley, una generación después de la muerte de Cauchy, no hicieron sino que empeorar las cosas para la teoría del éter.
         Los físicos estuvieron durante un siglo ante el terrible dilema de la aparente necesidad del éter para explicar la naturaleza de la luz y la aparente imposibilidad de darle una explicación totalmente coherente, por presentar propiedades contradictorias. Para liberarlos por fin, hizo falta la obra de Einstein.
         Cauchy se vio rodeado de controversias políticas a medida que iban pasando los años. Fue un partidario acérrimo de los Borbones  y cuando Carlos X, último rey de esa estirpe (que había hecho barón a Cauchy) se fue al exilio en 1830 también se exilió él para evitar el jurar fidelidad al nuevo rey Luis Felipe. Cauchy volvió a Francia en 1838, y cuando Luis Napoleón, sobrino del primer Napoleón, subió al poder como presidente de la Segunda República, Cauchy no le juraría lealtad, pues rehusó a ello, como ya había hecho Arago con anterioridad.


lunes, 8 de febrero de 2016

THEODORE WILLIAM RICHARDS

Nobel Química-1914






         El padre de Richards era pintor, su madre poetisa y él mismo heredó cualidades en ambas disciplinas. Además estaba interesado por la música y, desde luego, por la ciencia.
         Se educó en Harvard y allí, para su tesis doctoral, se dedicó al trabajo de determinar un valor más preciso de la relación entre el peso atómico del oxígeno y del hidrógeno, problema que también preocupó a lord Rayleigh al otro lado del océano. Después de obtener su título, Richards continuó sus estudios en Alemania. Se le ofreció una cátedra en Gotinga, pero volvió a los Estados Unidos en 1894 para ocupar una cátedra de química en Harvard.
         Su vida profesional está dedicada a la determinación de los pesos atómicos de los diferentes elementos con la mayor precisión posible. Durante casi tres décadas él y sus estudiantes establecieron los pesos atómicos de unos sesenta elementos con una precisión que parecía representar el límite de lo que puede hacerse con métodos puramente químicos. Sobrepasó incluso los trabajos de Stas.
         Por toda su obra y esencialmente por sus determinaciones de los pesos atómicos, Richards recibió el premio Nobel de química de 1914.
         Sus trabajos pusieron fin a la edad de las determinaciones clásicas de los pesos atómicos, marcando también el principio de una nueva época. En 1913 empezó a determinar pesos atómicos del plomo en  diferentes minerales de plomo, y detecto diferencias pequeñas, pero definidas. Esto constituyó una prueba experimental de las predicciones de Soddy, que poco tiempo antes había avanzado la teoría de los isótopos.
         La existencia de los isótopos, establecida desde un punto de vista físico por Soddy y desde uno químico por Richards, demostró que los pesos atómicos ordinarios, a pesar de ser todavía un problema de gran importancia para los cálculos químicos, no eran ya datos físicos fundamentales. La atención se concentró en la medida de la masa de especies atómicas individuales mediante métodos electromagnéticos. Los pesos atómicos se determinaban de una manera más precisa mediante estos métodos que mediante los viejos métodos químicos, y los trabajos de Richards dieron pie a la nueva era de la física atómica.



lunes, 1 de febrero de 2016

ENRICO FERMI

Nobel Física-1938






         Fermi recibió su doctorado en la Universidad de Pisa en 1922, justo unos meses antes de que Benito Mussolini subiera al poder en Italia. A partir de entonces, Fermi realizó trabajos posdoctorales en Alemania bajo la supervisión de Born, pero volvió a Italia en 1924 y en 1926 fue nombrado profesor de física en la Universidad de Roma.
         En cuanto Chadwick descubrió el neutrón en 1932, Fermi empezó a interesarse inmediatamente por dicha partícula. Las partículas neutras eran su fuerte, puesto que fue él el que dio el nombre de neutrino a la partícula postulada por Pauli. Fermi prosiguió sus trabajos para desarrollar algunos principios matemáticos relacionados con la emisión del neutrino.
         La importancia del neutrón era tal que gracias a él se podían iniciar muchos tipos nuevos de reacciones nucleares. Por un lado, la falta de carga del neutrón era la consecuencia de que el núcleo atómico, positivamente cargado, no lo repeliera como ocurría con las partículas alfa y los protones, ambos también cargados positivamente. Por esta razón cuando se “bombardeaba” un núcleo atómico con neutrones no era necesario producir grandes energías para comunicárselas al neutrón, utilizando aceleradores de partículas como los construidos por Cockcroft, Van de Graaff y Lawrence. De hecho, los neutrones tenían más efecto cuando poseían menos energía (cuando eran más “lentos”).
         Fermi descubrió esto cuando se dio cuenta de que los neutrones producían efectos particularmente grandes, al iniciar las reacciones nucleares, cuando se les hacía pasar previamente a través de una capa de agua o de parafina. Los átomos ligeros de dichos compuestos absorbían parte de la energía de los neutrones en alas colisiones que sufrían y los “frenaban” hasta el punto en que se terminaban moviendo a la velocidad normal de las moléculas a la temperatura ambiente. Dichos “neutrones lentos” permanecían en las inmediaciones de un cierto núcleo durante una fracción de segundo más que los “rápidos” y eran absorbidos más fácilmente.
         Cuando un neutrón es absorbido por el núcleo de un cierto átomo el nuevo núcleo emite de vez en cuando una partícula beta y se convierte en el átomo del elemento siguiente superior. A Fermi se le ocurrió, por lo tanto, bombardear uranio con neutrones, decisión decisiva a la postre, con la idea de formar un elemento artificial situado por encima del uranio en el sistema periódico. Esto ocurrió en el año 1934 (no se conocía en la naturaleza este elemento transuranio, situado por encima del uranio). Fermi pensó durante algún tiempo que había obtenido realmente su nuevo elemento, y lo llamo uranio X.
         De hecho, Fermi tenía razón hasta cierto punto, como demostraría McMillan cinco años después. Sin embargo, en lo principal estaba equivocado. Cuando Hahn investigó el problema descubrió eventualmente que Fermi tenía entre manos algo mucho más importante de lo que él había sospechado. Estaba, sin saberlo, jugando con la fisión del uranio. A pesar de todo, por su trabajo sobre el bombardeo con neutrones y principalmente con neutrones lentos recibió el premio Nobel de física de 1938, meses antes de que Meitner revelara el secreto de la fisión.
         Sin embargo la vida se hacia cada vez más difícil para la familia. Fermi era antifascista y en la ceremonia de entrega del premio Nobel no apareció vestido con el uniforme fascista ni saludo como ellos. Ambas cosas habrían sido absurdas y fuera de lugar, pero la censurada prensa italiana creyó conveniente castigar a Fermi por tales omisiones. Además, la señora Fermi era judía y cuando la influencia de Hitler empezó a notarse en Italia se promulgaron leyes antisemitas. Desde Estocolmo, donde Fermi recogió el premio Nobel, él y su familia, se embarcaron para los Estados Unidos, donde permanecieron para siempre.
         Una vez en América, Fermi y otros, como Szilard, empezaron a preguntarse si en la fisión del uranio los neutrones emitidos podrían producir la fisión de otros átomos de uranio que a su vez produjeran más neutrones y más fisiones. Una reacción nuclear en cadena de este tipo produciría cantidades ingentes de energía en una fracción de segundo, todo ello a partir de un neutrón que podía suministrarse de las fuentes existentes en el aire gracias a los rayos cósmicos.
         Cuando se decidió establecer el Maniatan Engineer District para tratar de construir una estructura en la cual se pudiera producir una reacción en cadena semejante a la anteriormente citada, Fermi fue nombrado director del proyecto. Después de Peral Hatbour, Fermi era un “enemigo aliado” (no obtuvo la ciudadanía americana hasta 1945) pero las ideas sanas prevalecieron y este pequeño problema no interfirió en su trabajo.
         El uranio y el óxido de uranio aparecían almacenados en combinación con los bloques de grafito. Este último material servía para “frenar” a los neutrones y los convertía en “lentos”, con velocidades adecuadas para que fueran fácilmente absorbidos por el uranio de modo que se indujera la fisión de manera sencilla. (Los descubrimientos de Fermi de la década anterior pagaron su precio aquí). La estructura construida se llamo pila atómica, puesto que los bloques de grafito se apilaban uno encima de otro, además porque la palabra pila no insinuaba la naturaleza del trabajo. Fue el primer reactor nuclear que utilizó el término correcto.
         La pila atómica resultó ser un éxito. Contenía barras de cadmio que absorbían los neutrones hasta el momento en el que la fisión tuviera que iniciarse. Este momento llegó a las 15:45 del 2 de diciembre de 1942 en la Squash Court de la Universidad de Chicago, cuando las barras de cadmio se retiraron la reacción en cadena se automantuvo y la era atómica empezó. El acontecimiento fue anunciado (entre los que estaban al corriente del secreto) por un telegrama enviado por Compton, en el que se leía: <El navegante italiano a llegado al nuevo mundo>. Y, realmente, Fermi había realizado una hazaña tan sobrecogedora como la de otro navegante cuatro siglos y medio antes, Colón. Hazaña con un potencial no previsto ni imaginado, tanto para el bien como para el mal.
         Poco después de dos años y medio dichas reacciones de fisión se dispusieron de tal manera que podían producir violentas explosiones, que culminaron con el lanzamiento de dos bombas sobre las ciudades japonesas y el final de la Segunda Guerra Mundial.
         Cuatro años después, la Unión Soviética, bajo la dirección de Kurchatov repitió la hazaña americana y el espectro de la guerra nuclear se cernió sobre la aterrorizada humanidad.
         En 1945 Fermi aceptó un puesto de profesor en el Institute for Nuclear Studies. Murió de cáncer en 1954 y el elemento de número atómico 100, que se formó artificialmente al año siguiente, recibió el nombre de fermio en su honor.
         Fermi vivió lo suficiente para ver el desarrollo llevado a cabo por Teller y otros de un arma nuclear todavía mucho mayor y mortal que la bomba de fisión. Al igual que Oppenheimer, Fermi se opuso al desarrollo de la bomba H (o bomba de hidrógeno o de fusión),  a pesar de que anteriormente había aprobado el uso de la bomba de fisión en el Japón, durante la guerra. No llegó a vivir lo suficiente para ver como Rickower y Hinton aplicaron su reactor nuclear a otra serie de aplicaciones distintas de las bombas.