“Hasta el infinito y más allá”, un viaje inolvidable de la mano de Manuel Seara Valero

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Voy a proponeros un viaje fascinante que no podréis rechazar. Una ruta para la cual no será necesario llevar equipaje ni billetes, tan sólo ganas de aprender y maravillarse.

A través de las páginas de “Hasta el infinito y más allá” recorreréis la historia de la Astronomía, la Astrofísica y la Cosmología poco a poco, contemplando su inconmensurable belleza. Caminaréis por la senda que han trazado con su esfuerzo, pasión y tenacidad muchos científicos que tendréis ocasión de conocer mejor. El relato de sus vivencias os trasladará junto a ellos, os permitirá sentir su latido ante el inminente descubrimiento, su emoción tras formular una hipótesis, su nerviosismo al ponerla a prueba.

Habrá vistas que os resultarán más espectaculares que otras pero, conforme vayáis avanzando por las palabras de Manuel Seara Valero, comprenderéis que no se trata de un camino formado a partir de la unión de diferentes momentos estelares de la física, sino que cada paso es excitante y responde a un interés común: conocer el mundo que nos rodea. La ciencia no es estática ni dogmática, la ciencia es la búsqueda continua de respuestas.

En el libro, descubriréis algunas de las cosas extraordinarias que nosotros, los humanos, hemos averiguado durante esta travesía y seréis conscientes de lo mucho que nos queda por hallar. Conoceréis también algunos de los proyectos que están en marcha actualmente para investigar los secretos del Universo. La ciencia es un continuo aprendizaje sin fin que nunca dejará de sorprendernos, el principal mecanismo de progreso de la humanidad.

Los contenidos y el ritmo narrativo del libro lo convierten en una pieza clave en el acercamiento de los valores de la cultura científica a la sociedad. Muestra su esencia y sus virtudes dejando atrás esa visión fría y metódica tan alejada de la realidad. Su autor, Manuel Seara Valero, licenciado en Ciencias Biológicas y Máster General de Radio por la Universidad Complutense de Madrid, cuenta con un talento especial para acercar la ciencia a todos los públicos con calidad y rigor. Todos los temas, incluso los más complejos, se exponen de forma didáctica y clara permitiendo que cualquier persona pueda seguirlos sin dificultad y entenderlos.

“Hacia el infinito y más allá” es un libro que disfrutarán las personas que se sienten atraídas por la ciencia y logrará que se enamoren de ella quienes se sienten más alejados de la misma. Una obra que ya puede considerarse de referencia en el campo de la divulgación científica.

No os entretengo más, ya es hora de partir. ¡Buen viaje!

“Para conocer lo que sabemos sobre el Universo e –incluso- para ser conscientes de todo lo que ignoramos, la ciencia ha tenido que recorrer un largo y sinuoso camino. Recorrerlo contigo, querido lector, es el objetivo de este libro que tienes en tus manos.”

Manuel Seara Valero

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Nada tan práctico como una buena teoría

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Al microscopio

la belleza escondida

se magnifica

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El príncipe Louis Victor Pierre Raymond de Broglie nació el 15 de agosto de 1892 en el seno de una de las principales familias aristocráticas de Francia que llevaba sirviendo a la monarquía  desde mediados del siglo XVII. Como reconocimiento a los servicios prestados, en 1742, Luis XV otorgó el título hereditario de duque a su antecesor François Marie de Broglie. Pero los galones de la familia originaria de Piamonte no acabaron ahí. El heroico papel del hijo del duque, Victor François, en la batalla de Bergen le valió el nombramiento como Príncipe del Sacro Imperio Romano Germánico por parte del Emperador Francisco I. A partir de entonces, todos los miembros más jóvenes de la familia de Broglie llevarían el título de príncipe, mientras que el cabeza de familia ostentaría el de duque.

Nuestro príncipe, Louis, como correspondía a su elevada posición social, fue educado por tutores privados. Ajeno al comportamiento de los demás niños de su edad, se divertía dando conferencias sobre los reportajes políticos que leía en los periódicos. Todo parecía conducirle al prometedor futuro como hombre de Estado que presagiaba su familia. Pero no fue así. La muerte de su padre en 1906 cambió su historia. El nuevo cabeza de familia, su hermano mayor Maurice, le educó con mucha más libertad de lo que lo hubiese hecho su progenitor.

Maurice, como buen primogénito, se había graduado en la escuela naval e ingresado en la Marina Francesa. Allí, pronto descubrió su interés por la ciencia y dio muestras de su talento estableciendo un sistema seguro de comunicación inalámbrica. Escribió su primer artículo sobre “ondas electromagnéticas” en 1902 y dos años después y tras nueve de servicio, desafió a su familia abandonando la marina para dedicar su vida a la investigación científica. En 1906, convertido en sexto duque de Broglie, compaginaba sus nuevas responsabilidades con el estudio de la carrera de Física en el Collège de France.

El joven, que había experimentado en sus carnes los inconvenientes de obligar a alguien a estudiar, se abstuvo de orientar la formación de su hermano en uno u otro sentido. Louis no contaba con una especial inclinación hacia las letras o las ciencias y, a diferencia de su hermano, optó por seguir una carrera más tradicional y estudiar historia medieval en la Universidad de París. Pero muy pronto se dio cuenta de que no le interesaba en absoluto, de que las horas que compartía en el laboratorio con su hermano le resultaban mucho más excitantes.

En octubre de 1911, Maurice, que por entonces ya era un respetable científico en la física de los rayos X fue invitado a ser uno de los dos secretarios del primer Congreso Solvay. Aceptó sin pensárselo dos veces y le propuso a su hermano que le acompañase. Se trataba de una sencilla tarea administrativa pero a Maurice le brindaba la oportunidad de discutir la teoría cuántica con Planck, Einstein y Lorentz. Francia contaba con unos representantes de lujo como  Curie, Poincaré, Perrin y Langevin, que había sido su tutor de tesis.

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Louis se mantuvo a cierta distancia de los participantes mientras sentía un interés creciente por la nueva física. Tanto es así que cambió los libros de historia por los de física graduándose en 1913. Al año siguiente tuvo que interrumpir sus estudios para hacer el servicio militar obligatorio. Lo que no podía suponer es que la llegada de la Primera Guerra Mundial prolongaría ese periodo seis años. Entró como soldado raso pero gracias a su hermano fue transferido al servicio de comunicación inalámbrica donde trabajó como ingeniero de radio en una emisora ubicada debajo de la torre Eiffel.

Finalmente, se licenció en agosto de 1919, convencido del camino que quería seguir. En el laboratorio de su hermano, donde había descubierto su pasión por la ciencia, estudió y escribió artículos sobre la absorción de los rayos X por la materia. Ambos hermanos se preguntaban por la verdadera naturaleza de la radiación electromagnética ya que de los descubrimientos que se habían hecho hasta el momento, no podía asegurarse la primacía de la teoría corpuscular o la ondulatoria. Al fin y al cabo, ninguna de ellas podía explicar al mismo tiempo los fenómenos de interferencia, la difracción y el efecto fotoeléctrico.

Pero Louis De Broglie parecía haber asumido sin mucho problema la extraña dualidad de la luz. En 1922, tras una conferencia que pronunció Einstein en París, escribió un artículo respaldando de forma explícita “la hipótesis del cuanto de luz”. La pregunta lógica y reveladora surgió un año después: “¿Podrán, si las ondas luminosas pueden comportarse como partículas, partículas como los electrones, por ejemplo, comportarse como ondas luminosas?”. La respuesta parecía afirmativa ya que De Broglie descubrió que asociándole una onda al electrón el modelo cuántico de Bohr quedaba justificado. Este postulaba que las  órbitas de los electrones en los átomos debían ser múltiplos enteros de la longitud de onda del electrón.  Además, asociando al electrón la naturaleza ondulatoria este no se comportaba como una partícula girando alrededor del núcleo, no se aceleraba y, en consecuencia, no perdía energía por emisión de radiación precipitándose hasta el núcleo.

De Broglie desarrolló todas estas ideas en su tesis doctoral que, si bien finalizó en la primavera de 1924, no pudo defender hasta el 25 de noviembre debido a las formalidades académicas. Como examinadores contaba con tres profesores de la Sorbona: Jean Perrin, Charles Mauguin y Elie Cartan y con Paul Langevin como examinador externo. De Broglie, consciente de que Langevin era el único que entendía de cuántica y relatividad, le pidió que echara un vistazo a las conclusiones de la tesis antes de enviarla de forma oficial. Langevin accedió y, a pesar de parecerle rocambolesca, le mandó una copia a Einstein para conocer su opinión. La respuesta de Einstein, “Ha levantado una de las esquinas del gran velo”, bastó a todos los miembros del tribunal que acabaron felicitando a De Broglie por “la notable maestría que ha demostrado en la superación de las dificultades en que se encuentran los físicos.”

El príncipe convertido en doctor gracias a Albert Einstein, era muy consciente de que tenía que demostrar el contenido de su tesis. Para hacerlo pensó que, si la materia poseía propiedades ondulatorias tenía que sufrir efectos propios de las ondas como, por ejemplo, la difracción. Es decir, que un haz de electrones al atravesar una abertura de dimensiones similares a su longitud de onda debería dispersarse. Sólo tenía que convencer a los experimentalistas que trabajaban en el laboratorio privado de Maurice para que lo llevasen a cabo. Desafortunadamente, no lo consiguió, tenían otras tareas y creyeron que eran experimentos demasiado complicados. Así que Louis, por no forzar la situación, abandonó el tema.

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Pero el asunto era demasiado goloso como para caer en saco roto y otros físicos experimentales sí estaban dispuestos a comprobarlo. El joven Walter Elsasser de la Universidad de Gotinga muy pronto se dio cuenta de que si la hipótesis de De Broglie era cierta, un haz de electrones se difractaría en un sólido cristalino puesto que el espacio entre átomos adyacentes del cristal era del orden de la longitud de onda del electrón. Y así lo hizo aunque demasiado tarde. Otros dos físicos se le habían adelantado.

Clinton Davisson, que trabajaba en los laboratorios de la Western Electric Company de Nueva York, posteriormente conocidos como Bell Telephone Laboratories, había estado investigando qué ocurría al lanzar un haz de electrones contra varios blancos metálicos. Un día de abril de 1925, un incidente cambió los resultados. La explosión accidental de una botella de aire líquido en su laboratorio rompió el tubo de vacío que contenía la diana de níquel que se oxidó en contacto con el aire. Después de limpiar el blanco calentándolo de manera prolongada, descubrió que había aumentado el tamaño de los cristales. Al seguir con el experimento, encontró que los ángulos de dispersión de los electrones eran completamente diferentes a los anteriores. En un inicio, atribuyó el cambio al modo diferente en que el blanco reflejaba los electrones, pero tras su asistencia al congreso de la British Association for the Advancement of Science, supo que debía buscar más allá. Allí oyó hablar por primera vez de la hipótesis de Louis de Broglie. De hecho, muy pocas personas conocían los tres artículos que De Broglie había publicado en la revista francesa Compte Rendu y todavía menos las que habían leído su tesis doctoral. De regreso a su laboratorio, Davisson, junto a su colega Lester Halbert Germer,  se aprestaron a tratar de verificar la difracción de los electrones. Finalmente, en enero de 1927, Davisson comprobó que las longitudes de onda de los electrones difractados en los nuevos experimentos coincidían con las establecidas en la teoría de la dualidad onda-partícula de De Broglie. El príncipe estaba en lo cierto, su hipótesis “Toda la materia presenta características tanto ondulatorias como corpusculares comportándose de uno u otro modo dependiendo del experimento específico” había sido confirmada experimentalmente por lo que recibió el premio Nobel de Física en 1929 y su fórmula, que relaciona la masa de una partícula con la longitud de onda asociada fue aceptada por la comunidad de físicos. Esta ecuación es extremadamente simple: λ = h/m·v donde λ es la longitud de la onda asociada a la partícula de masa m que se mueve a una velocidad v, y h es la constante de Planck. El producto m·v es la cantidad de movimiento de la partícula.

La importancia teórica de la tesis de De Broglie fue espectacular. En primer lugar, zanjó de un plumazo la vieja y a veces agria polémica entre los partidarios del carácter ondulatorio de la luz y los defensores de la hipótesis corpuscular. La solución de De Broglie permitía explicar todos los experimentos al establecer que la materia se comporta según sea la naturaleza del ensayo realizado. Otra implicación muy valiosa fue, como ya se ha apuntado, la explicación del modelo atómico orbital de Bohr.

En el aspecto práctico, las aplicaciones han sido numerosas e importantes. Probablemente la más conocida es el microscopio electrónico.

El microscopio óptico tradicional se basa en el fenómeno de refracción, el cambio en la dirección  de la luz que se produce cuando el rayo incide oblicuamente en la frontera entre dos medios en los cuales su velocidad es diferente. Ello permite construir lentes, fabricadas con materiales transparentes como el cristal, capaces de proporcionarnos una imagen ampliada de los objetos. El aparato más simple para magnificar el tamaño de la imagen es la lupa, constituida por una sola lente convergente. Ya en 1608 Zacharias Jansen construyó un microscopio compuesto con dos lentes convergentes, llamadas objetivo y ocular separadas por una notable distancia, consiguiendo un aumento mucho mayor. Con el paso de los años, el microscopio fue perfeccionándose a fin de eliminar las imperfecciones (aberraciones) de la imagen y mejorar la iluminación del objeto, alcanzando un elevado grado de ampliación.

Por desgracia, la propia naturaleza ondulatoria de la luz limita la resolución espacial (mínima distancia entre dos puntos del espécimen que pueden verse separados). Aproximadamente, dicha distancia no puede ser menor que la mitad de la longitud de onda de la luz que ilumina un objeto. Es decir que el poder separador del microscopio será mayor cuando se ilumina con luz azul (400 nm) que cuando se hace con verde (550 nm) o con roja (680 nm). En la práctica, en condiciones óptimas y empleando objetivos y técnicas convencionales se alcanza a resolver detalles de 200 nm, lo que significa un aumento del orden de 2000. En cambio, en el caso de la iluminación con electrones, la resolución espacial es mucho mayor. La longitud de onda asociada a un electrón sometido a una diferencia de potencial de 50kV es de 0,0055 nm, es decir, unas 100000 veces inferior a la de la luz verde.

El primer microscopio electrónico, basado en las ideas de De Broglie, fue diseñado por el físico Ernst Ruska y el ingeniero eléctrico Max Knoll, entre 1925 y 1930. El primer prototipo vio la luz en 1931 y dos años después, Ruska consiguió construir un modelo con un poder resolutivo superior al de los ópticos.

En función de su sistema de iluminación, podemos diferenciar entre dos tipos de microscopios: el microscopio de transmisión, en el que la muestra es transparente o suficientemente delgada para ser atravesada por el haz de fotones/electrones y el de reflexión, empleado para objetos opacos que reflejan el haz incidente.

Conceptualmente, el microscopio electrónico de transmisión es muy parecido al microscopio óptico convencional, la diferencia esencial consiste en la naturaleza de las lentes. El cristal es totalmente opaco al paso de los electrones y por tanto las lentes deben sustituirse por otros dispositivos que permitan modificar la trayectoria de estos, permitiendo enfocar como si de fotones se tratase. Dado que los electrones son sensibles a los campos eléctricos y magnéticos, las llamadas lentes electromagnéticas son la respuesta.

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Una lente electromagnética consiste en una bobina de hilo de cobre (B) rodeada por una armadura   toroidal con unas piezas polares que, al paso de corriente, crean un fuerte campo magnético no uniforme que sirve para hacer converger el haz de electrones. Difieren de las ópticas en que están fijas, tienen una distancia focal variable que depende de la intensidad que circula por la bobina, sólo pueden ser convergentes y su apertura numérica (que es un número adimensional que caracteriza el rango de ángulos para los cuales el sistema acepta luz)  es muy inferior al de las lentes ópticas. Este último hecho resulta especialmente desfavorable porque el poder resolutivo no es función sólo de la longitud de onda de la iluminación, sino también de la apertura de la lente, lo cual reduce, en parte, las ventajas obtenidas empleando electrones.

Al inicio de su uso en microscopía, las características de las lentes electromagnéticas tenían unas propiedades claramente inferiores a las de cristal. Pero a medida que se progresó en su estudio teórico y en las técnicas de fabricación, se pudo gozar de las ventajas de la reducción de la longitud de onda de la “luz” asociada a los electrones. En la actualidad, el microscopio electrónico tiene un aumento máximo superior a un millón y un poder resolutivo inferior a un nanómetro, habiéndose extendido su uso a una gran diversidad de campos de aplicación.

No olvidemos que esta aportación que ha contribuido y contribuye de forma notoria en el avance de la ciencia y la tecnología, tiene su origen en una hipótesis teórica que cambió radicalmente los principios en que se asentaba el estudio de la luz y de la materia en la física clásica.

La historia del Dr. Louis de Broglie resulta una brillante aportación a la polémica sobre la utilidad de la investigación más fundamental. En palabras de Kurt Lewin:

“There is nothing as practical as a good theroy.” (Nada tan práctico como una buena teoría)

 Esta entrada participa en la edición LXXII (junio-julio de 2015) del Carnaval de la Física cuyo blog anfitrión es La Aventura de la Ciencia.

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Especial Año de la Luz en Next (@next_ciencia)

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Durante junio y julio, Next, la sección de Ciencia de Vozpopuli.com, dedicará una serie de artículos al Año Internacional de la Luz y las Tecnologías basadas en la Luz. Su redactor jefe, el excelente periodista y divulgador científico Antonio Martínez Ron ha decidido concienciar a los lectores de la importancia de la Luz y sus tecnologías derivadas a través de los testimonios de diversos científicos que trabajan en alguna de sus múltiples aplicaciones.

Las diferentes aportaciones respetan el carácter informativo, riguroso y ameno que caracteriza la sección Next. Carecen de tecnicismos siendo didácticas y cercanas. El objetivo de todas ellas es común: mostrar hasta qué punto el conocimiento de la luz ha contribuido en el avance de la humanidad.

Personalmente, me siento muy agradecida por haber sido invitada a poner mi granito de arena en este especial organizado por Antonio. Es todo un honor haber publicado en una sección que considero de referencia.

Fotografía de mi publicación en el Especial Año de la Luz

Fotografía de mi publicación en el Especial Año de la Luz

Podéis disfrutar de todos los artículos del Especial Año de la Luz en Next a través de este enlace. Estoy segura de que os gustarán, son una delicia.

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Irène y Frédéric Joliot-Curie: Radiactividad a la carta

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Entrada original publicada en el blog Desayuno con fotones

Tras la muerte de Pierre, Irène parecía designada por Marie a ocupar el vacío dejado por éste y convertirse, con los años, en su confidente y colaboradora. A los once años ya estudiaba matemáticas avanzadas y con trece viajaba sola y pasaba largas temporadas en casa de los amigos íntimos de Marie mientras esta pronunciaba conferencias en diferentes universidades o se aislaba en el laboratorio. En el instituto de enseñanza de Sevigné, sobresalía tanto en matemáticas y en física que se le permitió enseñar estas materias a sus compañeros. A los catorce aprobó la primera etapa de bachillerato con un año y medio de adelanto y matrícula de honor. Tres años más tarde, en el inicio de la Primera Guerra Mundial, ingresó en la Sorbona para estudiar matemáticas y física, al tiempo que se matriculaba a un curso de enfermería. Para entonces, Marie ya se refería a ella como “su compañera y amiga” y la llevó al frente  donde había desplegado una flota de sesenta unidades portátiles de rayos X, conocidas como “las pequeñas Curie”. En pocos meses, la dejó sola a cargo de una instalación radiológica de campaña en Hoogstade, donde, sola y sin ayuda, radiografiaba a los heridos y llevaba a cabo un cálculo geométrico para indicar al cirujano la localización de las balas y la metralla. Cumplió la mayoría de edad formando a enfermeras para que ocuparan su lugar cuando se trasladara a otra posición del campo de batalla. El siguiente destino fue Amiens. Allí aprendió por su cuenta a reparar los aparatos de rayos X, obteniendo una notable experiencia técnica. Regresó a París en 1916 para impartir un curso de rayos X en el nuevo Hospital Eith Cavell y volvió a matricularse en la Sorbona licenciándose con matrícula de honor en matemáticas y física. En 1920 entró a trabajar como ayudante en el laboratorio Curie del Instituto del Radio de la Universidad de París, dedicado a las investigaciones y enseñanza de la radiactividad. Centró sus  primeras investigaciones en fenómenos atómicos y basó su tesis doctoral en el estudio de las partículas alfa (núcleos de helio-4) emitidas por una fuente de polonio. La presentó en 1925 bajo el título: “Recherches sur les rayons alfa du polonium, oscillation de parcours, vitesse d’émission, pouvoir ionisant.”

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Ese mismo año, un joven e inquieto Frédéric Joliot, que todavía no había acabado el servicio militar, se presentó ante la que había sido la heroína de su infancia para pedirle un empleo en el laboratorio Curie. Venía muy recomendado por Paul Langevin y Marie le propuso empezar al día siguiente. Para ello consiguió que el coronel le dejase concluir antes las milicias. Frédéric, tras la muerte de su padre, se había matriculado en la École de physique et de chimie industrielles de París, donde Pierre Curie había enseñado antes de traspasar su puesto a Paul Langevin. Extrovertido y apuesto, Frédéric estaba acostumbrado a hacer amistades con facilidad. Sin embargo, le costó adaptarse al ambiente serio y silencioso del laboratorio Curie. Se sentía solo y evitaba a Irène, la ayudante preferida de la jefa que ni siquiera le daba los buenos días. Sin embargo, con el paso del tiempo empezó a sentirse más y más atraído por su inteligencia. Ambos disfrutaban conversando y dando largos paseos. Se enamoraron y decidieron comprometerse. Cuando Irène se lo comunicó a Marie, esta no encajó bien la noticia. Temía que se tratase de un matrimonio de conveniencia, que Joliot quisiese aprovecharse del apellido Curie. Al igual que otras personas, no podía imaginar a la taciturna y austera Irène con el alegre y elegante Frédéric. Su hija era tres años mayor que él, había declarado que nunca se casaría y no le daba importancia ninguna a la apariencia. Cuando no llevaba la bata de laboratorio con sus zapatos de enfermera, vestía sencillos vestidos de colores oscuros. Frédéric, en cambio, era todo un donjuán y un fumador empedernido. Era tal la desconfianza de Marie en la futura pareja que trató de disuadir a su hija e insistió para que llegaran a un acuerdo que anulase la ley francesa en virtud de la cual los maridos controlaban las propiedades de sus esposas. Necesitaba asegurarse que Irène sería la única que heredaría las substancias radiactivas del Instituto Curie.

Pero su hija, hizo caso omiso de los consejos maternos y se casó con Frédéric el 26 de octubre de 1926. Lo cual no impidió que Marie, durante años, siguiese presentándolo como “el hombre que se casó con Irène”. Frédéric, sin embargo, sentía una gran admiración por su suegra y no dudó en aceptar su petición cuando le insistió para que siguiese adelante con sus estudios. Mientras continuaba sus tareas en el Instituto, se licenció en la Sorbona doctorándose en 1930 con una tesis sobre la electroquímica de radioelementos: “Électrochimique des radioeléments. Applications diverses.” Langevin había acertado de lleno, vio en él al gran científico en el que se iba a convertir.

En 1927, tres años antes de que Frédéric leyese su tesis, tuvieron a Hélène y poco después Irène contrajo tuberculosis. El médico le advirtió de que no tuviese otro hijo y disminuyese su ritmo de trabajo. Pero aquello era superior a ella. La tuberculosis no la llevaría a renunciar a aquello que le hacía sentir completa, a ser investigadora y madre.  A la semana siguiente, combatiendo contra una enfermedad que volvería a padecer a lo largo de su vida, ya estaba de vuelta al laboratorio y cinco años más tarde su otro deseo se hizo realidad, dio a luz a Pierre.

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La colaboración científica entre ambos se centró en el estudio de las emisiones radiactivas. Les atraían las investigaciones que el grupo de Rutherford estaba desarrollando en el laboratorio Cavendish y disponían de 200 milicurios de Polonio, la fuente más poderosa de rayos alfa, para llevarlas a cabo. El primer paso era analizar la radiación neutra y muy penetrante que habían detectado Walther Bothe y Herbert Becker al bombardear berilio con partículas alfa provenientes de una muestra de polonio. Los Joliot-Curie repitieron los experimentos y publicaron sus hallazgos el 18 de enero de 1932. Habían observado que la potente radiación de Bothe era capaz de provocar la emisión de protones de una capa de parafina. Postularon que se trataba de una radiación electromagnética de alta frecuencia pero no supieron interpretar los resultados.

James Chadwick, asistente de director de investigación en Cavendish, informó del artículo a Rutherford y de las conclusiones de ambos investigadores. Rutherford se limitó a pronunciar un escueto “No lo creo”, una expresión que dejó perplejo a Chadwick que nunca le había visto reaccionar de esta forma. Viendo que el tema prometía y que muy pronto otros físicos se lanzarían a investigarlo, se puso manos a la obra y descubrió la presencia en el núcleo de partículas con cargas neutras, los neutrones. En 1932 transmitió a Nature una breve nota titulada: “Possible existence of a neutron” a la cual le seguiría el artículo más extenso en los Proceedings of the Royal Society titulado “The existence of neutron”.

Los Joliot-Curie habían tenido “en sus manos” el neutrón y no supieron reconocerlo. Y, por desgracia, no fue el único premio Nobel que vieron pasar delante de sus narices. En sus trabajos con una cámara de niebla que, mediante un campo magnético creado por un electroimán, curva la trayectoria de las partículas cargadas, observaron que algunos de los supuestos electrones producidos en el experimento se desviaban en sentido contrario. No se dieron cuenta de que se trataba de un nuevo tipo de partícula como el electrón pero con carga positiva que ya había sido propuesto en 1931, el positrón y que fue descubierto ese mismo año por Carl David Anderson.

Por fortuna, en su caso la expresión “a la tercera va la vencida” no pudo ser más cierta. Corría el año 1933 y el éxito estaba a punto de llamar a su puerta. Por aquel entonces, el matrimonio estaba centrado en el estudio de las desintegraciones del polonio. Sabían que era un emisor de partículas alfa y se preguntaban si, al igual que otros átomos radiactivos, también emitía radiación beta (electrones). Para comprobarlo, colocaron una lámina de aluminio que detuviese las partículas alfa antes de llegar al detector. Este último consistía en una cámara de niebla que, mediante un campo magnético creado por un electroimán, curvaría la trayectoria de las partículas beta, posibilitando su identificación. La primera experiencia dio resultados sorprendentes: no sólo detectaron electrones, sino que también aparecieron  protones y positrones. La presencia de protones podía explicarse sin dificultad a través de una reacción conocida, la transmutación del aluminio en silicio. La partícula alfa absorbida por el aluminio-27 produce silicio-30 más un protón. Lo que no sabían era qué hacían allí los positrones y para averiguarlo empezaron sustituyendo el material empleado como absorbente de partículas alfa. Observaron que al interponer una lámina de parafina, plata o litio, no detectaban positrones, mientras que en el caso del boro sí lo hacían. Por tanto, el origen de los positrones no se encontraba en el polonio, se hallaban ante un fenómeno que sólo en ciertos absorbentes.  La primera hipótesis fue pensar que la transmutación de aluminio en silicio, aparte del citado positrón, también podía dar como resultado la emisión de un neutrón y un positrón. En ambos casos se conservaba la carga eléctrica. Para verificar la segunda posibilidad, modificaron el dispositivo de manera que permitiese la detección simultánea del neutrón y el positrón.

La primera prueba pareció confirmar su planteamiento pero la segunda aportó nueva información. Se percataron que al disminuir la energía de las partículas alfa dejaban de detectarse neutrones, quedando únicamente los positrones. Estaban equivocados y, tras reflexionar plantearon la nueva hipótesis: quizás el absorbente se volvía radiactivo al interaccionar con las partículas alfa emitidas por la fuente. Para comprobar si estaban en lo cierto situaron un contador Geiger junto al material absorbente, tras retirar la fuente de polonio. El Geiger “cantaba”, el material se había vuelto radiactivo y la emisión de radiación decaía exponencialmente como en el caso de la radiactividad ordinaria. Anunciaron su hallazgo en dos artículos, uno escrito en francés, con Irène como primer firmante y presentado el 15 de enero de 1933, y otro en inglés, con Frédéric encabezando la lista de autores.

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La radiactividad “artificial” había nacido y el matrimonio Joliot-Curie fue galardonado en 1935 con el premio Nobel de Química. La dotación económica del premio les permitió instalarse en Sceaux, donde recibían a sus amigos los domingos por la tarde. Irène, a diferencia de Marie, siempre antepuso sus obligaciones como madre a todo lo demás, creía que la maternidad era la experiencia más increíble que había vivido. En 1936, como consecuencia del premio, Irène fue nombrada subsecretaria de Estado para la Investigación Científica y, al año siguiente, accedió a una cátedra en la Sorbona. Frédéric, por su parte, fue elegido como catedrático en el Collège de France en 1937 y abandonó el laboratorio del Instituto del Radio para formar su propio laboratorio, en donde construyó el primer ciclotrón de Europa occidental.

Descubrir que la radiactividad artificial podía ser producida por el hombre supuso un avance fundamental en las aplicaciones médicas de las radiaciones ionizantes. Los Joliot-Curie, tal y como se desprende de su discurso de recepción del premio Nobel, ya aventuraron las posibilidades de su descubrimiento en el campo de la Medicina:

“La diversidad de las naturalezas químicas, la diversidad de las vidas medias de estos radioelementos sintéticos, permitirán sin duda investigaciones nuevas en biología y en físicoquímica.”

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“Holografía: arte, ciencia y tecnología con la luz” por Augusto Beléndez (@aubeva)

Hologramas del Tesoro de Villena (1983) realizados en la UA, por J. A. Quintana. Cortesía de Augusto Beléndez.

Hologramas del Tesoro de Villena (1983) realizados en la UA, por J. A. Quintana. Cortesía de Augusto Beléndez.

“Es la intersección de arte, ciencia y tecnología lo que hace la holografía tan interesante” Stephen Benton

Ha pasado mucho tiempo pero todavía recuerdo la impresión que me produjo, a los cinco años, aquel colgante. En un principio, al abrir la caja, pensé que se trataba de un bonito adorno pero al tomarlo entre los dedos para ponérmelo, mi corazón se aceleró. Dentro de aquel cristal veía una pequeña pirámide ¡en tres dimensiones!. Una pirámide que, por mucho que girase el cristal desconcertada, no estaba allí dentro. Aquello me impresionó más que cualquier espectáculo de magia. Con aquel regalo, mi padre me mostraba, una vez más, lo apasionante y bella que es la ciencia. Aquellos meses, visitamos varias exposiciones de holografía y me explicó que se trataba de un fenómeno óptico. Pero os confieso que, aún así, no entendía con claridad como se creaban los hologramas y no dejaba de mirar, con cierto recelo, la parte trasera de las obras expuestas. Todo aquello me resultaba increíble y fascinante.

Con el fin de transmitiros, en la medida de lo posible, mi pasión por la holografía, quiero compartir con vosotros la excelente conferencia “Holografía: arte, ciencia y tecnología con la luz” que impartió el Profesor Augusto Beléndez Vázquez, el pasado 14 de mayo de 2015, en la Sede de Alicante de la Universidad de Alicante. Esta se enmarca dentro del ciclo de conferencias organizadas,  con motivo del “Año Internacional de la Luz y de las Tecnologías basadas en la Luz”, por la Sección de Alicante de la Real Sociedad Española de Física, la Sociedad Española de Óptica, la Universidad de Alicante y la Universidad Miguel Hernández de Elche.

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Augusto Beléndez Vázquez es Catedrático de Física Aplicada en el Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal de la Universidad de Alicante y director del Instituto Universitario de Física Aplicada a las Ciencias y las Tecnologías de esta universidad. Su labor investigadora se desarrolla en torno a la holografía, la ciencia no lineal y la enseñanza de la Física, respondiendo esta última a la importancia que le confiere a la transmisión de la Física. Augusto Beléndez es muy consciente de que esta ciencia, no sólo le ha enriquecido a nivel intelectual sino que le ha proporcionado grandes momento de diversión y por ello, tanto en sus clases como en sus actividades divulgativas, trata de comunicar a los demás que se puede disfrutar con la Física. Este esfuerzo por generar interés al prójimo, en el caso de los alumnos, se vio recompensado en 2009 con el “Premio a la Excelencia Docente” de su universidad. Ese año también fue especial como divulgador ya que comenzó el blog  “Física para tod@s” que ya lleva cinco años regalándonos grandes entradas. Aparte, su divulgación también incluye conferencias como la presente y múltiples artículos. Augusto desarrolla con maestría las tres actividades que, en mi opinión, debería practicar todo Profesor universitario: investigación, formación y divulgación.

La charla “Holografía: arte, ciencia y tecnología con la luz” se inicia dando a conocer los fundamentos físicos de la holografía para pasar a describir, a continuación, los procesos involucrados en el registro y reconstrucción de un holograma. Tras esto, se emprende un viaje a través de la historia de sus orígenes y posterior desarrollo poniendo especial énfasis en las contribuciones de los tres principales protagonistas Gabor, Denisyuk y Leith. Finalmente, en la última parte de la exposición se describen algunas de las aplicaciones más importantes de la holografía en la ciencia, la tecnología y el arte.

Enlace a la conferencia: Vértice: Holografía: arte, ciencia y tecnología con la luz.

Para completar la conferencia, os enlazo el texto completo de la Lección inaugural que impartió Augusto, en el Solemne Acto de Apertura del curso académico 2007-08 de la Universidad de Alicante, sobre holografía.

Agradezco, de corazón, a mi amigo Augusto y a la Universidad de Alicante, la gentileza de permitirme publicar esta charla.

P.D. El próximo viernes 12 de junio de 2015, en un acto organizado por la Asociación de Divulgación Científica de Elche,  Augusto Beléndez impartirá la conferencia “James Clerk Maxwell: el hombre que lo cambió todo” a las 19:30, en la Tetería Adarve situada en la Calle Mayor del Raval, nº4 de Elche.

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Fin de curso “podcastero” de las Tertulias Literarias de Ciencia

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El pasado dos de mayo, Dolores Bueno (la alma máter de las tertulias, junto a Juan Carlos Bayona) escribió la última entrada sobre el libro Mala Ciencia de Goldacre y antes de acabar de leerla ya sentía nostalgia. Supe que echaría de menos lo mejor de las Tertulias Literarias de Ciencia, el intercambio de opiniones con quienes ya considero unos buenos amigos. Sus comentarios me han llevado a reflexionar sobre la mejor forma de acercar la ciencia a la gente, sobre el daño que causan las pseudociencias a la sociedad y sobre la responsabilidad que tiene todo aquel que las apoya o permite su existencia.

El intercambio de pareceres que ha generado el libro, me ha resultado mucho más enriquecedor que la propia obra de Goldacre. Leyéndolos he aprendido muchísimo y me he replanteado algunas cosas. Me ha resultado muy beneficioso hacer autocrítica sobre la forma en la que, en ocasiones, presentamos la ciencia o nos enfrentamos a las pseudociencias.

Mis impresiones sobre el libro de Goldacre y esta tercera edición de las tertulias, junto a las de otros tertulianos, podéis escucharlas en el podcast final. Como sabéis, este año estrenamos este formato y no queríamos acabar “el curso” sin un último capítulo, sin el colofón final de las tertulias.

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Gracias a todos los que de una u otra forma habéis apoyado esta iniciativa. Espero que en la próxima edición seamos muchos más quienes podamos disfrutar de la experiencia y que regresen aquellos tertulianos que no han podido seguir esta edición. Se les ha echado mucho de menos.

Volvemos a leernos muy pronto

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¡Radiación!: Nuestra temible aliada en “La Fábrica de la Ciencia” de @jonsulve

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El pasado jueves tuve el honor de estrenarme como colaboradora en el excelente programa La fábrica de la Cienciade Jorge Onsulve Orellana. Me hizo muchísima ilusión porque soy una fiel seguidora del programa.  Me encanta la forma de entrevistar de Jorge, las preguntas que hace, el clima de coordialidad que crea con el invitado y transmite al oyente. Estoy muy agradecida de que cuente conmigo, de formar parte de esta fabulosa fábrica de ciencia que ha creado.

Jorge es un apasionado de la divulgación científica, a la que dedica, de forma altruista, gran parte de su tiempo. Nació dos meses antes del lanzamiento del Apollo XIII y su infancia estuvo marcada por la curiosidad que experimentaba por todo aquello que podría encontrarse bajo tierra. Esta inquietud, potenciada por los restos encontrados en el solar trasero de su casa y la proliferación de yacimientos arqueológicos en el pueblo donde siempre ha vivido, Gavà, le condujo hacia la historia y la arqueología. Como resultado, cursó la  licenciatura en Humanidades en la Universitat Oberta de Catalunya, un Máster en Egiptología en el Instituto de Estudios del Próximo Oriente Antiguo (IEPOA) de la Universitat Autònoma de Barcelona y un posgrado en Arqueología en la UOC. Pero su anhelo de conocimiento iba más allá  y su afición a la astronomía y los fósiles, despertaron su interés por la física, la paleontología y otras especialidades científicas.

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Pese a que su formación académica esté relacionada con la historia y la arqueología, nunca se ha dedicado profesionalmente a estas especialidades, si bien cabe señalar que en la actualidad está llevando a cabo una investigación toponímica del Término de la Baronía de Eramprunyà y ha colaborado en diferentes campañas arqueológicas.

Por lo que respecta al programa de radio, Jorge es quien mejor puede presentarlo:

“El programa de la Fábrica de la Ciencia en sus inicios estaba destinado a tratar temas relacionados con las humanidades y a entrevistar a personajes del mundo de la historia, antropología, arqueología, etc, Ni siquiera el nombre inicial era el actual, pero gracias a la intervención de algunos amigos, cambié definitivamente el nombre y los temas se ampliaron a otros campos de la ciencia. 

Aún recuerdo el primer programa que en aquella época estaba incluido dentro del espacio matinal,  Amb G de Gavà de Ràdio Gavà ¡¡Qué nervios!!. Pronto decidí desvincularme del magazine matinal y crear un espacio propio ubicado en la franja horaria actual de 9:00-10:00 am. Y en este momento comencé mis andaduras por los colegios y, grabadora en mano, me presentaba en los diferentes centros educativos explicándoles mi proyecto. Hasta la fecha he colaborado con cuatro colegios y para el curso que viene se sumarán otros cuatro más. 

El programa se me quedaba corto con una emisión semanal, así que tuve que ampliarlo a dos emisiones semanales. Pero ocasionalmente, incluso emito tres programas a la semana, cuando se trata de especiales con los más pequeños. 

Y un día, el 05/04/2015, la Fábrica de la Ciencia fue galardonada con el premio a la Calidad Educativa por la Xarxa  Gavà Educa. Un día muy emotivo sin duda para mí personalmente, pero sobre todo para la Fábrica de la Ciencia!! 

En el futuro seguiré con interesantes entrevistas a científicos de los diferentes campos, colaborando con los colegios y otras sorpresas!!” Jorge Onsulve 

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En mi primera participación en “La fábrica de la ciencia”, tratamos el tema de las radiaciones ionizantes. Presentamos sus fundamentos físicos, las magnitudes y unidades de medida, los efectos que produce su interacción con el mundo biológico, su presencia en los rayos cósmicos y en la corteza terrestre y sus diferentes aplicaciones. Nos quedó pendiente la explicación sobre la Radioterapia, que  tendrá que esperar a próximos programas. Si estáis interesados en profundizar sobre esta temática, os recomiendo que visitéis el magnífico blog de física médica Desayuno con fotones. Os dejos con el audio de la entrevista, espero que os guste. Para mí fue un verdadero placer.

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