Tras trece años de Premios Nobel, nuestra crónica llega a una región de transición originada no por la ciencia sino por la política. El 28 de julio de 1914 estalló una de las contiendas más devastadoras que hubiera conocido el ser humano: la Gran Guerra. Más terrible aún es el nombre que le daríamos posteriormente, por lo que sugiere para el futuro – la Primera Guerra Mundial.
La Guerra y la Ciencia se influyeron mutuamente como había sucedido pocas veces. Por una parte, las grandes potencias trataban de superar a sus rivales en ciencia y tecnología para obtener una ventaja en el conflicto, de modo que se espoleó enormemente el avance científico y se financió la investigación como no se había hecho antes. Al mismo tiempo, por supuesto, se empleó el conocimiento adquirido antes y durante la guerra para matar con una eficacia nunca vista. No en vano la Primera Guerra Mundial fue la primera guerra de envergadura en la historia de la humanidad en la que murió más gente en combate que debido a enfermedades derivadas de la propia guerra. Sí, nos habíamos graduado en el horror. Creo que no hace falta que diga más sobre esto.
Sin embargo, la Gran Guerra influyó sobre la ciencia de otra manera mucho menos importante pero que sí nos afecta en esta serie: impidiendo la colaboración y el diálogo abierto entre científicos de ambos bloques. Como veremos en un par de artículos, hubo varios Premios Nobel que no se entregaron durante la contienda. Además, dado que los viajes entre distintos países no siempre eran fáciles, en muchas ocasiones sí se entregó el Premio pero no se realizó la celebración de la entrega, ni hubo discurso, ni nada de lo que tanto disfrutamos aquí. Tampoco se siguió el calendario normal (la entrega a finales de cada año del Nobel de ese mismo año), sino que a veces se retrasó el proceso.
Afortunadamente, Suecia se mantuvo neutral durante la guerra como todos los países escandinavos, de modo que la Real Academia Sueca de las Ciencias no tuvo presiones políticas –al menos, que yo sepa– para entregar premios a científicos de uno u otro bando de manera preferente. Como veremos, de hecho, a lo largo de la Guerra recibirían el Nobel de Física investigadores de ambos bloques, empezando hoy por un alemán.
Si te parece bien, olvidemos por un momento las miserias de nuestra especie para disfrutar juntos de la investigación pura y hablemos del Premio Nobel de Física de 1914, otorgado casi un año más tarde, en noviembre de 1915, al alemán Max von Laue, en palabras de la Real Academia Sueca de las Ciencias,
Por su descubrimiento de la difracción de rayos X en cristales.
Como nos suele pasar, esto puede sonar poco impresionante, y para comprender su alcance necesitamos viajar hacia el pasado y dar ago de perspectiva al asunto. Esta vez, eso sí, no hace falta que viajemos muy lejos, ya que hemos hablado de los rayos X antes, puesto que fueron el estreno de esta misma serie –y te recomiendo encarecidamente que leas ese artículo antes de seguir con éste, si es que no lo has hecho ya, porque te aclarará bastante las cosas–.
Diecinueve años antes del estallido de la Gran Guerra, en 1895, el alemán Wilhelm Röntgen había descubierto la existencia de un tipo de rayos desconocido hasta entonces: rayos capaces de atravesar materiales opacos a la luz, incluido el cuerpo humano. Rayos con los que era posible ver el esqueleto de un ser humano al colocar, por ejemplo, una mano entre una fuente de rayos X y una película fotográfica, como hizo el propio Röntgen con la mano de su mujer el 22 de diciembre de 1895.
La primera radiografía, la mano de Anna Röntgen (1895).
La importancia del descubrimiento fue tal que se convirtió, como vimos en su momento, en el primer Nobel de Física de la historia en 1901. Los rayos descubiertos por Röntgen se denominaron, por la humildad del bueno de Wilhelm, rayos X, del mismo modo que la incógnita en una ecuación tradicionalmente se marca con x.
La razón de esa X era que nadie, ni siquiera el propio Röntgen, tenía la más mínima idea de qué diablos eran esos rayos. No eran los únicos rayos misteriosos de la época, por cierto, como seguro que sabes si has leído esta serie desde el principio. De hecho, la palabra rayo era tan vaga como la actual materia oscura, en el sentido de que su definición abarcaba quién sabe qué cosas. Básicamente, para que algo esté constituido por rayos es necesario que ese algo viaje en línea recta – da igual que sea una onda, partículas o cualquier otra cosa.
Los rayos X viajaban en línea recta, de modo que, como los rayos catódicos de los que provenían, recibieron esa calificación. Pero, lo mismo que en el caso de los rayos catódicos hasta su identificación como electrones por J. J. Thomson –lo que le supuso el Premio Nobel de Física de 1906–, la misma pregunta estaba en la mente de todos los científicos de finales del XIX: ¿qué eran exactamente los rayos X?
Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923).
Había dos maneras de atacar el problema: teórica y experimentalmente. Por supuesto, los científicos hicieron ambas cosas a la vez –cada uno lo que mejor sabía–, pero había un problema: todo eran descartes de posibles ideas, nunca confirmaciones.
Por ejemplo, al igual que se hizo con los rayos catódicos, se probó a hacer pasar rayos X por un campo eléctrico y uno magnético. Por esta época estaban muy bien establecidas ya las ecuaciones de Maxwell, de modo que conocíamos estupendamente el comportamiento de la materia en presencia de un campo electromagnético. Por ejemplo, las cargas del mismo tipo se repelen, mientras que las de distinto tipo se atraen.
¿Qué les sucedía a los rayos X al pasar cerca de algo cargado eléctricamente? Absolutamente nada.
También sabíamos, gracias a Hendrik Antoon Lorentz, que las cargas eléctricas en movimiento, al atravesar un campo magnético, cambian la dirección de su movimiento, es decir, curvan su trayectoria, tanto más cuanto más intenso es el campo, mayor es la carga de la partícula y más rápido se mueve ésta.
¿Qué les sucedía a los rayos X al atravesar un campo magnético? Absolutamente nada.
De modo que, con este par de experimentos, habíamos descartado algo: la posibilidad de que los rayos X fueran partículas cargadas, como era el caso de los rayos catódicos. O bien eran una onda o bien eran partículas eléctricamente neutras. El problema con la segunda posibilidad era que eso era rarísimo: se pensaba que todas las partículas elementales tenían carga eléctrica (el neutrón sería descubierto más adelante aunque, dicho sea de paso, está formado por partículas cargadas). No es que esto descartara la idea, pero la hacía algo difícil de digerir.
Los físicos teóricos, además, tenían bastante clara la naturaleza de los rayos X aplicando la simple lógica al problema, sobre todo una vez descubierta la naturaleza de los rayos catódicos, que no eran otra cosa que electrones en rápido movimiento. Las ecuaciones de Maxwell predecían, entre otras cosas, que cuando una carga sufre una aceleración (se mueve más rápido, más despacio o cambia de dirección en su movimiento) emite radiación electromagnética –de la cual la luz es un ejemplo–, es decir, una onda.
Pero la producción de rayos X se realizaba disparando rayos catódicos –es decir, electrones muy veloces– contra un objetivo metálico. Al impactar contra el metal y detenerse de golpe, se emitían rayos X. Dicho de otro modo, los rayos X se obtenían frenando partículas cargadas muy bruscamente. De acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, ese frenado debía producir una intensa radiación electromagnética: de una velocidad muy grande los electrones pasaban a detenerse en un tiempo cortísimo.
Pero ¿dónde diablos estaba esa radiación? En los experimentos, lo único que se veía salir de allí eran rayos X. Para los teóricos era blanco y en botella: los rayos X eran radiación electromagnética, como la luz, pero en una parte del espectro invisible para el ojo humano.
Sólo había un pequeño problema: cuando los experimentadores comprobaron si los rayos X eran ondulatorios se encontraron con que no lo eran.
La cuestión es que absolutamente todas las ondas –ya sean ondas sonoras, luminosas o lo que sea– sufren fenómenos característicos, como la interferencia o la difracción. Dicho de otro modo, si algo interfiere o se difracta sabemos que es una onda. Como ejemplo muy tonto, cuando estás de pie en la playa, con las piernas metidas en el agua, y te llegan las olas del mar, justo detrás de tus piernas aparecen anillos de olitas concéntricos con tus piernas: las olas se están difractando, porque son ondas.
El propio Wilhelm Röntgen pensaba que los rayos X eran una onda longitudinal, como el sonido: una onda en la que la dirección de vibración es paralela al progreso de la propia onda por el espacio. Sin embargo, nunca pudo demostrar su hipótesis –entre otras cosas, como veremos en un momento, porque es errónea–.
En 1904, nueve años después del descubrimiento original, el británico Charles Glover Barkla –del que hablaremos de nuevo en unos cuantos episodios de la serie porque ganaría el Nobel en 1917– consiguió algo que daría muchos puntos a la hipótesis ondulatoria: la polarización de rayos X.
No voy a explicar aquí la polarización en detalle –lo haré cuando publiquemos un bloque de mecánica ondulatoria–, pero sí lo suficiente para entender la relevancia del descubrimiento de Barkla. Cuando una onda vibra en dirección perpendicular a la de propagación de la onda, como pasa en las ondas a lo largo de una cuerda, se dice que es una onda transversal (a diferencia de las longitudinales, como el sonido o en la hipótesis de Röntgen).
Una onda transversal puede vibrar, en principio, en infinitas direcciones: cualquier dirección perpendicular al movimiento de la onda. Sin embargo, también puede forzarse a la onda a oscilar de determinada manera: puede polarizarse. Por ejemplo, si logramos que sólo vibre en una dirección fija, habremos obtenido una polarización lineal. Si hacemos vibrar una cuerda de manera circular uniéndola a un taladro, por ejemplo, pero luego interponemos en el paso de la onda una rendija horizontal, de todos los movimientos de la cuerda sólo permitimos que se transmita la vibración horizontal, con lo que al otro lado de la rendija la oscilación será únicamente horizontal – habremos polarizado linealmente la onda.
Una onda que vibra circularmente, polarizada linealmente por una ranura horizontal (Zátonyi Sándor / Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 License).
En 1904 Charles Barkla comprobó que era posible polarizar los rayos X, fortaleciendo así la hipótesis ondulatoria de su naturaleza y, al mismo tiempo, echando por tierra la idea de Röntgen de que se trataba de ondas longitudinales: no es posible polarizarlas porque, en cierto sentido, ya están polarizadas (vibran sólo en la dirección en la que viaja la onda). Pero ¿y qué había de las otras propiedades de las ondas, como la difracción?
La difracción es relativamente fácil de producir en una onda: basta con interponer en su camino un obstáculo o un agujero de un tamaño no mucho mayor que la longitud de onda, es decir, la distancia entre cresta y cresta de la onda. Así, entre una ola del mar y otra hay una distancia mayor que el grosor de tu pierna, de modo que cada pierna es un obstáculo capaz de producir difracción, mientras que un buque de carga no lo es: es demasiado grande.
Bien, cuando los científicos hicieron pasar los rayos X descubiertos por Röntgen a través de rendijas muy finas o interpusieron en su camino obstáculos igualmente minúsculos no vieron absolutamente nada. Naturalmente, sobre todo después del descubrimiento de Barkla, la mayor parte de los científicos no descartaron por esto la hipótesis ondulatoria, pero sí se plantearon por qué no se lograba difractar los rayos X. Si era porque su longitud de onda era demasiado pequeña, ¿cómo de pequeña era y cómo podía conseguirse una rendija o un obstáculo lo suficientemente pequeño?
La ausencia de difracción era el principal argumento de los partidarios de una hipótesis corpuscular de los rayos X, es decir, de quienes pensaban que se trataba de partículas y no ondas. Uno de ellos era nada más y nada menos que Albert Einstein, quien ganaría un Nobel por esto mismo en 1921 y hablaremos de él en su momento. Si alguien lograba difractar rayos X, por tanto, se trataría de una prueba incontrovertible, combinada con la polarización de Barkla, de que los rayos X eran radiación y no partículas.
El centro de la discusión sobre la naturaleza de los rayos X era el lugar de su descubrimiento: Alemania. En particular, la mayor parte de las discusiones se producían en un lugar al que imagino que tú, como yo, hubieras dado lo que fuera por asistir – el Café Hofgarten, en Munich. En Hofgarten había tertulias de todo tipo, ya que allí se reunían artistas, filósofos y científicos a charlar tranquilamente.
Entre las terturlias de Hofgarten había una que nos interesa especialmente: la liderada informalmente por Arnold Sommerfeld, catedrático de Física Teórica de la Universidad de Munich. Sommerfeld estaba muy interesado en la discusión abierta de ideas científicas, de modo que además de su tertulia en Hofgarten organizaba un debate semanal en la Universidad de Munich. Tanto en uno como en otro Sommerfeld no actuaba como si fuera un semidios –a la manera de muchos catedráticos de entonces y, desgraciadamente, también de ahora– sino que fomentaba el intercambio de ideas en igualdad de condiciones.
Tan grande fue la influencia de Sommerfeld, un genio por derecho propio, que su grupo vino a llamarse escuela de Sommerfeld o círculo de Sommerfeld; aunque él no ganó ningún Nobel a pesar de sus contribuciones a la cuántica, siete de sus alumnos y tertulianos lo ganarían: Hans Bethe, Werner Heisenberg, Isidor Rabi, Wolfgang Pauli, Linus Pauling, Peter Debye y nuestro héroe de hoy, Max von Laue.
Max von Laue en 1914.
Laue (porque no tenía von en ninguna parte por entonces) nació en 1879 en lo que entonces era el Reino de Prusia, parte del Imperio Alemán. Desde bastante pronto le interesó la física en general y la óptica en particular, y estudió en varias universidades europeas hasta que con 23 años, en 1902, llegó a Berlín. Allí entró bajo la tutela nada más y nada menos que de Max Planck, que se convirtió en su director de tesis, además de profesor y amigo. Planck sería una de las dos influencias fundamentales en la carrera de Laue.
Tras doctorarse y pasar tres años en Göttingen, el joven Laue conoció a su segunda gran influencia: Arnold Sommerfeld. Laue pasó un par de años bajo su mentoría en la Universidad de Munich, para luego volver a Berlín y convertirse en el ayudante de Max Planck. Allí permaneció tres años, entre 1906 y 1909, y no sólo aprendió horrores de Planck, sino que también conoció a Albert Einstein y quedó fascinado con la Teoría Especial de la Relatividad publicada por él: Laue sería uno de los grandes defensores de las hipótesis relativistas cuando, al principio, tenían muchos detractores, lo mismo que también fue un gran defensor de la hipótesis de Planck. Posteriormente, cuando la relatividad einsteinana volvió a ser non grata en Alemania por ser Einstein judío, Laue volvió a defenderla, pero de eso hablaremos luego.
Arnold Sommerfeld (1868-1951) dando clase.
En 1909 Laue se mudó de nuevo a Munich, donde se hizo profesor en el Instituto de Física Teórica bajo la dirección de Sommerfeld. Fue entonces cuando entró a formar parte del círculo de Sommerfeld y a debatir en el Café Hofgarten con él, además del resto de tertulianos. Por entonces uno de los asuntos del que hablaban con cierta regularidad era el de los rayos X: como hemos dicho antes había gran controversia sobre su naturaleza, de modo que eran un tema recurrente. Aunque la solución al misterio no vino directamente a través de estas discusiones, no cabe duda de que tuvieron una gran influencia sobre Laue: el problema estaba en su mente y sólo hacía falta una chispa que encendiese la solución, que resultó ser de una simpleza y elegancia apabullantes.
Esa chispa vino a través de la auténtica pasión de Laue: la óptica. En febrero de 1912 otro de los miembros del grupo de Sommerfeld, Paul Peter Ewald, estaba trabajando en su tesis doctoral sobre el efecto de atravesar cristales con haces de luz. Ewald estaba hablando con Laue sobre el efecto del paso de la luz a través de cristales formados –por eso son cristales– por átomos ordenados de manera precisa, situados a distancias muy pequeñas unos de otros.
Tras hablar con Ewald, a Max Laue se le encendió la bombilla: las distancias interatómicas en los cristales eran muy, muy pequeñas. Ewald había estado realizando experimentos con luz, es decir, con radiación electromagnética visible, pero si los rayos X eran también una radiación electromagnética, ¿podrían hacer las hileras de átomos en un cristal de “rendija” de un tamaño suficientemente pequeño como para producir difracción?
Estructura cristalina del NaCl (dominio público).
La cosa tenía sentido. Los cristales están formados, al fin y al cabo, por estructuras ordenadas de átomos y, como bien decía Ewald, las distancias interatómicas eran minúsculas. Tal vez el método para lograr la difracción de los rayos X no era fabricar una rendija finísima, pues podría ser tan fina que no hubiera manera humana de fabricarla, sino que la solución podría estar en utilizar rendijas minúsculas existentes en la Naturaleza. Ésa es la idea, de una sencillez tremenda, que le valió el Nobel a Laue… porque, como te puedes imaginar, el alemán tenía razón.
Laue le contó su idea a Sommerfeld, ya que no era un físico experimental, sino más bien teórico, de modo que necesitaba ayuda para llevar a cabo los experimentos necesarios. Sommerfeld no quedó muy convencido, pero finalmente cedió a Laue a dos de sus ayudantes –Sommerfeld tampoco era un experimentador, de hecho era más matemático que físico–, Paul Knipping y Walter Friedrich. La cosa no debió de ser fácil, de acuerdo con Laue:
Fue necesario cierto grado de diplomacia antes de que se permitiera a Friedrich y Knipping llevar a cabo el experimento de acuerdo con mi plan.
Laue, Friedrich y Knipping se pusieron manos a la obra y realizaron varios experimentos infructuosos, pero en muy poco tiempo para lo que a veces llevan estas cosas encontraron el cristal adecuado: el sulfato de cobre, CuSO4, ya que es relativamente fácil obtener cristales bastante grandes. El experimento definitivo lo realizaron en abril de 1912, tan sólo dos meses después de la conversación entre Laue y Ewald. Estoy seguro de que Sommerfeld, que era un tipo generoso, se llevaría una muy grata sorpresa cuando su préstamo de dos ayudantes durante tan sólo dos meses tuviera el éxito que tuvo (porque Sommerfeld nunca pensó que los tres ingenuos tuvieran éxito).
Cristales de sulfato de cobre (Stephanb / Creative Commons Attribution-Sharealike License 3.0).
Cuando los tres físicos realizaron el experimento, situando la lámina de sulfato de cobre entre una fuente de rayos X y una película fotosensible, al otro lado apareció exactamente lo que Laue (que era el teórico del grupo) había predicho que aparecería si se producía la difracción – patrones de interferencia característicos cuando una onda se difracta ante un obstáculo comparable a su longitud de onda.
Knipping, Friedrich y Laue habían difractado rayos X.
La cosa estuvo tan clara que Sommerfeld presentó los resultados a otros colegas rápidamente y, como ves por las fechas, en tan sólo dos años Laue recibió el Nobel de Física por el descubrimiento. No hacía falta más que saber algo de mecánica ondulatoria y mirar los patrones de interferencia obtenidos por Laue y sus ayudantes para ver con una claridad transparente que los rayos X, sin el menor lugar a dudas, eran una onda electromagnética.
Patrones de difracción obtenidos por Laue, Knipping y Friedrich en 1912.
Curiosamente, como veremos dentro de algunos meses, en poco tiempo el descubrimiento se utilizó al revés: en vez de utilizar cristales para desentrañar la naturaleza de los rayos X, otros físicos usarían rayos X para “observar” el interior de cristales. Pero de eso hablaremos en su momento, ya que significó otro Nobel de Física.
En 1913 el padre de Max Laue recibió un título nobiliario menor por una herencia, de modo que nuestro héroe recibió el honorífico von frente a su apellido. Un honor infinitamente menos importante que el que obtuvo dos años más tarde, en 1915 (recuerda que, por la guerra, la cosa se ralentizó) – el primero de los Nobeles de los “hijos” de Sommerfeld, el Premio Nobel de Física de 1914.
Puede que estés pensando, con toda la razón, que es injusto que Knipping y Friedrich no se llevaran nada; es cierto que Max von Laue tuvo la idea y diseñó las características generales del experimento, pero también lo es que los tres científicos formaron un equipo y sin los otros dos nada hubiera sido posible. El propio von Laue lo reconoció así al aceptar el premio, y compartió con sus dos compañeros de fatigas el dinero recibido, además de honrarlos públicamente. También reconoció la “chispa” de la idea, proporcionada por Paul Peter Ewald.
Desgraciadamente, como dijimos al principio, la Gran Guerra retrasó la entrega del Nobel e impidió una ceremonia como Dios manda y verás que, al final, no puedo dejar el discurso habitual de la ceremonia de entrega. Sí disponemos de un texto de presentación del premio y otro del propio von Laue, y dejaré el primero traducido y un enlace al segundo. El alemán recibió además, aunque no fuese de la forma habitual, la medalla de oro correspondiente, el diploma y el dinero del galardón, pero con esto también hubo incidentes, y la historia es casi de película.
Y es que, aunque fuese terrible, la Primera Guerra Mundial era una broma entre amigos comparada con lo que vendría después; Alemania y los científicos alemanes en particular tendrían que pasar un período escalofriante con el ascenso al poder del partido Nazi, y Max von Laue demostraría entonces de lo que estaba hecho.
¡Ojo! Me gusta avisar cuando voy a exponer opiniones personales de manera descarada –no es que no lo haga todo el tiempo, pero a veces se me ve el plumero demasiado–. Si recuerdas el Nobel de Phillip Lenard, entonces di un aviso parecido, aunque por razones opuestas: siento gran antipatía hacia Lenard, lo mismo que admiración por von Laue.
Lenard, aunque no era un mal físico, demostró a lo largo de su vida una mezquindad que lo empequeñece; por ejemplo, despreciaba la física británica simplemete por serlo, y no quiero repetir aquí sus ideas sobre la relatividad einsteniana como Jüdische Physik. Desgraciadamente, en gran medida se trataba de un comportamiento natural; no bueno, desde luego, pero sí natural. Por triste que resulte, es natural someterse al poder, y más cuando ese poder es totalitario. No sólo Lenard actuó de esa forma ni mucho menos: lo excepcional era no hacerlo.
Max von Laue fue en esto, por lo tanto, excepcional. Por eso no me detengo aquí más que en mencionar simplemente sus contribuciones al avance científico tras el Nobel –siguió investigando en óptica, electromagnetismo, superconductividad… además de ser un director de tesis y profesor excepcional–, porque me parece más relevante su actitud ante el auge del nazismo.
Max von Laue en 1929.
Si alguna vez te ha resultado despreciable la actitud servil de algún científico o artista actual hacia el poder, imagina lo que sería a partir de 1933 en Alemania. En un país democrático ser dócil ante el poder puede suponer una subvención o un enchufe, y no serlo puede significar tener menos opciones para un puesto. En la Alemania de aquellos años no ser dócil ante el poder suponía, en muchos casos, perder mucho más que eso. Insisto en esto para poner en perspectiva la valentía de quienes se opusieron abiertamente al régimen, que fueron muy pocos.
Dos meses después de la llegada al poder de Hitler se promulgó la que se conoció como Berufsbeamtengesetz, la Ley para la Restauración del Servicio Civil Profesional. Esta ley, entre otras cosas, alejaba del servicio público a cualquiera de ascendencia judía. Como consecuencia, muchos científicos extraordinarios perdieron sus cátedras y puestos en las universidades alemanas. Max von Laue ayudó a muchos científicos alemanes a salir de Alemania y a esconderse mientras permanecían allí, pero ni siquiera es ésa la razón de mi admiración. Quiero poner un ejemplo concreto, el de Fritz Haber, y dejo a tu imaginación la reacción del gobierno ante la insolencia del bueno de Max.
En 1931 von Laue había sido nombrado Presidente de la Deutsche Physikalische Gesellschaft, la Sociedad Física Alemana. En 1933, poco tiempo después del ascenso de Hitler al poder, se celebró la convención anual de la Sociedad, y von Laue dio el discurso inaugural. ¿Sabes de qué habló? De la cerrazón mental y la estupidez de un país que censuraba las ideas de Einstein por ser judío, que dividía la Física en Deutsche Physik y Jüdische Physik. Entre otras cosas von Laue comparó la actitud de la sociedad y el gobierno alemán con la de la Iglesia durante el proceso a Galileo. Ahí queda eso. Muy poco después, por cierto, ¡sorpresa!, von Laue perdió su puesto como Presidente.
Uno de los científicos que perdieron su puesto y se exiliaron a causa de la Berufsbeamtengesetz fue el químico Fritz Haber, del que hablaremos más en detalle en el futuro ya que fue galardonado con un Nobel en 1918. Sí, los nazis quitaron el puesto y exiliaron a varios ganadores del Nobel, lo cual demuestra una falta de inteligencia –independientemente de otras cosas– difícil de entender, y que pagarían a largo plazo… pero ya hemos hablado de esto otras veces y no voy a detenerme de nuevo en ello ((No recuerdo dónde hemos hablado de ello, de modo que si me lo recordáis incluyo el enlace. Escribo demasiado.)).
Haber murió en el exilio de Suiza en 1934. En su panegírico sobre Haber –quien fue aquí una víctima pero hizo cosas terribles durante la Primera Guerra Mundial, por cierto–, von Laue no sólo elogió su talento y cualidades sino que comparó lo sucedido a Haber con lo que los atenienses hicieron con Temístocles en la Grecia Clásica cuando lo exiliaron a Argos. Supongo que repetir el ejemplo de Galileo se le hacía aburrido.
Un año más tarde, en el aniversario de la muerte de Haber, Max Planck y von Laue organizaron un pequeño evento para recordar al químico. El gobierno prohibió la asistencia, por supuesto, y los pocos que no despreciaban a Haber por ser judío y que hubieran ido se rajaron. La mayor parte enviaron a sus mujeres, algo extraño porque en cierto sentido es un desafío a la autoridad pero, si vas a desafiarla, ¿por qué no hacerlo del todo? En fin. El caso es que von Laue no envió a nadie: fue él, con un par.
Junto con Max Planck von Laue siguió luchando a brazo partido contra los proponentes de la Deutsche Physik (de los cuales Phillip Lenard era uno de los principales), defendiendo la relatividad einsteniana y demás pero, inevitablemente, aquéllos fueron tomando puestos de responsabilidad en casi todas las universidades, sociedades y comités científicos del país. Von Laue recibió repetidas reprimendas por parte del gobierno y perdió sus puestos de importancia pero, que yo sepa, nunca fue encarcelado ni tuvo que exiliarse.
Aunque parezca mentira después de tanto tiempo, el nazismo también tuvo sus consecuencias sobre el Nobel de von Laue veinte años más tarde de su entrega. En 1935 se entregó el Premio Nobel de la Paz a un pacifista alemán opuesto al régimen, Carl von Ossietzky, que estaba preso en Alemania (moriría, aún preso, en 1938). El Partido Nazi, en represalia ante la afrenta de la Real Academia Sueca de las Ciencias, prohibió a los científicos alemanes que aceptaran ningún Nobel nuevo y se dedicó a confiscar las medallas ya en posesión de quienes habían ganado el Nobel en el pasado –dicho sea de paso, no quedaban muchos, porque casi todos se habían largado ya de Alemania–.
Medalla de oro del Nobel (dominio público).
No sé cómo, pero von Laue consiguió mandar de contrabando su medalla a George Charles de Hevesy, un químico húngaro, que la recibió en Dinamarca junto con la de otro Nobel alemán, James Franck. Cuando este país fue invadido por Alemania durante la Segunda Guerra Mundial, de Hevesy no sabía cómo esconder las medallas de oro. Su solución –era químico, al fin y al cabo– fue utilizar aqua regia, una mezcla de ácidos clorhídrico y nítrico, para disolver las medallas. De Hevesy trabajaba en el Instituto Niels Bohr de Copenhague, y dejó el frasco con la disolución en una estantería del Instituto antes de poner pies en polvorosa y escapar a Suecia: ¡sí, lo has adivinado, de Hevesy era de origen judío!
¿Por qué no simplemente escapar con las medallas a Suecia? No lo sé, pero de Hevesy no era tonto y seguro que hubo una razón para ello. El húngaro no olvidó el truco y el frasco, por cierto: cuando terminó la guerra volvió a Copenhage, recuperó el frasco y precipitó el oro de las medallas. A continuación se lo entregó a la Real Academia de las Ciencias en Estocolmo y las medallas fueron creadas de nuevo con su oro original y entregadas, una vez más, a von Laue y Franck (Franck, por cierto, también era de ascendencia judía y estaba por entonces en los Estados Unidos).
El caso es que el pobre von Laue pasó unos años terribles entre 1933 y 1945. Su recompensa cuando Alemania perdió la guerra fue ser detenido, junto con casi todos los científicos alemanes –muchos de ellos con toda justificación– y llevado a Gran Bretaña. Lo peor de todo para él fue que, aunque prisionero, para el resto de científicos pro-régimen no era “de los nuestros”, con lo cual su soledad era absoluta y todos lo consideraban un enemigo, tanto sus captores como sus compañeros.
Afortunadamente, von Laue recibió gran apoyo de la comunidad científica británica, y pronto se hizo muy evidente que no había colaborado, ni mucho menos, con el nazismo. Fue liberado y volvió a Alemania tras un año y, de hecho, tan sólo un año después de eso volvió a Londres para asistir a una conferencia y fue recibido con todos los honores.
Las ironías de la vida a veces son deliciosas. Cuando von Laue volvió a Alemania en 1946 la comunidad científica era un auténtico desierto: casi todos los que no se habían exiliado (y muchos no volverían) habían sido adláteres del Partido Nazi, con lo que apenas quedaba alguien con talento y autoridad. El físico fue uno de quienes se dedicó a reconstruir el aparato científico alemán, especialmente en Física y Química.
Por si te hace sonreír, en 1951 von Laue renombró el Max-Planck Institut für physikalische Chemie und Elektrochemie de Berlín, que pasó a llamarse Fritz Haber Institut für physikalische Chemie und Elektrochemie der Max-Planck Gesellschaft, compartiendo así honores Planck y el judío, Fritz Haber. Ahí queda eso.
Max von Laue en 1953.
De modo que no me queda más que agradecerte que hayas leído la odisea que te acabo de contar –siempre sé dónde empiezo, pero no dónde termino–, y dejarte con la presentación in absentia del Nobel de Física de 1914, escrita por Gustaf Granqvist, Presidente del Comité del Nobel de Física en diciembre de 1915. Como siempre es farragoso pero creo que merece la pena:
Pocas veces un descubrimiento físico ha dado lugar a tanto trabajo de investigación como el de Röntgen en 1896, cuando demostró la existencia de una nueva forma de radiación desconocida hasta entonces y que, por sus notables características, ha alcanzado una posición de la máxima impotancia no sólo en el campo de la Física pura sino también en relación al trabajo de investigación en otras ciencias.
A pesar del número considerable de experimentos realizados desde su descubrimiento y dirigidos a investigar la verdadera naturaleza de los rayos X, no fue hasta una década después de su descubrimiento que desentrañamos sus secretos.
Ya durante los primeros experimentos se determinó que ni siquiera los campos magnéticos más intensos podían alterar la dirección de los rayos. También fue imposible demostrar la existencia de refracción en la transición de los rayos de un medio a otro. Si los rayos eran de naturaleza corpuscular no tenían, por tanto, ninguna carga eléctrica como sucede con otros rayos de naturaleza corpuscular. Si deseamos, por lo tanto, descartar materia sin carga eléctrica, debemos suponer que las partículas que se mueven en los rayos X tienen cargas de signos opuestos, una de las cuales neutraliza la otra.
Por otra parte, debido al hecho de que los rayos no sufrían refracción, era posible suponer que si estaban constituidos por una onda transversal –como sucede con las ondas luminosas– la longitud de onda debería ser muy pequeña, puesto que para longitudes de onda muy pequeñas, de acuerdo con la teoría de la dispersión de la luz, el índice de refracción se aproximaría a la unidad.
Tras descartar apresuradamente una hipótesis que había sido expuesta inicialmente, de acuerdo con la cual los rayos podrían estar compuestos po ondas longitudinales en el éter, las opiniones sobre su verdadera naturaleza estaban divididas entre las dos alternativas de arriba. Sin embargo, una presentación objetiva sólo podía describirlos como un tipo de impulso de naturaleza desconocida.
Sobre la base de una hipótesis expuesta ya en 1896 por Stokes y Wiechert, se pensaba que este impulso consistía en una perturbación que se produce en el éter cuando una partícula de rayos catódicos, es decir, un electrón que se mueve a gran velocidad, choca con moléculas de materia. Se pensaba que esta perturbación o impulso se propagaba en todas direcciones a la velocidad de la luz por el éter que rodeaba al electrón. En cada punto del espacio esta perturbación se mantenía durante un período de duración idéntica al tiempo que se frenaba al electrón. Este período de tiempo, multiplicado por la velocidad de la luz, era denominado amplitud del impulso, una magnitud que, si la naturaleza de los rayos X era la misma que la de los rayos luminosos, coincidiría con la longitud de onda.
De acuerdo con la teoría de los rayos X como impulso que se origina de manera perpendicular al haz de rayos catódicos que lo crea, este impulso debería estar completamente polarizado. La prueba de este tipo de polarización fue proporcionada por primera vez en 1906 por Barkla pero, en contradicción con la teoría, la polarización era parcial y no completa. Aunque era posible explicar los factores causales de esta aberración, las características de la polarización no eran las adecuadas para demostrar la existencia de una ondulación transversal.
Una vez que Dorn consiguió en 1897 determinar la fracción de la energía de los electrones frenados que se convierte en rayos X, W. Wien logró calcular la amplitud del impulso, la cual, de acuerdo con sus cálculos, era de unos 10-10 cm, es decir, unas cien mil veces menor que la longitud de onda más corta de la luz. Esta minúscula amplitud del impulso podría explicar el fracaso al intentar realizar experimentos de difracción con rendijas, ya que incluso con la rendija más fina el fenómeno de la difracción producido por longitudes de onda o amplitudes de impulso tan pequeños tendría que estar en el límite de la observación. Y puede decirse, de hecho, que incluso los experimentos más exactos realizados por Walter y Pohl sólo podían proporcionar una alta probabilidad para la existencia de la difracción. De las investigaciones realizadas por estos científicos pudo deducirse que el límite máximo de la amplitud del impulso de los rayos X está en 4·10-9.
Ésta era la situación cuando Lauge proporcionó a la ciencia un instrumento de investigación de la máxima importancia al realizar el descubrimiento revolucionario de la interferencia de los rayos X y, al mismo tiempo, al demostrar que los rayos X, como les sucede a los rayos luminosos, están constituidos por ondas transversales.
Las investigaciones anteriores habían sugerido, como hemos dicho antes, que era altamente probable que si los rayos X eran movimientos ondulatorios del mismo tipo que la luz, sus longitudes de onda deberían ser del orden de 10-9 cm. Para producir fenómenos de interferencia claros del mismo tipo que se produce cuando la luz atraviesa una rejilla, era necesario que la distancia entre ranuras fuera de unos 10-8 cm. Pero ésta es la distancia aproximada entre las moléculas de un sólido, y de este modo fue como von Laue llegó a la idea de utilizar, como retícula de difracción un cuerpo sólido con moléculas ordenadas de manera regular, es decir, un cristal. Ya en 1850 Bravais había introducido en la cristalografía la suposición de que los átomos que forman los distintos cristales están agrupados de manera regular, las denominadas estructuras tridimensionales o espaciales, cuyas constantes pueden calcularse con la ayuda de datos cristalográficos.
Sin embargo, la base teórica de una retícula cristalina era desconocida, y por tanto lo primero que tuvo que haver von Laue fue desarrollar esta teoría, si sus investigaciones iban a tener algún valor. Hizo esto fundamentalmente de acuerdo con las mismas aproximaciones que se aplican en la óptica tradicional a retículas de una dimensión.
Von Laue dejó la ejecución del trabajo experimental en manos de W. Friedrich y P. Knipping. El instrumento que emplearon consistía en una caja de plomo en la que dejaban entrar un fino haz de rayos X, que dirigían de modo que incidiera sobre un cristal orientado de manera precisa. Se situó una película fotosensible detrás del cristal y a los lados. Los experimentos preparatorios ya mostraron un máximo de intensidad en la película situada tras el cristal en forma de manchas negruzcas, un máximo que había sido predicho por von Laue.
Estos máximos de intensidad estaban distribuidos de acuerdo con los requisitos de la teoría y, por los fotogramas de varios cristales y el grado de claridad con el que han sido reproducidos los resultados se deduce que son un fenómeno de interferencia. Los experimentos de absorción han demostrado que los rayos que dan lugar a los puntos de interferencia son realmente rayos X, y de esto von Laue dedujo con un alto grado de certeza que los rayos X que causan máximos de intensidad al irradiar el cristal tienen las propiedades de un movimiento ondulatorio.
Además, lo mismo debe ser cierto de los rayos empleados en la irradiación inicial, ya que si tuvieran naturaleza corpuscular sólo podrían surgir oscilaciones coherentes de los átomos puestos en movimiento por los corpúsculos, y estos átomos deberían formar un conglomerado cuyas dimensiones serían máximas en la dirección de la irradiación. Sin embargo, y al contrario de lo que se ha observado en la experimentación, esto resultaría en máximos de intensidad en forma de círculos concéntricos e irregulares.
Como resultado del descubrimiento de von Laue de la difracción de rayos X en cristales, se estableció la demostración de que estas ondas luminosas tienen longitudes de onda minúsculas. Sin embargo, este descubrimiento también llevó a otros de la máxima importancia en el campo de la cristalografía. En la actualidad es posible determinar la posición de los átomos en el interior de los cristales y se ha obtenido una gran cantidad de conocimiento fundamental a través de este proceso. Podemos anticipar futuros descubrimientos de igual importancia.
Así, se hace probable que la investigación sobre la influencia de la temperatura sobre la difracción nos proporcione la solución al dilema de la energía del punto cero, o al menos que nos sirva de ayuda para resolver el problema, ya que el factor temperatura tiene un valor diferente dependiendo de si existe un valor de energía cero o no. Sin embargo, los resultados directos de este descubrimiento de la difracción no son menos importantes: es ahora posible someter el espectro de rayos X a un examen directo, es posible fotografiar sus espectros de líneas, y la ciencia ha sido enriquecida con un método de investigación cuyas implicaciones plenas no pueden todavía ser comprendidas del todo.
Si es posible evaluar los descubrimientos humanos de acuerdo con los frutos que producen, no hay muchos descubrimientos que puedan igualarse con el realizado por von Laue. Si reflexionamos sobre el hecho de que tan sólo unos pocos años han transcurrido desde que se publicase su descubrimiento podemos decir que, al otorgar el Premio Nobel de Física, la Real Academia de las Ciencias no estará casi nunca, si es que lo está alguna vez, en una posición de tal acuerdo con la letra del Testamento [se refiere al de Alfred Nobel] tan completo como en esta ocasión, al decidir entregar el Premio Nobel de Física del año 1914 al Doctor Max von Laue por su descubrmiento de la difracción de rayos X en cristales.
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