ALBERT EINSTEIN EN MADRID 1923

(Actualizado el 1-2-2023)

EXPOSICIÓN VIRTUAL

BLAS CABRERA y la CIENCIA ESPAÑOLA

ante ALBERT EINSTEIN y la RELATIVIDAD

Conmemoración del Centenario de la visita de Einstein a España, 1923-2023

"Comisario: Francisco A. González Redondo (Facultad de Educación, UCM)"

web contenido virtual

Digitalización de un artículo de la RSEF

  

OTTO STERN

Nobel Física-1943

         Stern estudió fisicoquímica en la Universidad de Breslau y recibió su doctorado en 1912. Posteriormente pasó dos años trabajando con Einstein antes de empezar a despuntar por sus propios medios. Su primer puesto de profesor fue en la Universidad de Rostock en 1921.

         Por aquel tiempo fue cuando Stern empezó a trabajar con los rayos moleculares. Dejaba pasar una corriente de gas desde un recipiente a través de un pequeño agujero a una cámara de alto vacío. Las moléculas que escapaban no encontraban otras moléculas dentro de la cámara de vacío con las que pudieran chocar, de modo que formaban un rayo de partículas en movimiento. A pesar de que estas moléculas (y algunas veces también los átomos de metales utilizados) son todas neutras, están compuestas por partículas cargadas, un núcleo cargado positivamente y unos electrones cargados negativamente. Como resultado se comportaban de alguna manera como diminutos imanes.

         Estudiando estos rayos en un campo magnético durante los años veinte y principios de los treinta, Stern fue capaz  de confirmar que efectivamente se comportaban como imanes. Midió algunas de las propiedades, medidas que ayudaron a confirmar la teoría cuántica de Planck. Su alumno Rabi llevó a cabo un estudio más intenso.

         Stern también demostró que estos rayos moleculares presentaban propiedades ondulatorias, como había predicho De Broglie en sus teorías. Durante aquel tiempo, Davisson había ya demostrado las teorías de De Broglie para el caso de los electrones, pero Stern llevó esta demostración mucho más lejos incluyendo una cantidad mucho mayor de átomos y de moléculas.

         En 1933, al llegar Hitler al poder, Stern se vio forzado a abandonar Alemania. En los Estados Unidos aceptó un puesto de profesor de física en el Carnegie Institute of Technology en Pittsburgh.

         En 1943 fue recompensado con el premio Nobel de física por su trabajo con los rayos moleculares.

RICHARD WILLSTÄTTER

Nobel Química-1915

         Willstätter estudió en la Universidad de Munich bajo la supervisión de Baeyer y obtuvo su doctorado en 1894. Posteriormente y durante algún tiempo trabajo como ayudante privado del mismo.

         Su investigación más importante está en conexión con los pigmentos vegetales y fue realizada después de obtener una cátedra en la Universidad de Zurich, Suiza, en 1905. Los pigmentos vegetales eran interesantes por dos razones principalmente. La primera era que uno de ellos, la clorofila, era el medio por el cual la energía de la luz solar era convertida en alimento, de modo que de ella dependía toda la vida (excepto la de algunos microorganismos). La segunda era que los pigmentos formaban un grupo tan complejo de sustancias similares que el problema de su separación suponía un desafío con un atractivo casi imposible de resistir (aunque desesperadamente frustrante).

         El problema había sido ya resuelto en esencia por Tsvett en 1906, quien había introducido la técnica de la cromatografía. Sin embargo, los resultados de Tsvett se habían publicado en ruso y atrajeron poca atención. Willstätter reintrodujo la técnica y a través de él y de otros científicos como Kuhn cobró importancia. De hecho, cuando dos décadas más tarde se adaptó el método a la utilización de papel de filtro gracias a Martin y Synge se convirtió en la técnica universalmente empleada para la separación de mezclas.

         Willstätter estudió la manera por la cual el átomo de magnesio se colocaba en la molécula de clorofila demostrando que el átomo de hierro lo hacía de manera similar en la molécula de hem, la porción coloreada de la hemoglobina.

         Por sus trabajos sobre los pigmentos vegetales, Willstätter recibió el premio Nobel de Química de 1915.

         Después de 1911 Willstätter volvió a ocupar puestos de profesor en Alemania. Durante la Primera Guerra Mundial se dedicó a trabajar para los asuntos de la guerra promovido por la súplica e insistencia de su buen amigo Haber y diseñó una mascara de gas muy efectiva.

         Durante los años veinte se interesó por las enzimas. Le parecía que estos compuestos no tenían naturaleza proteica (como muchos químicos sospechaban que tenían) puesto que purificó soluciones enzimáticas hasta el punto en el que todavía tenían propiedades catalizadoras y, sin embargo, reaccionaron negativamente a los más delicados ensayos de las proteínas. Durante diez años sus ideas dominaron, pero estaba equivocado, como fue demostrado por Sumner y Northrop. Las enzimas resultaron ser proteínas.

         Willstätter, que era judío, renunció a su puesto de profesor en la Universidad de Munich en 1925 como protesta contra el antisemitismo que se manifestaba allí cada vez con más vigor. Con la llegada de Hitler en 1933 permaneció, sin embargo, en Alemania creyendo que su sitio estaba allí.

         Su vida estaba en continuo peligro y en 1939, al comenzar la Segunda Guerra Mundial, reconoció que permanecer en su país durante más tiempo era un suicidio. Se marchó a Suiza, donde vivió durante los últimos años de su vida.

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.

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.

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.

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.