FRITZ HABER

Nobel Química-1918

         Haber falló en el intento de trabajar en el negocio de su padre, y, como Emil Fischer, se dio cuenta de que prefería la química. Estudió con Hofmann en la Universidad de Berlín, obteniendo su doctorado. Sin embargo, se sintió fuertemente atraído por la físico-química. Trabajó en electroquímica y en 1909 inventó un electrodo de cristal del tipo que se utiliza para medir la acidez de una solución detectando el potencial eléctrico producido a través de una pieza de cristal fino. Este es el método más común y conveniente para rápidas medidas de lo que Sörensen aquel mismo año empezó a llamar pH.

         Haber estaba también interesado en los procesos químicos de las llamas, como la del mechero Bunsen. (Parte de su educación había sido con Bunsen.) Fue el estudio de las reacciones gaseosas a alta temperatura el que le dio más fama.

         A principios del siglo veinte, uno de los problemas más acuciantes que preocupaban a los químicos era el encontrar un uso práctico para el nitrógeno atmosférico a gran escala. Los compuestos nitrogenados eran esenciales para fertilizantes y explosivos, pero la mejor fuente a gran escala de dichos compuestos eran los depósitos de nitrato del desierto al norte de Chile, demasiado alejados de los centros industriales del mundo. La atmósfera, en todas las partes del mundo, estaba compuesta de cuatro quintas partes de nitrógeno y constituiría una fuente de abastecimientos inagotable si alguien fuera capaz de encontrar el método para convertir el nitrógeno elemental en forma de compuesto nitrogenado de manera barata y a gran escala.

         Muy a principios de siglo, Haber investigó la posibilidad de combinar nitrógeno e hidrógeno sometiéndolos a presión para formar amoniaco, usando hierro como catalizador. El amoniaco podía entonces convertirse fácilmente en fertilizante o explosivo. En 1908 se convenció de que había conseguido algo y su trabajo fue considerado lo suficientemente importante como para darle la dirección del Instituto Kaise Wilhelm de fisicoquímica y electroquímica en 1911.

         Bosch desarrolló la síntesis de Haber como método práctico para fija nitrógeno, que en la Primera Guerra Mundial proporcionó un modo de salvar a las tropas alemanas. La marina británica cortó todas las importaciones de nitratos, y si dichas importaciones hubieran sido la única fuente de abastecimientos, se estimó que Alemania hubiera carecido de explosivos en 1916 y, por tanto, hubiera tenido que rendirse. Sin embargo, la atmósfera estaba a disposición de Alemania gracias a Haber y la maquina de guerra del Kaiser nunca se vio desprovista de municiones, luchando con ímpetu terrible durante dos años más.

         El año en el que las tropas alemanas fueron irremediablemente llevadas a la derrota, se galardonó a Haber, por el valor científico de sus investigaciones más que por la aplicación de las mismas en tiempo de guerra, con el premio Nobel de química de 1918.

         La síntesis de Haber no fue solo útil para la guerra. Usando la base del proceso, Bergius desarrolló métodos para formar compuestos orgánicos útiles a partir de carbón hidrogenado.

         Haber era un alemán enormemente patriótico (incluso chauvinista), que había trabajado incansablemente durante la Primera Guerra Mundial en gases bélicos, dirigiendo el primer uso de un gas venenoso (cloro) en 1915. Después de la guerra  intento pagar la enorme indemnización que había recaído sobre Alemania (que en cualquier caso nunca fue pagada) tratando de aislar el oro de las aguas del mar. En esto no tuvo éxito, en esto falló.

         En 1933 Hitler subió al poder  y Haber tuvo que afrontar un peligro inesperado. Se puede pensar que, después de lo mucho que hizo por Alemania y por las tropas alemanas durante la Primera Guerra Mundial, de haber organizado los ataques gaseosos y de haber trabajado durante años para pagar los daños ocasionados, se le debería considerar como el más alemán de los alemanes. Pero era judío, y, por tanto, fue obligado a abandonar su puesto por los mismos que, después de haber llevado a Alemania a la derrota en una guerra pese a los esfuerzos de Haber y otros como él, estaban destinados a llevarla, otra vez, a otra derrota aún mayor en una guerra mucho peor.

         Haber se marchó a Inglaterra, pero no pudo rehacer allí su vida. Posteriormente se fue a Suiza, para estar más cerca de Alemania, su tierra, y allí se murió meses más tarde, completamente desesperado.

WOLFGANG PAULI

Nobel Física-1945

         Pauli estudió bajo la supervisión de Sommerfeld en la Universidad de Munich y obtuvo su doctorado en el año 1921. Después de realizar trabajos de post-doctorado con Bohr en Copenhague entró a formar parte del profesorado de la Universidad de Hamburgo en 1923.

         En 1925 anunció su principio de exclusión. Sus profesores, Bohr y Sommerfeld habían estudiado los niveles energéticos de los electrones del átomo. Dichos niveles de podían expresar según números cuánticos que podían establecerse de acuerdo con ciertas reglas simples. En total formaban un conjunto de tres números cuánticos, y Pauli aunó la estructura admitiendo la inclusión de un cuarto. Este cuarto número cuántico se podía interpretar suponiendo que en un cierto nivel energético podían existir dos y solo dos electrones, uno girando en el sentido de las agujas del reloj y el otro en el sentido contrario.

         Una vez establecido este principio era posible situar a los electrones de los distintos elementos en capas y en subcapas. Si se admitía que las propiedades químicas de un elemento dependían del número de electrones de la capa más externa, se explicaba entonces el sistema periódico de Mendeleiev. Los distintos elementos situados en la primera columna (litio, sodio, potasio, rubidio, cesio) son todos químicamente similares, puesto que todos ellos tienen un único electrón en su capa más externa. Sin embargo, tienen diferente número de capas en total, de modo que tienen pesos atómicos distintos y varían en pequeños detalles químicos. A pesar de todo, en rasgos generales son similares, y lo mismo ocurre con el resto de las columnas del sistema periódico. Esto completaba la racionalización de dicho sistema que había empezado con el descubrimiento por parte de Moseley del número atómico.

         Por este importante descubrimiento Pauli recibió un reconocimiento bastante tardío, puesto que no recibió la recompensa del premio Nobel de física hasta el año 1945.

         Mientras tanto no se había quedado dormido. Durante los años veinte se había descubierto que los átomos que emitían partículas beta (electrones acelerados) lo hacían con menos energía de la debida. Aparentemente, parecía que cierta cantidad de energía se destruía de modo que habría que abandonar la ley de la conservación de la energía, cosa que los físicos no estaban dispuestos a hacer, a no ser que existieran evidencias abrumadoras (aunque Bohr estuvo a punto de hacerlo).

         En 1931 Pauli sugirió que cuando se emitía una partícula beta se emitía también otra partícula, sin carga y quizá sin masa, que era responsable de la energía que faltaba. Al año siguiente Fermi dio el nombre de neutrino, que en italiano quiere decir “pequeña cosa neutra”, a la partícula postulada por Pauli.

         El neutrino, sin carga y sin masa, era prácticamente imposible de detectar. Durante cerca de un cuarto de siglo fue el <fantasma> de una partícula u muchos científicos pensaron, preocupados, que se trataba simplemente de un <artilugio> para salvar la ley de conservación de la energía. En 1956 se pudo detectar finalmente el neutrino probando su existencia a través de experimentos muy elaborados, llevados a cabo en una estación nuclear /que no existía en 1931).

         Pauli vivió lo suficiente para ver que sus conjeturas pudieron probarse. El neutrino, a causa de su gran dispersión, puede tener efectos enormes. En 1962, por ejemplo, se propuso una nueva teoría que decía que las supernovas hacían explosión como consecuencia de las reacciones relacionadas con la formación del neutrino.

         Durante los años treinta, Pauli fue a menudo a los Estados Unidos y al llegar la guerra se quedó allí permanentemente, haciéndose ciudadano americano en 1946.

HANS GEIGER

         Geiger fue el principal ayudante de Rutherford en su trabajo sobre la dispersión de las partículas alfa, pero con la llegada de la Primera Guerra Mundial volvió a Alemania para servir en la artillería.

         Su nombre se hizo famoso en conexión con un invento para detectar partículas subatómicas energéticas, desarrollado en 1913. Se trata de un cilindro que contiene un gas, sometido a un potencial eléctrico muy alto, aunque no lo suficiente para vencer la resistencia del gas. Al entrar una partícula subatómica de alta energía, esta ioniza una molécula del gas. El ión correspondiente es atraído hacía el polo correspondiente con gran energía, y con motivo de las diversas colisiones, ioniza a su vez a otros átomos y moléculas, se produce un proceso en cascada. Rápidamente surge una <avalancha> de ionización que conduce una corriente eléctrica momentánea que se registra mediante un sonido de “clic”. Estos sonidos del <Contador Geiger> registran la entrada de partículas, con posterioridad fueron evolucionando y ya con sistemas electrónicos que las contaban de manera automática.

         En 1925 Geiger recibió el nombramiento de profesor en la Universidad de Kiel y en 1929 otro en la de Tubinga.

ISIDOR ISAAC RABI

Nobel Física-1944

        Rabi llegó a Estados Unidos durante su infancia. Estudió en la Universidad de Cornell gracias a una beca, especializándose en química y graduándose en 1919. Después de trabajar algunos años como químico con resultados infructuosos, decidió que lo que le gustaba era la física. Volvió a la universidad y obtuvo su doctorado en la Universidad de Columbia en 1927. Desde 1927 1929 realizó viajes por Europa, estudiando con físicos famosos, incluyendo a Bohr, Sommerfeld, Pauli, Heisenberg y Stern. Los trabajos de Stern le impresionaron de manera especial.

         Cuando Rabi volvió a los Estados Unidos obtuvo un puesto de profesor en la Universidad de Columbia y empezó a trabajar estudiando los rayos moleculares por su cuenta. En 1933 y años posteriores, introdujo mejoras en el estudio de dichos rayos, que hicieron posible medir las propiedades magnéticas de los átomos y de las moléculas con gran precisión.

         En 1944, el año después de que Stern obtuviera el premio Nobel, fue el propio Rabi quien lo obtuvo también en el campo de la física.

         Durante la Segunda Guerra Mundial, Rabi trabajó en el desarrollo del radar y de la bomba atómica. Después de la guerra trabajó como jefe del comité asesor de la Atomic energy Commission desde 1952 a 1956.

GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF

         Kirchhoff estudió en la Universidad de Königsberg e hizo trabajos muy interesantes en la teoría eléctrica. Por ejemplo, fue el primero en señalar que la corriente eléctrica se movía a la velocidad de la luz.

         Su verdadera fama empezó en 1854 cuando le nombraron profesor de física en Heidelberg y allí encontró a Bunsen, que se interesaba en la fotoquímica (las reacciones químicas que absorben o producen luz) y estudiaba la luz producida a través de filtros de color. Kirchhoff, con reminiscencias de Newton, le sugirió que utilizase un prisma, una vez que hicieron eso los dos consiguieron el mismo espectroscopio, al dejar pasar la luz por una rendija la prisma. Las longitudes de onda de la luz se refractaban de un modo diferente, de modo que al poner distintas imágenes en la rendija se conseguían espectros diferentes.

         El punto decisivo fue el empleo del mechero Bunsen, descubierto por éste en 1857. Este mechero daba tan poca luz que no formaba fondo luminoso y no producía confusiones de longitud de onda en la luz estudiada o en los minerales calentados hasta la incandescencia. Otros que había trabajado anteriormente en esta línea de investigación, pero sin el mechero Bunsen, se confundieron por las líneas luminosas del fondo y las bandas que formaban los compuestos de carbono calentados.

         Por el uso del espectroscopio en seguida comprendió Kirchhoff que cada elemento químico, cuando se calentaba producía una muestra característica de líneas de colores. Así, el vapor de sodio incandescente producía una línea amarilla doble. En cierto modo, los elementos producían su propia <huella de líneas de color> y los elementos que contenía cualquier mineral se podían averiguar en función del espectro de dicho mineral.

         Ya en 1859 este nuevo método analítico se iba abriendo camino poco a poco y fue inevitable que se encontrase algún mineral que formase alguna línea o grupo de ellas que no se había observado con anterioridad. La conclusión, por tanto, fue que dicho mineral debía contener, estar compuesto, de algún elemento que no se había observado en ningún espectro con anterioridad.

         De esta manera se descubrió el cesio, el anuncio fue hecho el 10 de Mayo de 1860, el nombre del nuevo elemento (del latín, cielo azul) deriva de la línea prominente en su espectro. Al año se descubrió otro elemento, el rubidio (del latín, rojo) que marcaba el color de la línea por la cual se había descubierto. Estas hazañas en seguida fueron duplicadas por Reich y Richter y también por Crookes.

         Kirchhoff aún fue más lejos con el espectroscopio. Se dio cuenta que la doble línea brillante del espectro del sodio estaba justamente en la misma posición que la línea oscura del espectro solar que Fraunhofer había designado como D. Hizo que la luz del Sol y la del sodio pasasen juntas por la ranura, a fin de que la línea oscura fuese neutralizada por la doble brillante, pero en lugar de eso la línea se volvió más oscura.

         De este y otros experimentos similares, saco la conclusión de que cuando la luz pasa por un gas, éste absorbe las longitudes de onda, líneas, que emitiría en estado de incandescencia. A esto se le llamó Ley de Kirchhoff, aunque también fue descubierta por otros al mismo tiempo.

         Si el Sol poseía la línea D, esto quería decir, entonces, la luz del Sol pasaba por un vapor de sodio en su camino hacia la Tierra. El único sitio donde este vapor podía existir sería en la misma atmósfera del Sol. Por consiguiente, se podía asegurar que existía sodio en el Sol. De este modo identificó media docena de elementos en dicho astro y otros científicos, como Ángstrom, Donati y Huggins, se esforzaron en estas pruebas espectroscópicas. De este modo se echo por tierra la afirmación categórica del filósofo francés Auguste Comte, quien en 1835 había dicho que la constitución de las estrellas era un ejemplo de la clase de conocimiento que la ciencia sería incapaz de alcanzar. Comte murió (loco) dos años antes de ver el adelanto de la espectroscopia.

         El banquero de Kirchhoff, sin impresionarse porque éste hubiera encontrado elementos en el Sol, le dijo ¿Para qué sirve que haya oro en el Sol, si no puedo bajarlo a la Tierra? Cuando el Gobierno Británico recompensó a Kirchhoff con una medalla de oro por sus trabajos, éste se la paso a su banquero con el comentario <Aquí está el oro del Sol>.

         Pero el descubrimiento fue mucho más grande todavía. Posteriormente, las líneas espectrales probaron que eran de gran utilidad, no solamente para el gran mundo del Universo, sino también para el pequeño mundo del interior de los átomos. Balmer dio los primeros pasos en esa dirección.

         También señaló Kirchhoff que un cuerpo perfectamente negro (el que absorbe todas las radiaciones que caen sobre él, cualquiera que sea la longitud de onda), al calentarse hasta la incandescencia emitiría todas las longitudes de onda. A esta conclusión había llegado de manera independiente Stewart.

         El estudio de la radiación del cuerpo negro fue de gran importancia una generación más tarde, ya que condujo a la Teoría Cuántica de Planck.

         Hoy en día se reconoce por muchos a Kirchhoff y Bunsen como los padres y precursores de la Física Cuántica.

ILYA PRIGOGINE

Nobel Química 1977

Semblanza de Ilya Prigogine

incluida en el protocolo de entrega del

Doctorado Honoris Causa de la UNED en Madrid.

         Ilya Prigogine nació en Moscú el 25 de enero de 1917. Cuatro años más tarde su familia emigró, estableciéndose definitivamente en Bélgica en 1929, donde adquirió la nacionalidad belga y donde reside desde entonces.

         Se licenció en Ciencias Físicas y Químicas por la Universidad de Bruselas en 1939, consiguiendo su Doctorado por la misma Universidad dos años más tarde. Después de haber sido Agregé de la Enseñanza Superior (Universitaria) en 1945, fue nombrado Catedrático de la Universidad Libre de Bruselas en 1951 y Director de los Instituts Internationaux Solvay de Physique et de Chimie en 1959, puestos que sigue desempeñando en la actualidad. Simultaneó Bélgica con los EE.UU. desde 1961, año en el que es nombrado Catedrático de Química en el Instituto Enrico Fermi de la Universidad de Chicago, de donde pasó, en 1967, a ser nombrado catedrático de Física e Ingeniería Química en la Universidad de Texas en Austin y creador y Director de un Centro de Mecánica Estadística y Termodinámica, actividades que sigue simultaneando con su Cátedra de Bruselas. En 1981 fue designado Consejero Especial para la Investigación de la Comisión de las Comunidades Europeas.

         El Profesor Prigogine ostenta numerosas condecoraciones europeas (Medalla de la Resistencia, Orden de la Corona, Orden del Mérito Francés, etc.), y su carrera científica está jalonada de numerosos galardones científicos que culminan en la entrega del Premio Nobel de Química en 1977. Es además, poseedor del Doctorado Honoris Causa por once Universidades y ha sido Presidente de la Academia de Ciencias de Bélgica. En 1983 le fue asimismo concedido el Premio de la Fundación <<Honda>> (Japón) por su labor en pro del acercamiento de la ciencia natural a las ciencias sociales, a la cultura y al progreso humano en general.

         Es autor de varios centenares de artículos científicos y de divulgación y de una docena de libros en inglés (traducidos a varias lenguas). Su labor se ha desarrollado en torno al entendimiento termodinámico y estadístico, de la vida y su evolución, y de las leyes fisicoquímicas fundamentales que rigen la evolución del universo. Por ello el interés filosófico de sus ideas ha sido apreciado no sólo por los especialistas sino por el público en general, dado el éxito que libros como <<La Nueva Alianza>> (el nuevo diálogo Ciencia-Humanismo) ha tenido en el mundo entero. Por otro lado, cabe reseñar que fue Primer Premio de Piano del Conservatorio de Bruselas, cuando en sus años mozos dudaba entre seguir una carrera de virtuoso musical o iniciar  la educación científica, donde a la vista del éxito lo es.

                                               Madrid, octubre 1985.

                                               Manuel García Velarde

                                               Catedrático de Mecánica Estadística

                                               UNED

 

ANDRÉ MARIE AMPÈRE

         Como consecuencia de la represión de 1793 que en Lyon hubo contra la República, fue tomada esta ciudad. El padre de Ampère, uno de los oficiales de la plaza, fue guillotinado y como resultado de ello Ampère sufrió una profunda depresión de la que salió con dificultad. En 1804 murió su mujer, al poco tiempo de casados, y esto le volvió a deprimir enormemente.

         A pesar de todo, continuó su carrera de profesor de física y química en Bourg y más tarde, en 1809, como catedrático de matemáticas en París.

         Cuando en 1820 fue anunciado en la Academia de Ciencias de París el descubrimiento de Oersted (que un hilo conduciendo una corriente eléctrica desviaba la aguja magnética), los físicos franceses entraron en una gran actividad. Nada parecido se volvió a ver hasta el descubrimiento de la fisión nuclear, algo más de un siglo más tarde.

         Ampère y Arago estuvieron en vanguardia. Una semana más tarde del anuncio de Oersted, Ampère demostró que la inclinación de la aguja obedecía a lo que hoy se conoce como “la regla del sacacorchos” o “regla de la mano derecha. La regla indica que la mano derecha se coloca como cogiendo el hilo conductor, el dedo pulgar indica la dirección de la corriente y los otros dedos indicarán entonces la orientación del polo Norte de un imán. Según esto, el imán se desviará en la dirección de los dedos, es decir, rodeando o bien circulando alrededor del hilo. Este es el comienzo de la aparición del concepto de líneas de fuerza que habría de generalizar Faraday. También ayudó a interpretar el Universo más allá del concepto puramente mecanicista de Galileo y Newton.

         Era necesario para aplicar la regla de la mano derecha establecer el sentido de la corriente eléctrica y a partir del hilo conductor en sí no se deducía nada. Se tendría que aceptar convencionalmente si la corriente iba del polo positivo al negativo o al revés. (En esta época todavía no se sabía nada con seguridad). Parecía natural tomar el sentido del flujo eléctrico desde el polo positivo al negativo, adoptándose la idea de Franklin, que creía que el polo positivo tenía un exceso de <fluido eléctrico> y el negativo una deficiencia del mismo.

         Este concepto convencional se ha respetado desde entonces y hasta nuestros días, a pesar de que la idea de Franklin estaba equivocada y Ampère la había seguido. Hoy se sabe que la corriente eléctrica es un flujo de electrones que va del polo negativo al positivo, pero no importa tomar el concepto al revés, siempre y cuando se tenga claro y se tome siempre igual.

         Ampère demostró que no hacían falta imanes ni limaduras de hierro para poder observar las atracciones y repulsiones magnéticas. Montó dos hilos paralelos, uno de los cuales podía acercarse o alejarse del otro libremente. Cuando ambos hilos conducían corriente en el mismo sentido, ambos se atraían entre sí y cuando la corriente iba en sentidos opuestos, los hilos se repelían. Si un hilo conductor puede girar libremente alrededor de un eje perpendicular a él y al otro hilo también y la corriente se hace pasar en sentidos opuestos, el hilo móvil describe un semicírculo hasta que se coloca paralelamente al fijo, conduciendo así la corriente en el mismo sentido.

         Ampère también estudió los campos magnéticos producidos por corrientes que atraviesan un hilo circular. Reconoció, con Arago, que teóricamente un hilo espiral (en forma de muelle cilíndrico) que condujera una corriente, se comportaría como un imán y llamó a tal espiral, un selenoide. Esta idea fue puesta en práctica por Sturgeon  y llevada a su más alto nivel por Henry.

         Mientras tanto, Oersted había llevado al campo de la experimentación la cuantificación de los fenómenos eléctricos. Si se podía desviar la aguja magnética por medio de una corriente eléctrica, dicho fenómeno se podría analizar midiendo la desviación de dicha aguja sobre una escala graduada, informándonos así de la cantidad de corriente que atraviesa el hilo.

         Ampère fue el primero que llevó a la práctica estas medidas al aplicar las matemáticas avanzadas a los fenómenos eléctricos y magnéticos. En 1823 expuso una teoría que decía que las propiedades del imán tenían su origen en la existencia de pequeñísimas corrientes eléctricas que circulaban eternamente por él y en esta idea se adelantó a su época, pues la existencia de pequeñas partículas con carga eléctrica permanente circulando por ellas, no se descubrió hasta tres cuartos de siglo más tarde. Los contemporáneos de Ampère acogieron estas teorías con gran escepticismo.

         En honor de Ampère, hoy se mide la cantidad de corriente eléctrica que atraviesa un punto de un conductor en una unidad de tiempo en “amperios”. Ampère pudo llegar a esta idea, pues fue el primero que diferenció la cantidad de corriente que atraviesa un conductor de la fuerza impulsora que la <lanza>. Esta fuerza se mide en voltios, en honor a Volta.