REDACCIÓ

 

Dia: 8 de juny de 2012
Organitza: Círculo Industrial-Ajuntament d’Alcoi
Ponent: Johan Galtung
Títol: Evolución de los conflictos internacionales y  organismos mediadores
Hora: 20 h.
Lloc: Salón Rotonda, Círculo Industrial

                                 

Johan Galtung va nàixer a Oslo on va estudiar matemàtiques, doctorant-se posteriorment en sociologia.

En 1959 va fundar en Oslo el primer institut d’investigació sobre la pau: el International Peace Research Institute i entre 1969 i 1977 fou professor d’Investigació sobre Conflicte i Paz en la Universitat d’Oslo.

Ha col·laborat amb diverses institucions de les Nacions Unides; i ha participat com a mediador en més de 40 conflictes i en més de 150 mediacions.

És el fundador d’una nova disciplina acadèmica anomenada “Estudis per la pau”, amb la qual aplica teories i tècniques resolutives per aconseguir-la. I ha desenvolupat el “Método Transcend”, amb la finalitat d’obtenir la transformació pacífica dels conflictes i la reconciliació.

En l’actualitat és Professor d’Estudis sobre la Pau en la Universitat de Hawaii, director de Transcend: A Peace and Development Network i rector de la Transcend Peace University.

Ha publicat uns 150 llibres i més de 1.000 articles.

És doctor honoris causa per un bon nombre d’universitats, entre elles la de Tampere a Finlàndia, la d’Uppsala a Suècia, la de Cluj a Romania, la d’Osnabruch, la de Torí, la Autònoma de Puebla o la Universitat d’Alacant.

Avui en dia el seu treball, com a pensador, escriptor, conferenciant, assessor i activista, té un immens impacte i és un referent en mediació de conflictes i en estudis sobre temes de pau.

Pep Vañó Piedra

Departament de Física i Química

 ESCOLA BAIXMEDIEVAL D’ÒPTICA

L’activitat científica i pràctica que es manifestà en els descobriments dels fets científics i en el desenvolupament de la tecnologia, realitzat al llarg del segles XIII i XIV es manifesta també en la crítica purament teòrica de la concepció de la ciència i dels principis fonamentals elaborats per Aristòtil que tingué lloc en eixa època. Aquestes crítiques produirien l’enderrocament de tot el sistema de la física d’Aristòtil.

Els més impotants  d’aquest conceptes naixeren de les noves idees sobre el mètode científic, especialment l’inducció i l’experiment i , sobre el paper de les matemàtiques en l’ explicació dels fenòmens físics. A finals del període medieval es donà un nou impuls a les matemàtiques i a la física matemàtica gràcies a la traducció al llatí i a la impressió d’alguns texts grecs desconeguts o poc coneguts fins aleshores. La gran idea recobrada durant el segle XII, que féu possible l’expansió inmediata de la ciència a partir d’eixe moment, fou la idea d’explicació racional, com la demostració formal o geomètrica. Açò es produeix gràcies a la recuperació gradual de la lògica d’Aristòtil i de la matemàtica grega i àrab. La idea de la demostració matemàtica fou, en efecte, el gran descobriment dels grecs en la Història de la Ciència, i la base no tan sols de les seues importants contribucions a la ciència matemàtica i a les ciències físiques sinó també a l’Òptica Geomètrica. El tarannà mental consisteix a concebir, dins el possible, la Ciència com una qüestió de deduccions a partir de principis indemostrables.

Les matemàtiques eren per aquests filòsofs del segle XII la ciència racional model i, com bons deixebles de Plató i Sant Agustí, recolzaren que els sentits eren enganyosos i tan solsla raó podía assolir la veritat.

Entre els àrabs, alguns científics realitzaren experiments , per exemple: Al-kindi, Alhacen, Al-Shirazi i Al-Farisi en Òptica; Rhazes, Avicena i altres en Química; Ali ibn Ridwan i Avicena feren aportacions a la teoria de la inducció. Per una raó o altra, la ciència àrab no arribà a fer-se completament experimental en la seua concepció ,però, sense dubte, l’exemple de l’obra àrab estimulà la realització d’experiments realitzats per autors cristians, per exemple: Roger Bacon i Teodòric de Freiberg i possiblement Petrus Peregrinus.

Entre els primers a entendre i utilizar la nova teoria de la ciència experimental es troba Robert Grosseteste, que fou l’autèntic fundador de la tradició del pensament científic en l’Oxford medievali, en certa mesura, de la tradició intel·lectual anglesa moder na. Grosseteste uní en les seus pròpies obres les tradicions experimental i racional del segle XII i engegà una teoria sistemàtica de la ciència experimental. Sembla que estudià medicina, matemàtiques i filosofia, de manera que estava ben moblat.Basà la seua teoria de la ciència en primer lloc sobre la distinció d’Aristòtil entre el coneixement d’un fet (demonstratio quia) i el coneixement de la raó d’eixe fet (demonstratio propter quid). La seua teoria posseeix tres aspectes essencialmemt distints, que de fet, caracteritzen tota la Metodologia fins al segle XVII i, certament, fins als nostres dies: l’inductiu, l’experimental i  el matemàtic.

Robert Grosseteste (ca. 1170-1253)

Grosseteste, el fundador de l’escola d’òptica “franciscana”, perquè molts dels seus membres eren d’aquest orde, havia llegit al-Kindi. La seua obra Sobre la llum volia complementar el relat bíblic de la Creació contingut en el Gènesi, amb el benentès que el seu autor, Moisès, escrivint molts segles abans que els filòsofs grecs, no havia entès bé allò que estava explicant. Grosseteste identifica la llum (no la llum visible, sinó la llum primigènia que, segons el Gènesi, Déu, abans de crear el cel i els firmaments  i les estrelles, havia creat per eliminarles tenebres) com la “forma” primigènia que dóna espacialitat i corporalitat a la matèria. La llum és per Grosseteste allò que organitza en el nivell més bàsic possible el món material i per això fou la primera cosa que Déu introduí en la seua creació. Grosseteste converteix la llum en essència o forma de l’espai tridimensional, i d’aquesta manera identifica les propietats físic-matemàtiques de l’espai amb les de la llum. Aquesta, a més, és concebuda com una imatge divina: una emanació perfectament regular, simètrica, homogènia i immaterial. La llum és també el terme mitjà i mitjantcer per excel·lència entre els àmbits espiritual i material.

This part of optics, when well understood, shows us how we may make things a very long distance off appear as if placed very close, and large near things appear very small, and how we may make small things placed at a distance appear any size we want, so that it may be possible for us to read the smallest letters at incredible distances, or to count sand, or seed, or any sort or minute objects” (Robert Grosseteste).

La refracció en un dibuix de Grosseteste

LENTESFÈRICA.- Aquest diagrama de raigs de la llum en travessar una gota esfèrica es pot atribuir tant a Roger Bacon com a Robert Grosseteste

Grosseteste en el seu intent per explicar la forma de l’arc de Sant Martí, indica que cal recórrer als fenòmens més simples que puguen estudiar-los experimentalment, és a dir, la reflexió i la refracció de la llum i, intentà deduir l’aparença de l’arc de Sant Martí a partir de l’estudi d’aquells.

Roger Bacon (entre 1210 -1292)

Monjo franciscà anglès, estudià a fons l’obra de l’escola àrab. Desprès del globus d’Aristòfaneshagueren de  passar quasi 1500 anys, fins que a l’ any 1266 Bacon tallà les primeres lents en forma de llentilla que ara coneguem ( de ahí el seu nom), En el seu llibre “ Opus maius”, descriu clarament les propietats d’una lent per amplificar la lletra escrita i escriu: “ Aquesta ciència es indispensable per l’estudi de la teologia i el món. És la ciència de la visió i un cec, se sap, no pot conèixer res d’aquest món”. L’òptica será la base de la nova actitud filosòfica davant el coneixement: la que descompta les creences tradicionals per oposar-les a l’experiència de l’observador, qui tan sols afirma allò que “ha vist pels seus propis ulls”. Alguns consideren que Bacon fou l’inventor de les ulleres. Comprovà que les persones que no veuen bé poden tornar a veure les lletres si sel’s corregueix el defecte visual mitjançant lents correctores.Es diu que aconsellava el seu ús alsvells i a les persones amb vista cansada.

Possiblement ja en el segle X els xinesos utilitzaven lents d’augment col·locades en montures. Les primeres lents convergents apareixen a finals del segle XIII a Itàlia inventades pel florentí Salvino Degli Amati, envers 1285, i alguns retrats medievals representen persones que porten ulleres. En aquesta regió estava molt desenvolupada la tecnologia del polit dels cristalls. Les primeres lents es fabricaren per la presbícia i eren convexes. Les lent per miopes aparegueren cent anys més tard. No es coneix la data exacta de la seua invenció però existeix un text d’un sermó del monjo dominicà Giordano de Pisa, en 1306 que diu: “ Encara no han passat vint anys des de que es trobà la manera de fabricar lents de vidre que permeten una bona visió de les coses”.

Retrat medieval amb un escrivà que porta ulleres

Les  primeres ulleres, probablement monòculs, es tallaren amb beril·li i aiguamarines, eren lents convexes, però a mesura que  augmentà la demanda fou necessari elaborar lents amb  vidre òptic, que es trenca amb facilitat per la qual cosa resultaven perilloses.En 1451, l’erudit alemany Nicolás de Cusa (1401-1464) proposà l’ús de lents còncaves més primes en el centre que als bordells, a fi de veure bé  de lluny. Aquestes lents es dedicavena corregir els miopes.A partir d’aquest moment les ulleres han evolucionat segons les necessitats de la societat.

Lent convergent                           Lent divergent

Amb l’invenció de la imprempta en el segle XV, s’incrementà la comanda d’ulleres, i cap al’any 1629 fou  d’allò més gran que Anglaterra concedira els drets de fabricació a una corporació de fabricants. Les primeres gafes bifocals foren construïdes per Benjamin Franklin cap a 1760 per indicació seua. Al principi, tan sols es fabricaven gafes amb lents correctores de :miopia i hipermetropia, i tan sols a finals del segle XIX es generalitzà l’ùs de lents cilíndriques per corregir l’astigmatisme.

“Great things can be performed by refracted vision. If the letters of a book, or any minute object, be viewed through a lesser segment of a sphere of glass or crystal, whose plane is laid upon them, they will appear far better and larger.”       – Roger Bacon

Les idees de Grosseteste foren conegudes principalment a través de Roger Bacon el  qual introduí algunes modificacions importants. Tot respectant l’estructura i l’esperit de la síntesi de Grosseteste.  Bacon va donar molta importància a la noció d’espècie (species) i a reinterpretar la noció de causalitat físicamitjançant aquesta noció. Originalment, per En Agustí d’Hipona i els primers pares de l’Església, species era el mot llatí que traduïa eidolon. El mot es podia fer servir tant per a les formes aristotèliques com per les imatges materials formades d’àtoms que arribaven a l’ull segons les teories atomistes.Tanmateix, a partir de l’any  1200, el terme species només es fa servir per explicar la transmissió d’efectes a distància segons el model de la llum. Què és exactament una espècie en aquest context no quedà mai ben explicada, tret que sabem que la seua natura fonamental és la de la llum, que es mouen en línia recta, que participen en la producció d’efectes a distància i que tots els cossos n’envien i en reben constantment.

Bacon va introduir dos tipus d’emissió: l’esfèrica, per la qual cada punt emana espècies orbicularment o en totes direccions, i la piramidal, per la qual  cadascun dels punts d’un objecte surten espècies que convergeixen vers un punt determinat. Les piràmides són necessàries per explicar, per exemple, com una pedra magnètica concentra la seua força per arribar a atreure un clau. Per a Bacon, l’òptica (perspectiva) és la ciència més important perquè és un model per entendre com es difon en el món l’acció física i metafísica de Déu. Les accions i forces tant espirituals com materials, es difonen i actúen segons ho fa la llum.

Molt abans, com ja havia senyalat Roger Bacon, en la seua obra Ciència Perspectiva, perfecciona la cambra fosca situant davant del forat (estenop) un espill inclinat per projectar les imatges verticalment sobre una pantalla horitzontal, la qual cosa connecta amb els nous progressos fets per Della Porta, a qui se li atribueix la primera cambra fosca construïda en edificis del tipus i grandària adients. Un exemplar es conserva en el Museu del Castell d’Edinburg, mitjançant el qual i gràcies al joc de lents i esplill inclinat 45º cap a l’horitzó, les imatges són projectades sobre una gran taula blanca. Tot el dispositiu òptic, giratori, es trobava col·locat en el sostre de l’habitació, amb la qual cosa podien veure’s les imatges dels voltants.

Vitel·lió de Silèsia( 1230-1275)

Vitel·lió hi presenta una noció per defendre la idea que ” les dues formes, que penetren en dos punts homòlegs de la superfície del dos ulls, arriben al mateix punt de la concavitat del nervi comú, i es superposen en aquest punt per no fer-ne més que un” (Perspectiva, III, 37).

Un raonament semblant apareix ja en l’obra de Roger Bacon a Oxford i es troba en la la Perspectiva Communis de l’arquebisbe de Canterbury, John Pecham (1240-1290) qui afirma que : “ La dualitat dels ulls deu ser retornada a la unitat”.

Portada del llibre traducció de Vitel·lió de l’Óptica d’Alhacen (1572)

La Perspectiva de Vitel·lió (c. 1230-1275), un monjo polonès educat a París i Pàdua, estudiós de les obres de Bacon, segueix el text d’Alhacen tot i incorporant-hi liberalment nocions de la metafísica cristiana de la llum de Bacon. Aquí és on Kepler va trobar, entre altres coses, una noció metafísica de la llum que la fa el principi fonamental subjacent a totes les operacions de la natura. Quan Kepler contraposarà Aristòtil als escriptors òptics (optici), estarà al·ludint a la tradició i escola baixmedieval a la qual pertany l’obra de Vitel·lió.

L’Òptica de Vitel·iò fou un llibre imprescindible permolts d’ells, entre els quals també estava Velázquez. Es fonamentava en el coneixement científic àrab del medioveu i curiosament no sorprenia als seuslectors l’atribució a la llum de qualitats d’“una substància que ens uneix amb allò Diví”,i es indubtable que eixe sentit “espiritual” està present en els fortsefectes de clarobscur tan del gust barroc. L’òptica, per tant, interessa com ciència que crea il·lusió i que atrau a l‘espectador cap el quadre tant per allòque es veuamb nitidesa  com per allò que s’intueix.

Tant Vitel·lió com Alhacen rebutjaren la comúna percepció que els raigs lluminosos eren emesos des dels ulls, en el seu lloc sostenien que els ulls eren passius rebedors de la llum reflectida des d’altres objectes. Entre altres tòpics tractats en Perspectiva, Vitel·lió considera curosamement la reflexió a través de les seues observacions, notant que l’angle de refracció no és proporcional a l’angle incident, malgrat que  no era conscient del fenomen conegut hui com reflexió interna total. També explicà el mètode per produir espills parabòlics a partir del ferro. El treball de Vitel·lió sobre òptica fou tan extens que la tasca d’ampliar-lo sols fou mamprés més de tres segles més tard quan Kepler publicà en 1604“ Paralipòmens a Vitel·lió en la part òptica de l’astronomia”.

FJan van Eyck, Madonna amb el canonge van der Paele (1436)

Vitel·lió, Esquema de la visió binocular, Perspectiva, III, 37

Vitel·lió, i a partir d’ell Jensen, com que havien connectat la teranyina, i  aquesta al cristal·lí, la retina i el nervi òptic, atribueixen a aquest humor les parts més importants de la percepció. Diuen, en efecte, que hi ha sensació, és a dir ,visió quan els raigs procedents dels objectes visibles travessen les túniques de l’ull, i sobretot el tel del cristal·lí, i l’espècie impresa en el cristal·lí fins el punt que s’hi fixa; i que, amb aquesta finalitat aquest humor és més aviat espès. Però perquè la visió esdevinga distinta, els raigs han de ser perpendiculars a la superfície anterior del cristal·lí. Diuen, que les perpendiculars són ordenades com ho són els punts en l’objecte. Car, si la visió no es fes només per mitjà de les perpendiculars, aleshores passaria que la visió es confondria com es confonen també les perpendiculars amb les obliqües. Vitel·lió estava convençut per una experiència evidentíssima del fet que es veja més d’allò que penetra perpendicularment a l’ull, procedent de l’hemisferi. També afirma que l’humor vitri és l’aliment del cristal·lí, però que l’humor aquós és el seu excrement, possiblement tot seguint l’opinió dels metges.Vitel·lió diu que aquests medis són transparents, l’un a fi que l’espècie puga entrar, l’altre a fi que  l’espècie ja percebuda pel cristal·lí, arribe a través del vitri i de la substància de l’esperit al punt de concurs del nervi, i aquí siga reconeguda per la facultat, és a dir, pel sentit comú. D’aquesta manera, atribueix a la part posterior del cristal·li una superfície plana i nega la necessitat que els raigs dels objectes concorren, per tal   que les parts dretes no siguen permutades amb les esquerres del simulacre, i està totalment convençut que una espècie perfecta de l’objecte vist arriba fins al punt de concurs del nervi.

John Peckham (1240-1292 )

PECKHAM, John, Archbishop of Canterbury (c.1240-1292).Perspectiva communis,edited by Luca Gaurico [Venice: Joannes Baptista Sessa, June 1504].

Arquebisbe de Canterbury, el seu llibre  “Perspectiva Communis” es reimprimeix dotze vegades fins  el segle XVII com manual en les universitats medievals. Inspirat pels escrits recentment traduïts a l’àrab de Alhacen per estudiar la naturalesa de la llum i l’òptica.Per ell Alhacen tan sols demostra la insuficiència, no la existència dels raigs visuals. Amb més habilitat que la mitjana en matemàtiques, matematitzà  la visió.

Per això defén l’existència d’espècies visuals i espècies lluminoses. Cada cos natural visible o invisible, difon la seua energia radiant envers  altres cossos

La prova de tot açò és per  una causa natural, ja que un cos natural actua fora de si mateix per una multiplicació de les seues formes. Per tant, quant més noble és,més forta és la seua acció. I cada acció en línia recta és més fàcil per naturalesa, cada cas natural, visible o invisible, deu multiplicar les seues espècies en línia recta; i això és radiar.

Va ser, en definitiva, un divulgador científic, que es va proposar unificar i aclarir tot el que es coneixia de la ciència. Els seus llibres de texts van tenir molt d’èxit ,ia través d’ells molts dels seus contemporanis van aprendre els rudiments del pensament clàssic. Fins i tot Leonard da Vinci seria el següent Peckham, i els seus llibres van ser reeditats en el segle XVII. Ell és un exemple dels molts eclesiàstics que van establir les bases de les idees sobre les quals es va construir la ciència moderna.

EL DESENVOLUPAMENT DE L’ÒPTICA DURANT EL RENAIXEMENT

Davant de la concepció estàtica i transcendental d’un món creat per Déu, tan propi de l’Edat Mitjana, i on res era perfectible, l’home renaixentista contemplava  la realitat com alguna cosa que calia perfeccionar i dominar.

PENSAMENT MEDIEVAL PENSAMENT RENAIXENTISTE
Visió religiosa del món Explicació científica, natural, visió naturalista de l’home i de l’Univers
Dependència i submissió a l’autoritat religiosa, filosòfica o científica Llibertat de pensament
Filosofia esclava de la teologia Filosofia autònoma, lliure amb confiança total en la pròpia raó
Racionalisme lògic propi de l’escolàstica Experiència com a guia de coneixement
Confiança excessiva en Déu Confiança plena en l’home
Sobrevaloració dels valors espirituals Valoració de la natura

Leonardo di Ser Piero da Vinci (1452 -1519)

Autoretrat

La revolució artística que es donà a Europa durant els segles XVI i XVII estigué acompanyada d’una revolució comparable a l’àmbit de les ciències. Els científics abandonaren l’especulació escolàstica i començaren a estudiar la naturalesa a través de l’experiment , amb notables resultats. L’òptica participà d’aquesta revolució, i es desenvolupà tant en el pla teòric com en el pràctic.

Pintors i humanistes italians del quatre-cents havien introduït una nova filosofía de la representació mitjançant la definició de “pintura” com la intersecció de la piràmide visual euclidíana per un pla que cau entre l’objecte i l’ull, i projecta així la imatge visual en aquesta superfície. Una pintura era la representació fidel, una còpia del món físic, obtinguda seguint una sèrie precisa de regles matemàtiques inspirades per la teoria perspectivista medieval de la visió.

Si l’estructura matemàtica així donada a l’espai pictòric renaixentista assegurava les proporcions i harmonies geomètriques del món físic i el realisme de la representació, no era menys important que les pintures realitzades d’acord amb aquestes regles revelaren el nou espai abstracte i infinit que informava la visió del món renaixentista, un espai que feia possible, i fins i tot reclamava, que les proporcions i harmonies geomètriques del món físic quedessin reflectides en la geometria de la representació pictòrica.

La cultura científica ha estat finalment reconeguda com a part integrant de la cultura humanista del Renaixement fins al punt que una nova imatge de l’humanisme està emergint. Quant a l’òptica, el seu destacat paper com “ciència per exel·lència” experimental des de l’Edat Mitjana fins al Renaixement a Europa ho acrediten el més recents estudis: El text d’Alhacen “ De aspectibus” que va ser traduït al llatí a principis del segle XIII i a l’italià prop d’un segle més tard, vadonar a la disciplina de l’òptica una posició única per abordar les relacions entre la cognició i els sentits. La investigació de Leonard es basa en la pràctica artística i escrits teòrics en l’òptica  que era una ciència intermitja entre la filosofia i les matemàtiques..

En el segle XV destacà Leonard da Vinci (1452-1519). Estudià l’estructura i el funcionament del’ull . Realitzàdiversos progressos peròtingué el defecte, com el  seus predecessors, de creure que la funció visual resideix en el cristal·lí en lloc de la retina. Formulà una teoria de la visió, en la qualcomparava  a l’ull amb una cambra obscura. És moltprobable que igual quealtrespintors de l’època, Leonard usarà una cambra fosca per incorporar a la seuapintura els principis de la perspectiva.

Leonardo da Vinci, coneixent  la tradició d’Arquímedes, dissenyàalmenys set màquines per tallar espills de força grandària i gran radi de curvatura, però probablementmai en construí cap.

Fou la primera persona que parlà de la posibilitat d’utilitzar lents de contacte per corregir problemes visuals. Tradicionalment s’atribueix a Leonard da Vinci la primera descripció d’un dispositiu que podria assimilar-se a una lent de contacte (Codex D, Folio 3, vers). Leonard descriu minuciosament un dispositiu per eliminar defectes de refracció de l’ull ( astigmatisme).En el marge d’un dels seus escrits afegí el dibuix d’un sistema òptic consistent en una semiesfera de vidre plena d’aigua i amb un rostre submergida en ella. Leonard també dibuixà unes llentilles similars a les actuals, així com l’ampolla de cristallper estudiar amb ella com deureien tallar-se. A l’igual que altres invents seus, aquest no pogué portar-se a terme per les limitacions tecnològiques del segle XV.

Dibuix de Leonard relacionant la cambra fosca i l’anatomia de l’ull

Leonard Da Vinci descriu deliberadament en els seus llibres el funcionament de la cambra fosca i la seua relació amb l’ull humà. Dedica molt de temps i esforços al fet que la imatge  podría formar-se invertida dins  l’ull. Malgrat que Da Vinci suggerí introduir diversos lents a la cambrafosca per correguir la imatge , finalment mai ho fa fer.

Cap a 1515, Leonardo ja havia descrit diverses vegades les seues experiències amb la cambra fosca. En un  passatge que anomena :“ De com les imatges dels objectes percebudes per l’ull es tallen a l’humor cristal·lí”,demostra el parale·lisme de la cambra fosca il’ull humà, essent en aquest cas el primer en establir aquesta comparació, anticipant-se al bolognés Gerolamo Cardano .Diu així:

“ Un experiment que mostra com els objectes transmeten imatges o simulacres que s’intersecten dins de l’ull a l’humor cristal·lí. Això queda demostrat quan per un petit orifici circular penetren en una habitació molt fosca imatges d’objectes molt il·luminats. Si tu reps eixes imatges en un paper blanc situat dins de l’habitació i molt a prop de l’orifici, veuràs en el paper eixos objectes ambs les seues formes cabals i els seus colors, però, a causa de l’intersecció, a menys grandària i capavall. Si les imatges procedeixen d’un lloc il·luminat pel Sol, apareixeran com pintades en el paper que haurà de ser sutilíssim i mirat de l’inrevès. L’orificies farà en una placa de ferro molt prima”.

Girolamo Cardano ( 1501-1576)

Cardano era professor de matemàtiques i un gran metge. Publica en el seu llibre “ De libri subtulitate” les parts constituents d’una cambra fosca amb una lent biconvexa en l’obertura. Cardano era un showman i projectà sobre la pantalla escenes salvatges de la naturalesa amb efectes de so adients per les audiències en la cambra fosca.En 1570, Cardano fou acusat d’heretgia, empresonati, perdé el dret a publicar llibres.

Quan una lent convergent es col·loca sobre un forat relativament gran, la imatge que s’obté té la nitidesa d’un petit orifici i la intensitat d’un gran forat. La imatge formada encara hi és invertida i la lent simple tendeix a distorsionar les voreres de la imatge. Una de les primeres referències a la utilització d’una lent a la cambra fosca va ser realitzada per Girolamo Cardano. Cap a 1550 Gerolamo Cardano (1501-1576) recomenà en la seua obra De subtilitate l’ús  d’un disc de cristall biconvexe, adossat a l’orifici de la cambra  foscaper obtenir una imatge més brillant i millorar així la visió.

Malgrat les seus deficiències, la cambra fosca es va utilizar amplament a partir del segle XV pels artistes com un instrument per copiar imatges sobre el paper. Durant els segles XVIII i XIX van ser erigides com edificis permanents moltes cambres fosques i s’utilitzaven per a les observacions militars, astronòmiques i meteorològiques,i també com a lloc curiòs.

La gran modificació de la cambra fosca arribà amb Gerolamo Cardano. Fins Cardano la qualitat de la imatge depenia de l’obertura. L’estenop devia ser el més petit possible per aconseguir una imatge nítida. El resultat d’una imatge nítida és una pèrdua de la intensitat de la llum, és a dir, la quantitat de llum que entrava era molt menor. La solució de Cardano és col·locar sobre aquest orifici una petita lent.

En 1545 publicà la  seua obra científica més important , l’Ars magna, on es recull un exhaustiu estudi de las equacions de tercer grau o cúbiques, i en la que s’ ofereix la regla pea la resolució de les mateixes que porta el seu  nom. Però la publicació del resultat fou força criticat pel  matemàtic Niccolò Tartaglia, a  quiho havia revelatamb la condició de que homantingués  en secret i no ho divulgara, si bé Cardano, en descobrir altra  font en la qual es contenia la regla, escregué alliberat de la seua promesa.

A més a més  de les importants contribucions de Cardano a l’àlgebra tambéféu grans contribucions a la probabilidat, la hidrodinàmica, la mecànica i la geologia. El seu llibre Liber de Ludo Aleae fou publicat en 1663. Cardano fal a primera incursió de la història en el, fins aleshores no tocat, reigne de la teoria de la probabilidat. És el primer estudi de coses com el rodar dels daus, basat en la premisa quehi ha  principis científics fonamentals que governen la probabilidat d’aconseguirel lliscòs  ‘doble sis’, a banda de la  ximple sort o atzar.

Articulació de Cardano

Les juntes cardan s’utilitzen en l’automòbil en les transmissions de moviments, principalment en el que es generen des de la caixa de canvis al tren posterior, el conegut com àrbre de transmissió. Serveixen  per unir eixos que giren formantun àngle entre ells, i facilitar el seu gir. La idea està basada en l’articulació inventada en el segle XVI per l’italiàGerolamo Cardano (1501-1576), cèlebre metge, físic, i matemàtic, que fou amic del cèlebre Leonard da Vinci. Tan important fou la seua contribució en aquest element mecànic que les famoses juntes porten el seu  nom.

Giambattista Della Porta (1535?-1605)

La coberta de la seua “Magiæ Naturalis ” (màgia natural) de 1558

Deixeble de Cardano i precoç científic, en el volum IV de la  seua obra Magiae Naturalis  publicat en  1558, és un obra estranya, farcida d’experiències interessants,observacions experimentals, receptes per coloretjar el rostre, etc.., no exempta de conviccions màgiques, amb descripcions de monstres com el drac volador. En ellaes fa la més completa descripció de la cambra fosca, essent la primera vegada que es recomanada com d’ajut al dibuix i no precísament per l’artiste.L’autor detalla importants observacions sobre els espills ustoris, és a dir, corbs.

Kepler critica la teoria del màgic natural que primer havia proposat que l’ull és com una cambra en la qual el món exterior és projectat i dibuixat invertit sobre el cristal·lí , l’òrgan que erael principal instrument de la visió tant per Porta com per Vitel·lió i tota la tradició baixmedieval.

La crítica de Kepler més explícita la trobem a Dioptrice,quan Kepler rebutja un dels resultats més “ meravellosos” proclamats per Porta: la construcció d’un mirall parabòlic que “ pot cremar a una distància infinita”. Segons el màgic, aquesta invenció “ supera totes les invencions dels antics, i totes les de la nostra època, i crec que l’enginy de l’home no la pot ultrapassar”. Les instruccions de Porta per construir el mirall són incomprensibles, però ho són intencionadament perquè Porta vol deixar mig amagat un secret que ell considera que no éspot “ divulgar a la gent comuna i ignorant”. Kepler l’atacarà perquè considera físcament impossible l’efecte proclamat per Porta, és a dir que  “ una línia cremant” pugaportar la combustió recoltzant-se sobre  una línia recta a una distància infinita. La crítica combina arguments físics i matemàtics: la combustió es produeix quan es creuen molts raigs, i això passa necesàriament en un punt i no pot passar al llarg d’una línia.

Situat entre la ciència i la màgia o la fe i la superstició, fou un dels autors que més contribuiren a la formació del pensament científic modern en l’època de la Contrarreforma. La seua obra  Màgia Natural (1558) li donà fama europea i és el millor reflex de la seua personalitat. L’ingenu fervor amb el qual participà en la recerca de la pedra filosofal i l’ambient màgic  que envolta els seus descobriments, s’oposen al rigor de les seus investigacions i a l’importància de les seues conclusions. Kepler i altres autors  li atribueixen certa prioritat en la construcció d’ulleres astronòmiques.Fou acusat repetidament de bruixeria per la Inquisició. En 1610 ingressà en l’Acadèmia dels Lincei.

En l’edició de 1589, a més a més de parlar d’una espècie de llinterna mágica, descriu l’efecte de les lents, afirmant qua amb lents còncaves es veuen els objectes més petits però nítids, i amb les lents convexes s’augmenta la grandària dels objectes, si bé apareixen borrosos: així combinant lents còncaves i convexes, es voran nítides i majors tant les coses properes com llunyanes .Aquesta comprovació permet suposar que amb anterioritat a Galileu aconseguí Giambattista della Porta construir una ullera de llarga vista, amb ocular divergent. Altres autors, recolzen que Giambattista della Porta conegué les lents compostes però sense arribar mai a construir-ne ni imaginar una vertadera ullera telescòpica.

“Si no saps pintar, amb aquest procediment podreu dibuixar (el contorn de les imatges) amb un llapís. Aleshores no teniu més que aplicar els colors. Açò s’aconsegueix projectant la imatge sobre una taula de dibuix amb paper. I per una persona que siga habilidosa la cosa li resultarà senzilla (…). Qualsevol, malgrat ignorar l’art de la pintura, podrà dibuixar la imatge de no importa quin objecte bé siga a llapís o bé a ploma”.

Della Porta començà el seu llibre XVII de la “Naturalis magiae” amb l’estudi dels miralls dient : “ També és possible l’ús de miralls plans, per veure les coses que están succeint en llocs llunyans…”Al Capítol VI ens ofereix amb la seua “ Obscurum Cubiculum” o la cambra fosca, on es diu: “ Com escenes de caça i batalles i altres tipus de xerrameca es pot fer i es va realitzar en una habitació. actuacions d’artistes convidats, camps de batalla, els jocs, o el que la voluntat vullga, de manera clara, diferent, i prou per veure com si estigués tenint lloc davant dels seus propis ulls ” . Porta explica, “Perquè la imatge es deixa a l’ull a través del globus ocular com aquí a través de la finestra” .Enfront de l’habitació ha d’haver un gran espai, nivellat, on es poden col·locar tot tipus d’arbres, boscs, rius muntanyes o animals, aquests poden ser reals o artificials”.

Della Porta (que per tal motiu fou considerat durant molt temps como l’inventor de la cambra fosca)  perfeccionà el  seu mecanisme en introduir un espill o combinació d’ espills còncau-cònvex, queen rebre les imatgens les tornava  al dret.

Bibliografía

Fisica. 2n de Batxillerat . SM. 2009

Introduccion a los conceptos y teorías de las ciencias físicas. Gerald Holton. Reverté. 1993

La ciencia de la luz . Investigación y Ciencia. Monográfic.

Llum i color. IEC. Monografies de la secció de ciències.2001

Historia general firmaments i el Sol de las ciencias. La Edad Media. Orbis.1988

Historia de la física. De Arquímedes a Einstein.Agustín Udías Vallina Síntesis.2004

Historia de la Ciencia: De San Agustín a Galileo/2. Siglos XIII-XVII. A.C. Crombie. Alianza Universidad. 1987

Los principios de la física en su evolución histórica. Carlos Sánchez del Rio. Instituto de España. 2004

Historia de la Ciencia. Carlos Solís y Manuel Sellés. Espasa. 2007

U.A. Departament d’Òptica / Anatomia i Farmacologia. Guió de la pràctica: ÒPTICA GEOMÈTRICA: REFLEXIÓ, REFRACCIÓ I LENTS.

The Feynman Lectures on Physics. Fondo Educativo Interamericano. 1971

Marcelo Alonso.Física. Volumen II. Interacciones y campos. Fondo Educativo Interamericano. 1976

Cours de Phisique Genérale.Optique. Tome IV . D.Sivoukhine. Mir 1991

El canon científico. Jose Manuel Sánchez Ron. Crítica.2005

Alhacén. El Arquímedes árabe. Ricardo Moreno. Nivola

Paralipòmens a Vitel·lió : els orígens de l’òptica moderna. Kepler, Johannes.

IEC 2010

Historia de la astronomía. G. Abetti. FCE.1992

Historia Social de la ciencia.John D. Bernal. Península.1968

Un breu recorregut per l’òptica.Vicent Climent Jordà. Universitat Jaume I. Lliçó inagural del curs 2007/ 08

La Nueva Ilustración. Ciencia, Tecnologia y Humanidades en un mundo interdisciplinar.  José Manuel Sánchez Ron. Ediciones Nobel. 2011

Fundamentos de óptica. Bruno Rossi. Reverté.1978

Ciencia y filosofía en la Antigüedad. Benjamin Farrington. Ariel. 1984

Grandes experimentos científicos. Rom Harré. Labor. 1986

Discurso del método, dióptrica, meteoros i geometría. R. Descartes. Alfagura.1981

Òptica. I.Newton. Alfaguara. 1977

Source Book in Physics. W.F. Magie. Harvard University Press. 1963

Great experiments in Physics. M.H. Shanon. Dover .1987

Fisica. Tipler,P.A.Volum 2. Reverté.1994

Charlas sobre la refracción de la luz. Tarásov, L ; Tarásova, A. Mir.1985

Física conceptual. Paul G. Hewitt. Pearson.1999

Manuel Lozano Leyva. De Arquímedes a Einstein. Los diez experimentos más bellos de la física. Random-Mondadori.De bolsillo. Enero 2010.

Pep Vañó Piedra

Departament de Física i Química

 

·

María Goepper-Mayer (1906-1972)

Models nuclears

Els físics s’han aproximat al comportament del nucli atòmic mitjançant dos models: el model de la gota líquida i el model  de capes. Els dos models no han  de considerar-se contradictoris sinó complementaris, atés que cadascun d’aquests explica part de les propietats observades en els nuclis. Actualment no existeix una teoria fonamental que explique totes les propietats observades dels nuclis. A falta duna teoria s’han desenvolupat diferents models, cadascun dels quals explica amb èxit algunes de les propietats nuclears.

Model nuclear de la gota líquida

 

Niels Bohr

En 1935 C.V. Weiszäker descobrí que les propietats relacionades amb la grandària, massa i energia d’enllaç eren semblants a les trobades en una gota líquida. En una gota de líquid la densitat és constant, la grandària és proporcional al número de partícules, o molècules, de la gota i el calor de vaporització, o energia d’enllaç de la gota és directament proporcional a la massa o nombre de partícules que conformen la gota.

En 1936 Niels Bohr va  desenvolupar el model  a partir d’una idea original del físic rus G. Gamow.  En el model de gota líquida, el nuclió no es considera individualment sinó que els seus efectes són promediats sobre tot el nucli. Amb aquest model s’expliquen satisfactòriament algunes propietats nuclears com l’energia d’enllaç promedi per nuclió. Però, altres propietats nuclears, tals com les energies dels estats excitats i els moments magnètics nuclears requereixen un model microscòpic que tinga en compte el comportament individual del nuclions.

En el model de la gota líquida calincloure el concepte de nucli compost (o excitat) a través del qual ocorren moltes reaccions nuclears, segons Bohr. La idea és que freqüentment, i sobretot en la captura de neutrons la partícula incident distribueix la seua energia entre tots els nuclions de manera que el nucli així excitat perd memòria del seu origen de  tal manera que els productes finals de la reacció poder ser els mateixos en reaccions distintes. En aquest model se suposa quecada partícula només interacciona  amb les més pròximes, la qual cosa unifica el comportament de tots els nuclions.

 

Es prescindeix del comportament quàntic dels nuclions i se suposa que aquests es mouen a l’atzar a l’interior del nucli, com les molècules que formen una gota d’aigua: en aquesta les interaccions d’una molècula de l’interior amb les molècules veïnes estan compensades, però no ocorre el mateix amb les molècules de la superfície de la gota.

 

Fases de la fissió d’un nucli pesant segons el model de la gota líquida. El bombardeig amb neutrons:

a) Permet la deformació del nucli.

b) Les forces electrostàtiques que resulten de l’acumulació de càrregues positives (protons) als extrems de la gota se sobreposen a la tensió superficial i accentuen l’estretiment.

 c i d) fins que el nucli original es divideix en dos.

 e) i ambdues parts es separen violentament emetent,  a més, alguns neutrons

f) Les forces de cohesió són les forces no compensades sobre aquestes partícules, que originen la tensió superficial, i en conseqüència , la forma esfèrica de la gota

Aquest model ha resultat útil per a explicar el mecanisme de la fissió nuclear.

Model nuclear de capes

 

María Goeppert, la segona dona que reb el Nobel de Física

S’ha comprovat experimentalment que els nuclis amb 2, 8, 20, 28, 50, 82, i 126 nuclions són particularment estables i més abundants en la naturalesa que els nuclis que tenen nombres màssics pròxims. Aquests nombres màssics s’anomenen nombres màgics, i poden justificar-se mijançant la teoria quàntica.

Mijantçant la mecànica quàntica, aplicada a l’escorça atòmica, es justifiquen els espectres atòmics d’emissió en les zones IR (infraroig), visible i UV (ultraviolada) de l’espectre electromagnètic com a transicions entre nivells energètics. De la mateixa manera, la seua aplicació aldsnuclids prediu en aquests nivells energètics entre els quals es produeixen transicions de nuclions.

El model nuclear de capes, proposat el 1948 per la física polonesa M. Goeppert-Mayer,  en el seu article On closed shells in nuclei (1948), postula que cada nuclió interacciona amb el camp de forces creat per la resta de nuclions. S’aparta així del model de la gota líquida, que suposa que cada nucli només interacciona amb les partícules més pròximes.Durant els anys de la segona guerra mundial 1939-45 i, en part en relació amb el desenvolupament de la bomba atòmica, es mesuraren curosament moltes magnituds nucliars que mostraven periodicitats que recordaven les propietats químiques que es recolliren  en la taula  de Mendeléiev ,però es pogueren identificar els nombres màgics. Les similituds eren molt menys clares. Els núclids que contenen un d’aquests números de protons o neutrons (i més si són ambdós) presenten propietats d’estabilitat i moltes altres que contrasten amb les dels seus veïns en qualsevol ordenació que es faça amb els nuclids.

La solució de l’equació de Schrödinger proporciona estats estacionaris d’energia per al nucli, caracteritzats per uns nombres atòmics n,m i ml , amb un significat semblant als nombres quàntics dels orbitals de l’escorça.

Els nuclions se situen en capes successives d’energia creixent, on caben un màxim de 2, 6, 8, 22, 32, 44……… nuclions

S’observa que la suma dels nuclions dels nivells plens coincideix amb un nombre de nuclions iguals als “nombres màgics” (el terme nombres màgics fou creat per Eugene Wigner).

2

2+6 =8

2+6+12 =20

2+6+12+8=28

2+6+12+8+22=50

2+6+12+8+22 + 32 = 82

2+6+12+8+22 + 32 + 44 = 126

La separació entre els nivells energètics és molt major que en l’escorça electrònica i, per això, les transicions entre nivells produeixen l’emissió de fotons en la zona de raigs gamma de l’espectre electromagnètic. Aquest model és, a més,  capaç de justificar el moment angular total dels nuclis.

Els models de gota líquida i de capes expliquen per distints camins gran part de les propietats observades en els nuclis (espí, moment magnètic, etc,) de nuclis amb capes quasi completes que indiquen que el model respon, almenys parcialment, a la realitat. Com és que la densa matèria nuclear permet que els nuclions es moguen com els electrons extranuclears que es troben pràcticament en el buit?. S’han donat diversos arguments per explicar aquesta paradoxa.

Ignorant aquestes dificultats, el model de capes que presuposa geometria esfèrica pot millorar-se si és té en compte que les capes externes incompletes deformen l’interior del nucli i si es consideren possibles rotacions i vibracions col·lectives junt als estats nucliònics. Un programa d’aquest tipus fou iniciat per Aage Bohr ( fill de Niels) i els seus col·laboradors i conduí a l’anomenat model col·lectiuque recorda la teoria de les molècules però que és més complicat perquè no es pot aplicar la separabiltat que asegura el teorema de Born-Oppenheimer. En tot cas el model col·lectiu suposa una síntesi prou satisfactòria dels models de gota líquida i de capes.

La primera dona en aconseguir el premi Nobel de Física ( ue més tard aconseguiria el de Química), és molt coneguda: Marie Curie. Però la segona dona en assolir-lo , roman desconeguda. A ella li dedicarem aquest treball.

Nèix a Katowice ( Polònia), a finals de 1906. Filla única de Friedrich Goepper i Maria Wolff. La seua família des de moltes generacions s’havia dedicat a l’ensenyament universitari. Son pare, professor de pediatria a la Universidat de Gottinga, l’orientarà i traçarà el seu rumb. Quan era petita li deia: “ No sigues mai tan sols una dona”.Quan Maria tenia quatre anys, son pare es trasllada a Gottinga.

En el model nuclear de capes, protons i neutrons es distribueixen en nivells d’energia en una forma similar a com ho fan els electrons en l’escorça

 

Goeppert en arribar  a Gottinga

Els seus estudis inicials foren complexos, hagué de  fer-los en una escola privada, que només admetia senyoretes i les preparava per l’accès a la universitat. Però l’escola tancà abans de l’examen i Maria hagué de soventar-se-les sola i, per fi aconseguí fer l’examen de rehabilitació per la Universitat d’Hannover, als 18 anys.

 Es matrícula a la primavera d’eixe mateix any, 1924, en la Universitat de Gottinga, en la Facultat de Matemàtiques. Però Gottinga era en aquell moment era el bressol de la Mecànica Quàntica, és a dir, de Max Born, el seu mestre, que l’atragué a aquest camp. A la Universitat se la conexia com “Miss Gottinga”. Passa un any a Cambridge practicant anglès i es doctorà en 1930, amb una tesi basada en: “ l’emissió de dos quants d’energia quan un electró es atrapat pel nucli des del nivell K“ (el més intern de l’escorça electrònica). Aquest mateix any es casa amb el professor Joseph Edward Mayer, especialitzat en física i química,  i es traslladen a Baltimore. Com aquest és contractat per la Universitat John Hopkins de Baltimore, s’afegeix Mayer. Durant diversos  anys  Maria portà a terme les seues investigacions, de forma autònoma i sense rebre cap sou, encara que contava amb la col·laboració del seu home i de les seues companyes.

 

Els  Mayer amb Teller i Franck a Chicago

A Baltimore, neix la seua filla major, Marianne. En la seua estància a la ciutat, publica 10 treballs i un llibre de text. En 1933 adquireix la nacionalitat americana.  Tres anys més tard mor sa mare. En aquest període de temps segueix col·laborant amb Max Born, incloent el treball sobre “Dynamische Gittertheorie der Kristalle”, en el Manual de Física del seu mestre. En l’any 1935  publica un important treball sobre la doble desintegració beta.

En 1938, el seu home perd el treball en la Universitat John Hopkins i, estant embarassada del seu fill Peter Conrad, es trasllada a Colúmbia ensenyant en el col·legi Sarah Lawrence, i desprès en el laboratori de SAM, vinculat a la Universidat de Colúmbia, on era director Urey. Allí en 1940, publica un text de Mecànica Estadística que s’usará durant 45 anys.

Durant la Segona Guerra Mundial, junt a Urey, treballà en la separació d’isòtops de l’urani a partir dels seus hexafluorurs, per la fabricació de la bomba atòmica. A través de la Universitat de Columbia, que col·laborava en el projecte Opacitat, que dirigia Edward Teller, i que estudiava el comportament de la matèria a elevadíssimes temperatures, conseqüència del desenvolupament de les armes termonuclears, els Mayer s’afegeixen al projecte i són invitatsa  els Alamos, on s’iniciaran les proves nuclears.

La postguerra

En acabar la guerra, els Mayer se’n van a Chicago, la Universitat col·laborava en el projecte d’Opacitat de Teller, que invità a María a reprendre les seus investigacions. D’aquesta manera comença a treballar de forma remunerada (¡Per fi!), al laboratori Nacional d’Argonne. Allí es troba també, amb Enrico Fermi, i comença els seus treballs sobre els nuclis atòmics que li valdrien el Nobel de Física. Així mateix conjuntament amb Enrico Fermi justifica l’acoblament spí-òrbita. Aquestos treballs culminen en 1955, en col·laboració amb  Johannes Hans Daniel Jensen del llibre:” Elementary Theory of Nuclear Shell Structure”.

En 1956, fou elegida membre de l’Acadèmia Nacional de Ciències. Tres anys més tard passaria a ser professora de la Universitat de Califòrnia en Sant Diego.

En 1963, rebé el Premi Nobel de Física, conjuntament amb Hans Daniel  Jensen i Eugene Wignerper la seua contribució al desenvolupament de l’estructura dels nuclis atòmics. Abans que ella tan sols una dona, madame Curie, havia rebut aquest guardó.

La seua última publicació, en col·laboració amb Jensen, aparegué en 1996 i es tracta d’una revisió del model nuclear. Els últims anys a San Diego, té greus problemes de salut, que li originen la mort el 20 de febrer de 1972.

 

Goeppert rep el Nobel de Física en 1963

A un periòdic de San Diego, aparegué la notícia de la concessió del Premi Nobel de Física de 1947 amb els següents titulars: “ Mare de Sant Diego guanya el Premi Nobel”.

Signatura  de Maria Goeppert

Margarita Perey (1909-1975)

 

Al llarg de la història, la majoria de les dones que treballaren en el camp científic hagueren superar tot tipus d’obstacles per poder estudiar i investigar, moltes vegades en condicions lamentables i amb salaris ridículs o inexistents. Sempre ens preguntarem on hauríen arribat si les seues condicions laborals hagueren sigut altres.

Introducció

Un dels més impressionants èxits de la nova ciència de la radioquímica fou el descobriment de cins nous elements amb nombres atòmics compresos entre 84 i 91 que DimitriMendeléiev havia assignat buits en la seua taula periòdica. Poloni (84), radó (86), radi (88), actini (89) i protoactini  (91). Aquests elements comparteixen amb l’urani (92) i torí (90) la propietat de l’emissió espontània de radiació. Així era relativament fàcil predir que tots els elements amb nombres atòmics superiors a 83 serien radioactius. Aquest és el cas de l’element 87, el més pesant dels element alcalins. Eka-cesi en terminologia de Mendeléiev.

És sorprenent que les investigacions de recerca d’un estable eka-Cs no s’intentara inclús desprès del descobriment de la radioactivitat artificial en 1934. Fins a 1946 no pogué ocupar-se el buit corresponent a l’element número 87 de la taula periòdica, però en aquesta data, s’establí que l’element es formava en la desintegració col·lateral del 227Ac per emissió α, la desintegració principal de la qual (98,8 % que es produeix per emissió d’electrons) dona lloc al 227 Th. La característica de les propietats químiques del franci és difícil pel problema de la curta vida mitjana (21 minuts), encara en el seu isòtop de vida més llarga, 223 Fr, que es descomposa en 223Ra. Sembla, però, que pertany al grup dels alcalins i les seues reaccions de precipitació mostren una gran semblança amb les de cesi.

Es coneixen més isòtops del franci i, tots tenen vida mitjana més curta que el 223Fr i són: 222Fr,221Fr i 220Fr.

 

La investigació de l’element radioactiu  Eka-Cesi

El descobriment de la radioactivitat en 1934 obrí un ampli ventall per les  investigacions radiomètriques de les tres famílies radiactives: la família del 238 U, 235 U i 232 Th, presumiblement s’havien completat.

Els elements 87 i 85 estaven perduts probablement a causa de la pertenença a una quarta sèrie radioactiva o bé amagats en una de les altres sèries radioactives aleshores conegudes.

La investigació sobre l’element radioactiu 87 en les sèries naturals radioactives no s’intentà fins  l´establiment de les lleis de desplaçament radioactives ( Lleis de Soddy-Fajans).

  1. Si un radioelement emet una partícula α,  el núclid resultant es desplaça dos llocs a l’esquerre a la taula periòdica
  2. Si un radioelement emet una partícula β, aleshores el núclid resultant es desplaça un lloc a las dreta en el sistema periòdic.

Aleshores és trivial que un isòtop de l’element 87 pot formar-se directament per decaiment α de l’element 89 ( actini) o per decaiment β d’un isòtop de l`element 86 ( radó):

89 Ac ® 87 eka-Cs + a          88 Rn ® 87 eka–Cs + b

Els isòtops de l’actini eren β emissorsi els isòtops del radó decaien amb emissió de partícules α. Per altra banda , el decaïmernt doble d’un mateix radioelement ja era conegut en les tres sèries radioactives. Per tant , bé els  isòtops de l’actini o bé els isòtops del radi podrien desintegrar-se en un isòtop de l’eka-Cs. Aquestes consideracions estimulaven la recerca de l’eka-Cs. Amb poques excepcions, degut a les dificultats experimentals es publicaren falses proves  del descobriment de l’actini. Hui en dia el decaïment β de les tres sèries naturals està definitivament exclosa.Però la recerca de l’eka-Cs es focalitzà en l’actini.

Quasi tots els àtoms radioactius que es troben a la naturalesa són producte de la desintegració d’altres. Per això es poden classificar els àtoms radiactius en allò que anomenem sèries radioactives; dins de cada sèrie hi ha tota una cadena d’elements que procedeixen uns dels altres. Els àtoms originals de cada sèrie, tenen un període molt llarg i s’originaren a l’interior de les  estrelles anteriors a la formació del Sistema Solar. Les cadenes finalitzen quan la desintegració dóna lloc a un àtom no radioactiu.

Es troben en la naturalesa  tres sèries radioactives que reben el nom del primer element de la cadena. La primera és de de l’urani-radi que es designa en nomenclatura moderna U-238 i que tè un període de semidesentegració de 4,5·109 anys; aquesta sèrie acaba en l’element Pb-206. La segona sèrie és la de l’actini-urani, U-235  amb un període de 7,2·108 anys i acaba en l’element Pb-207. Per últim, està la sèrie del tori Th-232, el període de la qual és de 1,4·1010 anys i finalitza amb l’element Pb-208.

 

Existeixen també en la naturalesa altres substàncies radioactives no incloses en les sèries anteriors. Un primer exemple és el potassi-40, el període del qual és molt gran (1,8·109 anys) i procedeix de processos que ocorregueren abans de la formació dels planetes. Altres substàncies radioactives  com el carboni-14 que té un període de tan sols 5580 anys, s’està produint constantment per efecte dels raigs còsmics i per això no desapareix mai. Finalmenttenimels elements radioactiusproduïts per la indústria nuclear civil i militar.

 

André Louis Debierne (1874–1949), sobre 1901

Actini

En 1900 André Louis Debierne (1874–1949), col·laborador de Pierre Curie (1859–1906) i Marie Curie, anunciaren el descobriment  d’un element nou en el tori, l’anomenaren  actini. El nom prové del grec aktis, aktinos, “raig de sol”,  el nom era il·lògic perquè l’actini quasi no emet radiació observable. L’actini fou el tercer radioelement que es trobà en les menes d’urani desprès  del poloni i del radi.L’actini, que té  un període de semidesintegració de 21,8 anys és tan radioactiu que brilla per si sol, sense menester cap pantalla fosforescent (necessària per a observar la brillantor d’elements menys radioactius, com el radi, l’element 88). Una tona de mineral d’urani conté prop de 0,1 g d’actini. El seu comportament químic és molt semblant al de la resta de les terres rares i particularment al del lantà.

Tot i que l’actini es troba en la natura en les menes minerals d’urani (92), n’hi ha tan poc, que quan algú en necessita, cal sintetitzar-lo en un reactor nuclear, en què hom bombardeja l’isòtop 226 Ra amb neutrons per transformar-lo en 227 Ra, el qual, posteriorment ( té un període de semidesintegració de 42 minuts), es transforma en 227Ac, l’isòtop d’actini de vida més llarga.

Aquest tipus d’alquímia nuclear, literalment la transformació d’un element en un altre, actualment es duu a terme bastant sovint, amb la finalitat de sintetitzar elements i isòtops molt útils. Els alquimistes no anaven errats, quan intentaven transmutar elements bàsics en or; simplement no disposaven de la tecnologia adequada- un reactor nuclear-per aconserguir-ho.

Malgrat que l’actini té algunes aplicacions experimentals, no se n’utilitza ni se’n sintetitza gaire. En canvi, el tori ( 90)  és l’element radioactiu més abundant.

En 1908 Otto Hahn (1879–196 del tori)  trobà en els compostos del tori una substància radioactiva, l’ 228Ac, el segon isòtop natural de l’element actini desprès de Debierne227Ac.L’ 228Ac és un β emissor amb una molt convenient vida mitjana de 6 hores i molt més fàcil de manipular, purificar i mesurar que l’227Ac. L’experiment requeria dues proves:

  • la detecció de la radiació α del nucli pare;
  • el mesurament del nucli fill i la seua identificació com un element del grup dels alcalins. Ambdues condicions es compliren a bastament tan sols amb el descobriment de l’element 97.

El descobriment del franci

El franci és l’element menys estable de tots els que es troben a la natura ( té un periode de semidesintegració de 22 minuts) i va ser el darrer que s’hi va descubrir , l’any 1939.

Els 22 minuts de període de semidesintegració del franci, el fan poc viable. No té aplicacions comercials, ni tan sols en medicina, on s’utilitzen una varietat sorprenent d’isòtops radioactius.

Si alguna vegada aconseguíeu disposar-ne en una certa quantitat, veuríeu que s’evapora violentament, a causa de l’alta temperatura que genera la radioactivitat que té. Però si fos posible retardar l’evaporació durant un quans segons, que bé que ens ho passaríem!

De fet, el franci és el darrer dels metalls alcalins, els quals- particularment en el cas del sodi(11)- és divertit llançar en un estany, perquè reaccionen de manera explosiva amb l’aigua. D’acord amb les tendències sistemàtiquesde la taula periòdica, el franci seria el més reactiu de tots. Si en poguésseu llançar prop de cent grams enun estany, el resultat seria una explosió absolutament monumental.

L’altra conseqüència seria un desastre radioactiu de les mateixes proporcions, no gaire diferent dels que, alguna vegada, ha provocat la indústria del radi (88).

 

En el laboratori, darrere, Marguerite Perey, cap a  1931

Cap als anys 1920, hi havia algunes caselles buides en la Taula Periòdica de Mendeléiev, la nombre 87 fou identificada per una dona. I qui era aquesta dona? Farem primerament una curta biografia de la química per a continuació parlar del context en el qual es féu el descobriment. En darrer terme, cercarem les repercusions mediambientals i socials d’aquest descobriment.

Fou Marguerite Perey qui descobrí el franci, de nombre atòmic 87.Aquesta física i química francesa nasqué a Villemomble en 1909 , un petit poble a  l’est de París, i era la més jove de cinc germans. Als 20 anys obtingué el seu diploma de tècnica química, trobant de seguida faena a l’èquip d’investigació de Marie Curie.

Començà des dels llocs més humils de l’escalafó; pràcticament fent primer d’ ajudant de laboratori i desprès com a secretària de Marie Curie. El primer treball que se li assignà fou el de purificar l’actini, element que  havia descobert André Debierne en 1899. Ho fa per cristal·lització fraccionada dels oxalats de les terres rares que el contenien. Desprès de molts mesos de treball consigueix una font d’actini de 10 milicuries, amb la qual pot mesurar l’espectre d’emissió de l’element. El 4 de juliol de 1934, mor María Curie,amb la qual cosa el projecte s’atura, però després continua amb un nou director, André Debierne i la participació d’Irene Joliot Curie.

Durant la tardor de 1938 observà una anomàlia en l’emissió β d’una mostra recient d’227Ac, emetia tot d’una una radiació β penetrant que augmentava durant dues hores, romanent després constant. Durant les següents  hores i dies l’activitat augmentava degut a la formació dels fills de l’actínid, 227Th y 223Ra.Però, separats tots els fills, la radioactivitat seguia. Atribuí inicialment aquesta activitat a petites quantitats d’actini X que haguera pogut restar en la sal del lantà actinífer.

En gener de 1939, justifica aquesta radiació per la formació d’un nou element β emissor amb un període de 21 minuts, que es precipitava junt a les sals de cesi insolubles, i que tenia propietats d’un element alcalí; seria l’eka-cesi. D’aquesta manera Perey amb menys de 30 anys, descobreix l’emissió α de l’actini.

El descobriment de Perey, provoca els cels del seu cap André Debierne i d’Irene Joliot-Curie, que no apareixeran com a coautors en el comunicat del descobriment. El seu descobriment fou presentat a la sessió de l’Acadèmia de Ciències francesa del 9 de gener de 1939 i fouJean Perrin el que presentà el descobriment del franci. Actualment, tal vegada hi haja menys d’una unça de franci en tota l’escorça terrestre.

Primera menció de l’element 87, en el quadern de laboratori de M.Perey( Gener, 7, 1939) AcKcoprecipita amb perclorat de cesi i decau amb una vida mitjana de 21 minuts

Desprès d’aquest descobriment, acabada la Segona Guerra Mundial continua el seu estudi i acaba la seua tesi doctoral sobre el franci : “ L’element 87: actini K”, presentant-lo  a la Sorbona el 2 de març de 1946. En 1949, Marguerite Perey obtingué la càtedra de química nuclear de la Universitat d’Estrasbourg, on crea un laboratori  del que és l’origen del  Centre de Recerques Nuclear de Strasbourg-Cronenbourg (C.N.R.S.).

En 1960, quan tenia 51 li apareixeren els primers símptomes d’un càncer, degut al maneig de substàncies radioactives. Dos anys més tard, el 12 de març de 1962, fou elegida membre de l’Acadèmia de Ciències francesa, essent la primera dona en conseguir-ho.

 

M.Pereyal seu  despatx d’ Estrasburg

Morí en 1975 i els metges que examinaren el seu cadáver constataren que el seu cos i els seus ossos encara emetien la radiació característica de l’actini, segurament a causa de les seues manipulacions de les fonts d’aquest radioelement.

Per acabar, són remarcables almenys dos impactes amb relació amb el franci i els seus compostos.És un element radioactiu i molt inestableamb una sèrie de modificacions internes acompanyades de l’emissió bé de partícules carregades elèctricament, bé de radiacions electromagnètiques. S’anomena “radiació” a la desintegració del nucli d’un àtom emetent aleshores tres tipus de radiacions o partícules:  les paticules alfa, les beta i les més perilloses, els raigs gamma.Per exemple, les radiacions alfa que ha arribat a Nagasaki on es dirigiren  les deixalles de diversos assajos nuclears els anys 1950 a 1960, amb fatals conseqüències sobre la salut de la gent.

La radiactivitat té un efecte sobre la genètica: pot produir mutacións, és a dir, modificacions a les cèl·lules reproductives que transmeten els caràcters hereditaris. Amb les generacions següents, les mutacions s’intensifiquen. A no ser que les partícules radioactives siguen invisibles i molt lleugeres, per la qual cosa no cauen directament al terra, poden enterbolir-se per molt de temps… Si demà hi hagués una guerra nuclear, les caigudes nuclears al terra serien més importants. Un efecte immediat seria una elevada mortaldat.

Un impacte positiu de la radioactivitat: la medicina nuclear.Des de 1895 es posa en marxa la radiologia, gràcies al descobriment dels raigsX. La radiologia és una branca de la medicina que utilitza l’energia de les radiacions ionitzants bé siga per establir un diagnóstic o bé per tractaments. La medicina nuclear i la radioteràpia són molt importants pel tractament del càncer. Les dosi de radiació subministrades presenten un baix risc si es respecten les normes i les contraindicacions.

Per concloure, podem constatar la dificultat del descobriment del franci, ja que és un element que no està present en el medi natural, però Marguerite Perey ha rebut tots els guardons i distincions que ella mereixia. Ha executat totes les seues investigacions pràcticament sola. Podem dir que aquest element no es saludable, però, des d’altre punt de vista, és necessari en radiologia, ajudant a descobrir malalties que, pot ser, salvem les nostres vides.

 

Exibició a la Universtatd’Estrasbourg del Descobriment del Franci al Laboratori de Química Nuclear. L’experiment fou dissenyat per Pierre Curie i util·liztat per Marguerite Perey I els seus col·laboradors.Les cambres d’ionitzacióα iβ són connectades a un electròmetre i el corrent produït es mesurat amb quars piezoelèctric

Medeléiev predigué que el nombre 87 seria identificat envers els anys 1870 i l’anomenà  ekacesi o dvirudidi. L’ekacesi, que s’anomenaria ben prompte franci, és l’element més inestable dels 102 primers elements de la taula periòdica, i molts investigadors han treballat amb ell, sense aconseguir aïllar-lo. Els químics han investigat dues possibles menes. El mineral que conté el cesi, perquè de sortida, creien que l’ekacesi era estable, i la segona font consistia en l’estudi de les cadenes radioactives naturals. L’ekacesipodía estar lligat a l’element 89, l’actini, un isòtop natural del qual havia sigut descobert per André Debierne en 1899. Des de 1929, se li confía un important treball a Marguerite Perey, el de preparar sals concentrades d’aquest isòtop. Ella tingué èxit al concentrar la més gran quantitat d’actini 227, és adir , una dotzena de milicuris (el curi és una unitat d’activitat radioactiva que correspon a 57 milliards de desintegracions per segon).Treballà sempre sota lers ordres de Marie Curie i d’Irene Joliot-Curie que li encomanaren  concentrar unasal molt pura d’actini 227. En continuar les seues investigacions, trobà “una anomàlia en l’evolució de l’activitat de l’actini”: aquestaanomàlia era un element nou  l’ekacesi. Hui en dia se’l coneix com l’element franci, que prové de França, nom amb el qual Marguerite Perey volia honorar al seu país.

El descobriment del franci originà diverses tensions al sinus del laboratori Curie. Perey no comunicà les seues investigacions a Debierne i Joliot-Curie, que li havien demanat fer els treballs conjuntament, però sense saber-ho l’altre.Quan s’adonaren que Marguerite havia descobert el franci, , Debierne i  Juliot-Curie no li parlaren durant alguns anys, mormolant allò que havia fet.

Bibliografia

Carlos Sánchez del Rio. Los principios de la física en su evolución històrica. Instituto de España. 2004.

E.N. Jenkins. Radioactivitad. Exedra.1982

Jesús Lahera Claramonte. Introducción a la física moderna en la enseñanza secundaria. Síntesis.1995

Theodore Gray. Els elements. Una exploració visual de tots els àtoms coneguts de l’Univers. IEC.2011

L.I. Ponomariov. Bajo el signo del cuanto. Mir-Rubiños.

Ronald Gautreau, William Savin. Física Moderna . Mac Graw-Hill. 1982

http://www.fecyt.es/fecyt/docs/tmp/-470214525.pdf

José Ignacio del Barrio i altres. .Química 2n Batxillerat.. SM. 2009

Maria Goeppert-Mayer

http://www.sdsc.edu/ScienceWomen/mayer.html

Maria Goeppert-Mayer

http:/es.wikipedia.org/wiki/Maria_Goeppert-Mayer

María Goeppert, la segundamujer que recibe el Nobel de Física

http://www.heurema.com/POFQ-MariaGoeppert.htm

Maria Goeppert-Mayer

http:/es.wikipedia.org/wiki/Maria_Goeppert-Mayer

Maria Goeppert-Mayer

http:/es.wikipedia.org/wiki/Maria_Goeppert-Mayer

Ida Noddack, Marguerite Perey, and Berta Karlik

http://cwp.library.ucla.edu/articles/ELEM399.HTML

REDACCIÓ

NotodoFilmFest.com

Festival de Cortometrajes X Edición

B. Volkov: Exp. Nº 145.282

Dir.: Javier Ruíz

Intèrprets: Javier Coll, Juanma Lara i Hugo Mas

 

 

MARTA ROSELLA GISBERT DOMÉNECH

“¿Señor Volkov? Hemos venido a suicidarle”. Así comienza este corto de película, B.Volkov: Exp.nº145.382, con guión de Javier Ruiz: uno de los finalistas más prometedores de la X edición del NoTodoFilmFest. Muchas de las propuestas de este año juegan con el mismo concepto y no se queman: la muerte. Un destino inevitable y escurridizo que se cuela entre las líneas de muchos guiones cocidos tanto para la pequeña pantalla como para la grande. Pero este punto y final cruel de lo corpóreo también es capaz de dibujarnos alguna que otra sonrisa. Aunque, ya lo sabemos, algunas comedias tienen ese toque de “tragi” que nos hace desengancharnos de golpe del buenrollismo (aunque sea al final finalísimo, cuando cogemos el mando y apagamos la tele). B.Volkov: Exp.nº145.382 son tres minutos y algo de ironía pura y dura. Al protagonista no le dejan quejarse ni el día de su propia muerte. Un cortometraje que nos sugiere una carcajada inicial y prolongada del tipo boca-abierta-de-par-en-par que culmina en sonidos guturales de risa nerviosa y tímida. ¿Llegará un día en que vendrán a sacrificarnos porque ya no servimos? ¿Somos tan cobardes como para que tengan que hacer esta difícil (y sucia) tarea por nosotros? ¿Seremos esclavos de la sociedad incluso cuando llegue nuestra hora? Mientras unos pocos se lo piensan y deciden, seguiremos disfrutando de la vida y de cortos tan ingeniosos como este.

(Reproduït amb permís de l’autora. Versió original aquí)

Pep Vañó Piedra
Departament de Física i Química

 

 

Ida Noddack  (1896 – 1978)

Irène Joliot-Curie ( 1897-1956)

Ida Noddack (1896 – 1978)

La possibilitat de la fissió del nucli havia sigut suggerida per la química alemanya Ida Tacke-Noddack, que també treballava a Berlín, i que conjuntament amb el seu home Walter Noddack havia descobert l’element 75, reni (Re). Ida Noddack havia escrit ha propòsit dels experiments de Fermi, un article titulat “ Sobre l’element 93” en el qual deia:  “És possible pensar que en bombardejar nuclis pesants amb neutrons, aquest nuclis es trenquen en diversos fragments més grans, que per suposat podrien ser isòtops d’elements coneguts, però no dels veïns (a la taula periòdica) de l’element irradiat”.

La suggerència d’Ida Tacke fou ignorada i la ciència tingué que esperar quatre anys més per a què es descobrira la fissió nuclear.

Antecedents

De fadrina Ida Eva Tacke, nasqué el 25 de febrer de 1896, fou una química i física alemanya. Fou la primera científica en esmentar la idea de fissió nuclear, en 1934. Juntament amb el seu home Walter Noddack, descobrí l’element reni, de nombre atòmic 75.

Assistí a l’escola superior de xiquetes de Wesel. Posteriorment volgué estudiar en l’escola de Santa Úrsula a Aquisgran que tanmateix no l’admetè. S’examinà com alumna lliure del batxillerat i desprès fou a Berlín per estudiar química a una escola tècnica,  des dels anys 1915-1921 a la Universitat Tècnica de Charlottenburg . En 1921 assolí el doctorat amb una tesi  sobre els anhídrids dels àcids greixosos alifàtics superiors. Posteriorment treballa amb son pare en la fàbrica  de pintures Tacke.

Quan tingué l’oportunitat de continuar investigant , deixà la fábrica i conjuntament amb el químic Walter Noddack es dedicaren a  la recerca dels elements desconeguts  de nombres atòmics 43 i 75.

Fissió nuclear

Noddack criticà amb encert la interpretació química que féu Enrico Fermi dels seus experiments de 1934 sobre bombardeig de neutrons, en la qual postulava que podien haver-se produït els elements transurànids, i que fou amplament acceptada durant alguns anys. L’article que hui es considerat d’importància històrica no tant sols perquè asssenyalà acertadament l’errada en la interpretació química de Fermi, sinó perquè suggerí la possibilitat  què “és concebible que el nucli es trenque en diversos fragments grossos que serien, per suposat, isòtops d’elements coneguts però no veïns de l’element irradiat”. D’aquesta manera es presagiava allò que seria conegut més tard com la fissió nuclear.

Prioridad en el descobrimient de l’ element reni

Noddack  i el seu home cercaren els elements encara desconeguts de nombre atòmic 43 i 75. Tan sols fou confirmat el descobriment del  reni que anunciaren en 1925 a partir dels minerals de platí, columbita ( fins a un 0,2% de reni), gadolinita i molibdenita: a partir de 660 kg de molibdenita obtingueren 1 gram de reni en 1928. No foren capaços d’aïllar l’element 43 i els seus resultats no foren reproduibles.

El reni és el darrer element estable que es va descobrir. Probablement, ja havia estat descobert per MasatakaOgawa, l’any 1908, al Japó, i s’hauria pogut anomenar niponi si Ogawa no hagués cregut i afirmat que havia descobert l’element que és just damunt del reni en la taula periòdica: l’element 43, que hui coneixem amb el nom de tecneci.

Taula periòdica d’Ida Noddack (1925)

 

Ida Noddack estudià la taula periòdica en la primera meitat del segle XX i va ser  co-descobridora de l’últim element no radioactiu aïllat, el  reni

Des del descobriment del reni, van passar molts anys fins que va ser possible disposar-ne en quantitats que permeteren l’ús comercial i, de fet atès que és tan escàs encara hui és car ( estem parlant d’uns quants centenars d’euros per una unça troy, que equival a 31,1035 grams). La major part del reni s’utilitza en els superaliatges de níquel i ferro emprats per a fabricar els àleps de les turbines dels motors dels avions de reacció de combat.

És un metall blanc platejat amb brillantor metàl·lica, pesant ( la seua densitat tan sols la superen el platí, iridi i osmi). És molt dúctil i pot doblar-se, embobinar-se, enrotllart-se, etc. El seu punt de fusió tan sols el superen el wolframi i el carboni.

 

El reni, es comercialitza en forma  de pólvores o  compacta, amb major densitat

El reni s’obté actualment a partir del molibdè: l’òxid es troba en les pólvores de tostació de la molibdenita; per reducció amb hidrogen s’obté l’element en frorma granulosa. Altre mètode consisteix en reducció de perrenat amònic (NH4ReO4) amb hidrògen a elevada temperatura. És estable a l’aire, però a temperatures superiors a 400ºC s’inflama produint-se l’heptaòxid. És també estable als àcids, excepte al sulfúric concentrat.

El reni s’utilitza en contactes elèctrics degut a la seua bona resistència a la fatiga i a la corrosió causada per l’arc elèctric. En fil s’usa en làmpades de flash fotogràfics. S’usa com additiu d’aliatges de wolframi i molibdè, conferint-li propietats molt interessants: les de molibdè són superconductores a 10º K; les de wolframi s’usen com termopars per mesurar temperatures de fins a 2200ºC. Aquests aliatges s’usen en filaments d’espectrògrafs de masses i medidorsd’ions.

Els catalitzadors d’aquest metall són molt resistent a l’enverinament per nitrogen, sofre i fòsfor, per la qual cosa s’utilitzen en molts processos: hidrogenacions.

Es coneix poc sobre la seua toxicitat, per la qual cosa cal manejar-lo amb cura.

Els recursos del reni comprovats a les menes d’EUA s’estimen en uns 5 milions de kilograms. A la resta del món s’estimen en uns 6 milions de kg. Els països productors són: Armènia, Xile, , Kazajstan, Mèxic, Perú, Rússia i Uzbekistan. La majoria del reni que es consumeix a EUA és importat de Xile i Kazajstan, la resta procedeix de Mèxic.

Tecneci

L’element 43 fou produït artificialment en 1937 per Emili Segre i Carlo Perrier en un tros de molibdé, deixalla d’un ciclotró, el qual s’havia sotmés a desintegració β. Fou anomenat tecneci perquè va ser el primer element descobert que no es troba en la natura ( tret d’en certes menes minerals de la pechblenda, fet que es va descobrir al 1962, en quantitats molt petites) sinó que va ser creat artificialment: existeix només gràcies a la tecnologia.

 

Gammagrafia obtinguda quan el 99Tc injectat en un pacient s’ha fixat en les zones de creixement ossí

El tecneci és una rara anomalia, un element radioactiu situat al bell mig del conjunt dels elements més estables i més eficaços de la taula periòdica, els metalls de transició del cinquè període. Hi ha una clara línia divisòria entre els elements estables i els radioactius: els que tenen el nobre atòmic superior al bismut (83) són radioactius; els que el tenen inferior, són tots estables. Per a comptar-ne les excepcions- el tecneci (43) i el prometi (61)- no calen els dits d’una mà.

Però si mai us fessin molt mal els dits o les mans, i hi hagués la possibilitat que fos a causa d’un càncer de l’os, podria ser que us injectessin un isòtop metaestable del tecneci amb un període de semidesintegració particularment curt, el 99Tc, que es fixa al teixit ossi, cosa que permet, mitjançant una càmera que enregistra la radiació gamma emesa, obtenir imatges de les zones on hi ha un creixement anòmal.

El 99Tc és tan radioactiu que, per a transportar-lo, el personal sanitari col·loca les xeringues de tecneci a punt per a ser injectades al pacient en uns contenidors de plom (82) o de tungsté (74) que protegeixen de les radiacions. Com que una part important de la radiació s’escapa fins i tot a través dels contenidors, els carretons amb què es transporten tenen mànecs extraordinàriament  llargs.

Deu intimidar tant veure que un sanitari entra a la vostra habitació amb un dispositiu dissenyat per a mantenir allò que us vol injectar tan lluny d’ell com siga possible. Però el fet és que, mentre que a vosaltres us poden posar una injecció d’aquestes un cop a la vida, el personal mèdic està exposat al material dia rere dia, i ha d’anar amb molt de compte per a evitar acumular una dosi perillosa al llarg dels anys.

Irène Joliot-Curie ( 1897-1956)

Frédéric Joliot (1900-1958) i Irène Curie, marit i muller, parella de físics francesos, aconseguien descobrir quelcom sensacional. Les primeres reaccions nuclears portades amb èxit produïen isòtops que ja se sabia que havien d’existir dins la natura, encara que no s’havia pogut comprovar. Es diu isòtop a cada una de les espècies d’un mateix element químic que difereixen quant a la massa atòmica, puix que en el nucli tenen idèntic nombre de protons, però diferent nombre de neutrons. Els isòtops radioactius són els que sofreixen desintegració radioactiva a causa de llur inestabilitat nuclear, al contrari dels isòtops estables, que no són radioactius. Aquests fenòmens de radioactivitat artificial foren el resultat, doncs, dels treballs que en aquesta data els Joliot-Curie pogueren completar. Es tractava de bombardejar alumini amb partícules alfa.

París, 1897 – 1956. Fisicoquímica francesa, filla de Pierre y Marie Curie. En 1926 es casà amb Jean FrédéricJoliot i adoptà el llinatge Joliot-Curie. La seua filla Helene, famosa física, es casà amb el net de Paul Langevin, i seu fill Pierre Joliot treballà com bioquímic. La seua germana Eve Denise Curie es féu famosa per la biografia que escriví  de sa mare Marie Curie.

La notorietat de tots aquests personatges amb el seu entorn familiar més proper expliquen, però tan sols en part, que la figura de IrèneJoliot-Curie i els seus espectaculars èxits hagen quedat relativament enfosquits, malgrat obtenir conjuntament amb el seu home el Premi Nobel de Química de 1935. Tal vegada sense el concurs de sa mare que li aplanà el camí, difícilment hauria gaudit de les oportunitats acadèmiques i d’investigació que disposà, però al mateix temps la celebritat de sa mare féu que moltes vegades es passara per alt les seus espectaculars contribucions a la ciència.

Irène Joliot-Curie mostrà des de la infància la seua intel·ligencia i el seu talent excepcional per les matemàtiques. Comença el col·legi als 6 anys a l’escola del carrer Cassini. Als 10 anys  estudià en l’escola coneguda com la Cooperativa, junt a altres xiquets de prestigiosos intel·lectuals. Entre els professors es trobaven Marie Curie, Paul Langevin i Jean Perrin. També foren molt importants pel seu desenvolupament intel·lectual les contínues xerrades i conversacions amb sa mare  i la mútua correspondència.

Irène finalitzà  els seus estudis de secundària en el Col·legi de Sévigné, una escola independient situada en el centre de París. Ingressà a la Universidat de La Sorbona en octubre de 1914 per a estudiar física i matemàtiques. Degut a l’esclat de la Primera Guerra Mundial, deixà  la Sorbona en 1916 per treballar com infermera radiològica, ajudant a sa mare a salvar la vida dels nombrosos ferits de guerra. Irène amplià aquest treball diriguint el desenvolupament dels dispositius de diagnòstic de raigs X a les instal·lacions d’ hospitals militars de Bèlgica i França. Desprès de la guerra rebé la Medalla Militar.

En 1918 s’uneix a la plantilla de l’Institut de Radi com assistent de sa mare. Durant aquest període de temps completa la seua tesi doctoral sobre els raigs α del poloni, que defensà en 1925 a la Universitat de París. Frédéric Joliot, seguint la suggerència del seu mentor Paul Langevin, visità l’ Institut uns mesos abans (desembre de 1924) per trobar-se amb Marie. Aquesta l’invità a quedar-se com un dels seus assistents. Irène fou l’encarregada de ensenyar-li les tècniques radioactives.

El 29 d’octubre de 1926, Irène es casà en una ceremònia civil amb Frédéric. Al igual que féu sa mare, Irène sapigué combinar els seus deures familiars amb la seua activitat científica, malgrat que tant ella com el seu home dedicaven molt de temps al laboratori. Les vacances les passaven tots junts en la seua casa  de L’Arcouest (a la Bretanya francesa) fins que començà la Segona Guerra Mundial.

Isòtops radioactius artificials

Són els creats per l’home i a l’igual que els d’origen naturals es desintegren fins convertir-se en estables, emetent en el procés radiacions ionitzant: α, β o ϒ. Existeix un nombre impressionantment elevat d’isòtops radioactius artificials, però, tan sols uns pocs deuen sotmetre’s a estudi i control sistemàtic. En particular aquells que acompleixen les següents condicions:

  • Es produeixen en una proporció important.
  • Tinguen una presència duradora a la naturalesa.
  • Siguen fàcilment i eficient incorporats al nostre organisme.

Premi Nobel de Química 1935

Frédéric Joliot i Irène Curie es trobaven investigant l’acció dels raigs α sobre el beril·li. Per això feien passar les partícules α procedents d’unes mostres de poloni contingudes en un recipient a través d’una finestra,consistent en una làmina d’alumini molt fina. Trobaren que l’alumini es convertia en radioactiu, i que la radioactivitat no provenia d’un dipòsit d’emanació gasosa, ja que en aquest aspecte el poloni no s’asemblava al radi. Immediatament desprès que l’alumini deixava d’exposar-se a l’acció dels raigs α, l’alumini es desintegrava amb un període de semidesintegració de tres minuts. Si es dissolia l’alumini en sosa caústica i es portaven a terme ràpides separacions químiques en presència de “transportadors”, podia demostrar-se que la radioactivitat no estava associada amb l’alumini, sinó amb l’element fòsfor.

Així doncs, el fòsfor-30 era un isòtop artificial, que no es presentava dins la natura. La raó per la qual no s’hi trobava ni s’hi podia trobar era evident; era radioactiu, amb una vida mitjana de només catorze dies. La seua radioactivitat era la font de la contínua radiació de partícules que els Joliot-Curie havien descobert. Això significava que els Joliot-Curie havien produït el primer cas de radioactivitat artificial. Després d’això, s’han format en laboratori milers d’isòtops no existents dins la natura i tots són radioactius. Avui se sap que cada element posseeix un o més isòtops radioactius, fins i tot l’hidrogen, que en té un, l’hidrogen-3, anomenat triti, amb una vida mitjana de dotze anys.

Aquestes reaccions poden representar-se de la següent forma:

El símbol β+ representa l’electró carregat positivament. El positró, o electró positiu, posseix la mateixa massa que l’electró i , tan sols difereix en la polaritat de la seua càrrega elèctrica. L’existència d’aquesta partícula fou predita teòricament per P.A.M. Dirac, en 1930, i fou detectada en els raigs còsmics a partir de fotografies de traces en les cambres de boira en presència d’un camp magnètic (Anderson i, independentment, Blackett, 1932).

No sols l’alumini, sinó també el bor i el magnesi eren transmutats per partícules α en isòtops radioactius artificials, de nitrogen (13N, T=10 minuts), i de silici ( 27Si, T= 4s), respectivament.En cada cas els elements radioactius nous resultaven ser emissors de positrons, i es desintegraven en isòtops estables d’elements el nombre atòmic dels quals era menor en una unitat. Aquesta és una extensió interessant d’una de les lleis de desplaçament de Soddy (l’emissió d’una partícula beta condueix a un element que és major en una unitat de número atòmic).

Diagrama de l’equip utilitzat en el descobriment de la radioactividat artificial. (a) mostra de Po. (b) cambra de vidri amb CO2. (c) finestra d’Al (d) detector de radiacions.

Producció d’isòtops radiactius per irradiacions amb neutrons. El nucli X captura un neutró (n) per donar un nucli compost. * el qual a la seua vegada es desintegra per donar un isòtop radiactiu.

El descobriment de la radioactivitat artificial ha fet possible preparar al laboratori isòtops radioactius de cadascun dels elements del sistema periòdic, amb la qual cosa, actualment, l’estudi de la radioactivitat no és limita als elements que es desintegren de forma natural en un o més isòtops radioactius. L’ajuda que presten la gran varietat d’aquest isòtops radioactius en els treballs d’investigació física, química, biològica i en problemes pràctics de la indústria, agricultura i medicina és hui en dia de moltíssima importància.

Aplicacions dels isòtops radioactius

Medicina

La radioteràpia. S’ha comprovat que determinades cèl·lules canceroses abbsorbeixen més radiació que les cèl·lules normals, de manera que es possible eliminar-les mitjançant dosis ajustades de radiació.

La radioteràpia pot aplicar-se utilitzant un feix dèlectrons d’alta energia ( radiació β) dirigit al teixit que necessita tractament. Actualment aquesta radiació es genera  mitjantçant un accelerador linial. També pot aplicar-se mitjançant la ingestió d’una dissolució radioactiva que es diposita en l’òrgan que cal tractar ( per exemple, en el tractament de la glàndula tiroide).

El radiodiagnòstic. L’ús de raigs X per al diagnòstic de malalties és ja antic.Actualment, la medicina nuclear empra diverses substàncies que contenen isòtops radioactius, que s’injecten en el cos humà. Posteriorment diversos dispositius detecten el raigs γ (gammagrafies), els positrons (PET), etc. emesos per aquestes substàncies i així s’obtenen imatges 3D d’organs i teixits.

Efectes biològics de la radiació ionitzant. Ja en el segle XIX, els investigadors que usaven raigs X van comprovar que es produïen lesions a la pell de les mans. Alguns científics es van irradiar voluntàriament i van comprovar que una forta exposició podia causar enrogiment o cremades unes quantes setmanes després del contacte.

Els primers investigadors amb substàncies radioactives van comprovar la seua perillositat (M. Curie  va morir de càncer produït per la radiació, ja va advertir al final de la seua vida de la seua perillositat).

Hui se sap que els raigs gamma només provoquen lesions en punts concrets, de manera que el teixit viu pot reparar les lesions causades. Contràriament, les partícules alfa provoquen grans danys en àrees petites i són més perjudicials per al teixit viu. Els neutrons també son molt perillosos.

Magnituds i unitats radiològiques

La mesura de la perillositat de la radioactivitat es realitza avaluant la seua interacció amb la matèria. Algunes de les magnitus i unitats empredes habitualment en aquest camp són:

Com es mostra a la taula, la primera font de radiació artificial la constitueixen els raigs X mèdics. Noteu que els nombres de la taula són els valors mitjans i que en casos específics les dodis podrien ser apreciablement superiors.

Emanació de gas radó

La segona font de radiació en orde d’importància la constitueixen les edificacions, ja que els materials de contrucció, especialment la pedra, el rajol i el formigó, contenen elements pesants, incloent alguns que són radioactius (de forma natural). En efecte, alguns dels edificis més famosos i monuments construïts en granit i marbre, presenten els majors nivells de radiació. La radiació pot assolir nivells de 100 mrem/any en espais rodejats per murs massius de granit i marbre. Els edificis convencionals de rajol i formigó poder irradiar una dosi de fins 50 mrem/anys als seus habitants.

  • Activitat nuclear. És la quantitat de desintegracions que es produeixen per unitat de temps en una mostra radioactiva. En el Sistema Internacional (S.I.) es mesura en becquerels (Bq)

1 Bq és una desintegració per segon

És habitual utilitzar el curi (Ci). Això és aproximadament l’activitat d’un gram de l’isòtop de radi 22688Ra, una substància estudiada pels pionersdela radiologia, Marie i Pierre Curie.

1 Ci = 3.7×1010 Bq

  • Exposició. És la càrrega elèctrica produïda per la ionització de l’aire a conseqüència de la radiació γ emesa per 1 kg de mostra. En el SI s’expressa en C (coulombis)/kg. Encara que es sol utilitzar el roetgen (R).

1R = 2,57·10-9 C/kg

  • Dosi absorbida. És la quantitat d’energia absorbida per 1 kg de matèria sotmesa a radiació. La seua unitat en el SI és el J ( Joule)/kg anomenat gray (Gy), encara que sol utilitzar-se el rad (1rad = 0,01 Gy)

La dosi absorbida varia amb el material considerat, però en el teixit orgànic humà  1R↔ 1 rad. Entre 25-50 rad poden produir alteracions en la sang, i 400 rad ( 4 Gy) són mortals.

  • Dosi equivalent. És el producte de la dosi absorbida per un coeficient equivalent anomenat d’eficàcia biològica relativa (EBR), que depèn del tipus de radiació. Per als raigs X de 250 kV, l’EBR és 1,; tanmateix , per als neutrons i partícules α, l’EBR és 10.

Una unitat habitual és el rem (1 rem = 0,01 j/kg) encara que en el SI s’utilitza el sievert (Sv): 1Sv= 100 rem.

Atés que la dosi de radiació ionitzant que rep uyna persona al llarg de la seua vida és acumulativa, la Unió Europea estableix els límits que pot rebre una persona en períodes concrets de temps, mesurats sobre un fons natural de radiació 0,0024 Sv l’any:

  1. Per a persones que treballen amb radiacions ionitzants ( per exemple, en una central nuclear o en un centre mèdic), el límit és de 0,1 Sv en 5 anys
  2. Per a persones que no treballen amb radiacions ionitzants, el límit és 0,01 Sv l’any.
  • Bomba de Cobalt ( 6027 Co )

És fonamentalment un dispositiu que actua com font de radiacions, per radiocobalt. S’utilitza preferentment pel tractament de tumors malignes (radioteràpia) .També poden obtenir-se radiografies, en una tècnica anàloga a la dels raigs X.

PET ( PositronEmissionTomography)

La Tomografia per Emissió de Positrons és una tècnica no invasiva de diagnòstic i investigació per imatge capaç de mesurar l’activitat metabòlica dels diferents teixits del cos humà, especialment del sistema nerviós central. Al igual que la resta de tècniques diagnòstiques en Medicina Nuclear como la Tomografia Computada per Emissió de fotó simple (SPECT), la PET es basa en detectar i analitzar la distribució que adopta a l’interior del cos un radioisòtop administrat a través d’una injecció.

Activitat de la glàndula tiroides

L’iode-131  ( 13153 I )es fixa preferentment a la glàndula tiroides, i en major quantitat si esta té un desenvolupament anormal.Administrant iode-131 a una persona i mesurant amb un detector, desprès d’unes hores, la radioactivitat de la seua tiroides, es té informació sobre el desenvolupament d’aquesta glàndula ( hipo o hiperactivitat), que es relaciona amb el creixement de l’individu.

Metabolisme de substàncies

Si es beu aigua amb sal comuna radioactiva s’observa que al cap d’uns dos minuts les gemes dels dits dels peus i mans presenten una petita radioactivitat. Per aqueste mètode s’ha comprovat que en animals joves el 90% del calci injectat es concentra als ossos; en animals adults, aquesta quantitat es redueix al 40%.  De forma anàloga poden estudiar-se certes malalties de la sang, com la leucèmia (excès de glòbuls blancs) i la policitèmia (sobreproducció de glòbuls rojos).

Model d’avaluació de metabolisme i perfusió en el miocardi de rata mitjançant 18F–FDG, 1–11C–acetat, 13N–amoniac i micro–tomografia per emissió de positrons (micro PET)

En el diagnòstics’utilitzenradiofàrmacs per a diversos estudis de:

– Tiroides.

– Fetge

– Ronyò

– Metabolisme.

– Circulació sanguínea.

– Cor.

– Pulmó.

– Tractegastrointestinals.

Agricultura

Millorament de collites

Les radiacions poden produir mutacions en les plantes, que donen fruits de millor qualitat (canya de sucre, creïlles, bresquilles de dues collites, etc.). L’objectiu de la tècnica, és l’obtenció de noves varietats d’espècies amb característiques particulars que permeten un augment de la seua resistència i productivitat.

Control de Plagues

Se sap que alguns insectes poden ser molt perjudicials tant per la qualitat i productivitat de cert tipus de collites, com per la salut humana. En moltes regions del planeta encara se les combat amb l’ajuda d’una gran varietat de productes químics, molts d’ells qüestionats o prohibits pels efectes nocius que produeixen en l’organisme humà. Però, amb la tecnologia nuclear es possible aplicar l’anomenada “ Tècnica dels Insectes Estèrils” (TIE), que consisteix en subministrar altes emissions de radiació ionitzant a un cert grup d’insectes mascles mantinguts al laboratori. Desprès els mascles estèrils, es deixen en llibertat per facilitar el seu aparellament amb els insectes femella. Per tant no es produeix descendència. D’aquesta manera, desprès de successives i rigoroses repeticions del procés, és possible controlar i minvar la població en una determinada regió geogràfiques

Conservació dels aliments

Molts aliments es conserven en bon estat durant molt de temps si són sotmesos a dosi mínimes de radiació. Probablement, en el futur, aquesta tècnica complemente el procediment clàssic de conservació dels aliments per congelació. Al món moren cada any milers de persones, per tant, cada vegada existeix major preocupació per procurar un adequat emmagatzament i manutenció dels aliments. Les radiacions són utilitzades en molt països per augmentar el període de conservació de molts aliments. És important assenyalar, que la tècnica d’irradiació no genera efectes secundaris en la salut humana, essent capaç de reduir considerablement el nombre d’organismes i microorganismes patògens presents en diversos aliments de consum massiu.

Absorció d’adobs

Els adobs o fertilitzants prèviament “marcats” amb radioisòtops, pot seguir-se el seu curs en ser absorbits i assimilats per les plantes, i deduir-se de manera més eficaç la forma d’aplicar l’adob ( sota de la llavor, en el fullatge, etc.).

Indústria

Mesura de grossàries

Són instruments radioisotòpics que permeten realitzar mesuraments sense contacte físic. S’utilitzen indicadors de nivell, de grossària o bé de densitat.Un ús molt estés entre les nombroses companyies geològiques, és el mesurament del flux vertical en els pous utilitzant càrregues amb una petita quantitat de iode-131 i dos detectors Geiger-Müller ubicats un per damunt i altre per sota del recipient que alberga el traçador. Mitjançant un senzill sistema d’accionament remot s’efectua la injecció del radionúclid des de la superfície i es detecta a l’instant el pas per un dels detectors. Amb aquesta informació resulta molt fàcil calcular la velocitat dels fluïds i el seu sentit, a través de la secció de la canonada i conèixer el seu cabal.

Gràcies a l’ús de les tècniques nuclears es possible desenvolupar diversos estudis relacionats amb recursos hídrics. En estudis d’aigües superficials és possible caracteritzar i mesurar els corrents d’aigües de pluja i de desgel; cabdals de rius, fuites en embassaments, llac i canonades i la dinàmica de llacs i dipòsits.

Radiografies

La radiografia industrial  consisteix a obtenir una imatge de l’objecte mitjançant l’acció de raigs X

Control de desgastament

Imatges

És possible obtenir imatges de peces amb la seua estructura interna utilitzant radiografies en base a raigs gamma o bé un fluxe de neutrons. Aquestes imatges s’anomenen Gammagrafies i Neutrografies, respectivament, i són de gran utilitat en la indústia com a mètode no destructiu de control de qualitat. Amb aquests mètodes es pot comprovar la qualitat de les soldadures estructurals, les peces metàl·liques foses, les peces ceràmiques, fer l’ anàlisi d’humitat en materials de construcció, etc.

Marcatge d’àtoms

Si per produir 1000 kg d’un producte químic s’utilitza 1g d’un catalitzador de molibdè marcat amb10 µCi* de molibdenoradiactivo i després del procés un mostratge indica que es recupera 9.9999 µCi d’aquest radioisòtop, llavors la quantitat de catalitzador utilitzat en el procés  és :

(10-9,9999) µCi/10 µCi = 0,0001 per gram de molibdé és a dir 0,0001gde catalitzador

Si es  marquen 1 000 peixos i es dipositen en un estany i un temps desprès es pesquen tan sols 9 dels marcats i 580 no marcats, l’estany té aproximadament:(580·1000)/9=64444.

Datació

S’empren tècniques isotòpiques per determinar l’edat en formacions geològiques i arqueològiques. Una de les tècniques utilitzades s’anomena del Carboni-14, que consisteix en determinar la quantitat de l’sòtop continguda en un cos orgànic. La radioactivitat existent, deguda a la presència del Carboni-14, disminueix a la meitat cada 5730 anys, per tant, al mesurar amb precisió la seua activitat es pot inferir l’edat de la mostra.

En 1930, Bothe i Becker investigaren curosament l’acció de les partícules alfa sobre beril·lí, detectant l’emissió d’una radiació el poder de penetració de la qual era encara major que el corresponent als protons ràpids que Rutherford havia detectat en la interacció de partícules alfa sobre el nitrogen i altres elements.

La prova del carboni-14

Existeixen multituds de contexts científics en els quals es necessari realitzar datacions, és a dir, establir l’edat d’un objecte: restes fòssils, mostres de roca.

Entre els mètodes de datació més fiables i utilitzats en la pràctica es troben els radiomètrics. Es basen en un fenomen natural que consisteix en el fet que alguns elements químics, que són inestables, tendeixen a desintegrar-se i es transformen en altres isòtops o elements diferents.

Quan es parla d’aquest procés de desintegració s’iutilitza generalment  el paràmetre anomenat període de semidesintegració (T). És el temps que una quantitat de l’element tarda, en desintegrar-se a la meitat.

Un dels mètodes més utilitzat és el que es basa en el carboni-14, element present en els éssers vius i que , en morir aquests, comença a desintegrar-se amb un període de semidesintegració de 5560 mil anys. Tots el mètodes de datació verifiquen que :

N=No·e-(0,693/T)·t

Llei de desintegració radioactiva

Altres mètodes de datació radioactiva

Quan s’utilitza un mètode de datació radioactiva, es fa sempre adequant-lo a l’objecte que es vol datar, de manera que l’edat previsible de les mostres siga del rang del període de semidesintegració de l’element utilitzat en el mètode.

Per tant, no té sentit fer servir el carboni-14 per a datar mostres de roca l’edat de les quals es mesura en centenars de milers d’anys. Per datar objectes de major antiguitat s’utilitzen altres elements, el període de semidesintegració del quals es sensiblement superior al del carboni-14.

  • Mètode del potassi-argó. És un dels més utilitzats, sobretot per a determinat tipus de roques. T= 1300 milions d’anys, que és 225000 vegades més gran que el del carboni.
  • Mètode urani-plom. T= 4510 milionsd’anys
  • Mètode rubidi-estronci .T= 48000 milions d’anys, unes 10 vegades major que l’edat de la Terra.

L’element  pare es dosifica generalment per espectrofotometria o per dilució isotòpica, i la quantitat de núclid considerada es dedueix d’aquesta mesura, coneixent l’abundància isotòipica relativa d’aquest element, pràcticament constant en la natura. L’element fill sempre es dosifica per dilució isotòpica. Com el nuclid fill radiogènic està sempre acompanyat en els minerals per una certa quantitat del mateix núclid, ja present en el moment de la cristal·lització, l’anàlisi dels espectres de massa permet determinar amb precisió allò que és realment radiogènic. Aquestos mètodes s’apliquen hui endia per mesurar l’edat d’una gran varietat de roques i minerals, malgrat la dificultat de fer-ho en les roques sedimentàries.

Cap a 1930 es considerava que tota la matèria estava formada per àtoms constituïts per tan sols tres partícules distintes: protó, electró i neutró, de càrrega elèctric a positiva,negativa i neutra, respectivament. La massa del protó i la del neutró és similar i aproximadament 1837 vegades la de l’electró. La interacció entre estes partícules dins l’àtom és de naturalesa electromagnètica i es porta a terme mitjançant l’emissió o absorció de fotons. A l’any 1931, partint de l’existència de possibles estats negatius, Dirac prediu  l’existència d’una partícula com l’electró però amb càrrega positiva, el “positró”. D’ella digué més tard:

“Un estat d’energia negatiu no ocupat o un “forat” com ho podem anomenar breument, tindrà una energia positiva, ja que és un lloc on hi ha una carència d’energia negativa. Un forat és, de fet, com una partícula i, la seua identificació com el positró em sembla la millor manera de superar les dificultats d‘aparició d’energia negativa en la nostra equació (equació relativista de Dirac). Arribat a aquest punt, el positró és com una imatge d’un espill de l’electró, té exactament la mateixa massa i la càrrega oposada. Açò ja s’ha confirmat pels experiments”.

El positró en efecte fou descobert experimentalment per Carl Anderson en el Califòrnia Institute of Tecnology, dos anys més tard de la proposta inicial de Dirac. Aquesta partícula apareix junt amb un electró, a partir d’una radiació d’alta energia (materialització) i si les dues partícules col·lisionen entre si, ambdues s’aniquilen produint-se una radiació electromagnètica. La proposta del positró obrí el camí pel descobriment d’altres antipartícules i en conseqüència a l’existència de la antimatèria.

Tant sols  amb la  col·laboració del seu home, realitzà un treball molt  important sobre la radiactividat natural i artificial, la transmutació dels elements i la física nuclear. En 1932, any en el qual  comença a treballar a  la Facultat de Cièncias de París, Irène i Frédéric, descobriren l’emissió d’una radiació amb un gran poder de penetració. Irradiant parafina  utilitzant poloni com emissor. Frédéric i Irene Joliot-Curie descobriren que aquestes radiacions amb tan gran poder de penetració, eren comparativament fàcilment absorbides per substàncies com la parafina i l’aigua, però no sapigueren interpretar bé el fenomen. Chadwick repetí i amplia els experiments, afirmava que els fets experimentals s’explicaven fàcilment, sense necessitat de contradir les lleis de conservació de l’energia i de la quantitat de moviment, si es considerava a aquesta radiació tant penetrant com partícules de massa pràcticament igual a la del protó i sense càrrega elèctrica. L’anomena NEUTRÓ.

 Esquema del decaiment del poloni 210

Enrico Fermi, que en 1934, era professor de física teòrica en la Universitat de Roma, llegí la publicació de Joliot-Curie sobre la radioactivitat artificial, i decidí produir reaccions nuclears semblants utilitzant com projectils neutrons en lloc de partícules alfa. Amb els seus companys E.Segré i E. Amaldi, obtingueren neutrons a partir d’una mescla de beril·lí en pólvores i gas-radó α-emissor, contingut en un tub de vidre hermèticament tancat.

Durant la primavera de 1934, la irradiació amb neutrons dels set primers elements del sistema periòdic no arribà aproduirradiactivitat detectable. Al huité element, el fluor, els experiments tingueren èxit. Es detectà una activitat beta de curta durada

199 F + 10n  → 209 F…….2010Ne +β

La presència de la parafina augmentava en 100 vegades la radioactivital artificial induïda. L’experiment es repetí amb la mostra submergida a l’aigua i , l’aigua també incrementava la radioactivitat. Fermi deduí acertadament que la missió del plom, parafina o aigua era desaccelerar els neutrons ràpids procedents de la font de beril·lí-radó, és a dir, “moderar” el neutrons ràpids. Per aquesta funció eren particularment efectius els materials que contenien hidrogen.

Els neutrons lents són particularment efectius per desencadenar reaccions nuclears per tres raons:

  1. Perque degut a la seua naturalesa neutra es poden aproximar molt al nucli sense ser repel·lits per les forces coulombinianes.
  2. Les seues velocitats lentes afavoreixen la distància d’abast efectiu.
  3. La captura d’un neutró extra per un nucli pertorba l’equilibri de protons i neutrons i, origina una inestabilitat nuclear que afavoreix l’emissió d’un protó, una partícula alfa, un positró, o un  electró. El sistema utilitzat per Fermi per la conversió d’un element estable en un isòtop radiactiu mitjançant la captura d’un neutró es coneix freqüentment com “ activació neutrònica”.

Irène Curie i Frédéric Joliot

En 1934 resumiren el seu treball en un artícle conjunt titulat Production artificielle d’éléments radioactifs. Preuvechimique de la transmutation des éléments. En aquest artícle es demostrava por primera vegada  la creació de radioisòtops artificials per bombardeig de bor, alumini o magnesi amb partícules α (nuclis d’heli). Certs isòtops són inestables i emeten radiació en el  seu procès de descomposició, a diferència dels isòtops naturals, que són estables. Amb el temps es pogué comprovar que qualsevol element que presentara un o més tipus estables de núclids podia també presentar núclids radiactius.

Aquest descobrimient canvià la taula periòdica, a la qual s’afegiren més de 400 radioisòtops. La concentració i l’aïllament d’aquests radioisòtops i la seua  disponibilidat permeté el  seu ús en medicina, investigació i en la fabricació de noves armes. També canvià la forma de veure els elements químics, la relació entre ells, incloent-ne els fenòmens de fissió de núclids pesants en altres més  lleugers o la fusió de núclisllegers per formar nuclids més pesants.

Abans que la transcendència del descobriment poguera ser completament païda, els Joliot-Curie foren guardonats amb el Premi Nobel de Química (1935). En anys posteriors ampliaren el treball a la identificació dels productes de fissió nuclear i s’involucraren en el debat sobre l’impacte social de l’ús de la radioactivitat. Desprès de la concessió del Premi Nobel, la família es traslladà a una casa als afores de París en Sceaux.

Irène era socialista i demostrà en moltes ocasions la seua creença en la igualtat social. El seu sentit de la responsabilitat social la dugué a afiliar-se al Partit Socialista en 1934 i al Comité de Vigilància d’ Intel·lectuals Antifeixistes en 1935. També fou membre del Comité Nacional de la Unió de les Dones Franceses idel Consell per a la Pau Mundial.

En començar la Guerra Civil Espanyola prengué partit pel govern legítim de la República Espanyola i en eixe mateix any (1936) fou una de les tres dones que participaren en el govern del Front Popular Francès. Com Subsecretària d’Estat de la Investigació Científica establí els fonaments, junt a Jean Perrin, d’allò que més tard seria el Centre National de la RechercheScientifique. En 1937 aconseguí la càtedra en la Facultad de Ciències de París.

Bibliografia

  • Carlos Sánchez del Rio. Losprincipios de la física en suevolución històrica. Instituto de España. 2004
  • E.N. Jenkins. Radioactivitad. Exedra.1982
  • European Commission. Women in Science. 2007
  • Jesús Lahera Claramonte.Introducción a la física moderna en la enseñanza secundaria. Síntesis. 1995
  • Theodore Gray.Els elements. Una exploració visual de tots els àtoms coneguts de l’Univers. IEC.2011
  • L.I. Ponomariov. Bajo el signo del cuanto. Mir-Rubiños.
  • Eva Curie .La vida heroica de Marie Curie.. Austral 1981
  • C.F. Bell i K,A. Lott. Un esquema moderno de la química inorgànica. Alhambra.1968
  • Agustín Udias Vallina.Historia de la Física. De Arquímedes a San Agustín. Síntesis. 2004
  • Rita Levi Montalcini. Las pioneras. Critica. 2011).
  • Sartori. Enric. Histoire des Femmesscientifiques de l’antiquité au XXèsiècle. Ploneditions

Recursos Web

  • EARLY NUCLEAR PHYSICS

http://cwp.library.ucla.edu/articles/EARLYNPC.HTML

  • Ida Noddack, Marguerite Perey, and Berta Karlik

http://cwp.library.ucla.edu/articles/ELEM399.HTML

  • IrèneJoliot-Curie

http:/es.wikipedia.org/wiki/Ir%C3%A8ne_Joliot-Curie

  • Siglo XX- Irène Curie-Joliot

htpp://mujeresquehacenhistoria.blogspot.co

  • Siglo XX- Irène Curie-Joliot

htpp://mujeresquehacenhistoria.blogspot.com/sear…

  • IrèneJoliot-Curie

http:/es.wikipedia.org/wiki/Ir%C3%A8ne_Joliot-Curie

  • Femmes scientifiques célèbres

http:/newscientist.ulb.ac.be/divers/fcelebres_en.htm

  • 86 eminent Physicists

http://cwp.library.ucla.edu/dev/86.html

  • Les científiques del segle XX, els premis Nobel

http://www.edualter.org/material/mujer/nobel.htm

  • Dones premis Nobel

http://www.cientec.or.cr/equidad/modelos.html

http://www.fecyt.es/fecyt/docs/tmp/-470214525.pdf

  • Desvelada la correspondencia entre Marie Curie y sus hijas.

http://www.lavanguardia.com/ciencia/20110105/54098092888/desvelada-la-correspondencia-entre-marie-curie-y-sus-hijas.html

Pepa Alabort / María Alcaraz
Departament de Geografia i Història / Departament de Filosofia

 

Ya han llegado a nuestro instituto los estudiantes y las profesoras de la Goethe-Schule de Wetzlar (Alemania). Estarán con nosotros hasta el lunes 14 de mayo realizando un intenso programa de actividades.

PROGRAMA

Domingo 6 de mayo

19 h.: llegada a Alicante

Lunes 7 de mayo

8-10.45 h.: trabajo en  la Biblioteca

10.45 h.: presentación en la sala de profesores

11.05-14 h.: paseo por Alcoy y visita al Ayuntamiento (profesoras acompañantes: Violeta Blanquer y Montse Albert)

14.10-15 h.: clase de música (Jesús Martínez)

Martes 8 de mayo

8-19 h.: visita a Valencia

Miércoles  9 de mayo

8-10.45 h.: trabajo en  la Biblioteca

11.05-14.10 h.: visita al Refugio de Cervantes y visita a la exposición del 75 aniversario del Hospital “Sueco-Noruego” (Mª Carmen Calabuig)

Jueves 10 de mayo

8-10 h.: trabajo en la Biblioteca

10-18 h.: visita y comida en Carrícola (Biodivers / Espai d’art mediambiental)

Viernes 11 de mayo

8-8.55 h.: trabajo en la Biblioteca

9.30 h.: entrevista en Radio Alcoi (Cadena SER)

Entrevista_Radio Alcoy Cadena SER_Hoy por hoy 11_05_2012

11.05 h.: evaluación de las actividades con el Director

12 h.: conferencia de Àngel Beneito

13.05 h.: clase de castellano (Ana Gisbert)

14.10 h.: exposición de trabajos

Sábado  12 de maig

Día libre con las familias

Domingo 13 de mayo

Día libre con las familias

Lunes 14 de mayo

Despedida

NOTA DE PREMSA DE L’AJUNTAMENT D’ALCOI

Fax 96 553 71 85 Tel. 96 553 71 34

Tenen entre 15 i 18 anys i procedeixen de la localitat de Wetzlar

Estudiants alemanys visiten Alcoi en un intercanvi amb l’IES Andreu Sempere

Un grup format per 11 estudiants d’entre 15 i 18 anys i 2 professores del centre educatiu Goethe Schule de la localitat de Wetzlar, prop de Francfort, es troben a Alcoi durant aquesta setmana gràcies a un intercanvi amb l’IES Andreu Sempere de la nostra ciutat.

Aquest matí els estudiants, acompanyats de dues professores de l’institut alcoià, han visitat l’Ajuntament, on han estat rebuts pel Regidor d’Educació Manolo Gomicia. Aquest els ha donat la benvinguda, els ha fet una breu introducció sobre la història i la societat alcoiana, i els ha desitjat una bona estada. L’Ajuntament ha obsequiat els estudiants amb material promocional sobre els valors turístics d’Alcoi i informació sobre la gastronomia, la història, el patrimoni i els atractius de la ciutat.

Aquest és el cinqué curs consecutiu en què els instituts alcoià i alemany organitzen l’intercanvi, si bé abans l’Andreu Sempere durant cinc anys més havia organitzat també programes semblants amb un altre centre d’Alemanya. Els estudiants alcoians ja van visitar Wetzlar el mes de febrer, i ara els alemanys tornen la visita allotjant-se als domicilis dels propis alumnes de l’Andreu Sempere. Durant l’intercanvi, a més, els estudiants han tingut ocasió de treballar el tema de la sostenibilitat amb els seus companys d’altre país.

El Regidor d’Educació Manolo Gomicia amb els estudiants i les professores de la Goethe-Schule de Wetzlar i l’IES Andreu Sempere d’Alcoi

http://www.pagina66.com/2012/05/07/cul-edualemanys-a-alcoi/

Pep Vañó Piedra
Departament de Física i Química

 

El domini de l’òptica medieval  arribava, sota la influència de la tradició antiga, des de l’Òptica pròpiament dita en sentit modern, considerada en els seus aspectes: geomètric, físic, fisiològic i psicològic, fins la perspectiva i diversos problemes de Meteorologia, Astronomia i Física General.

En l’Edat Mitjana tan sols els àrabs feren estudis sobre òpticaja que una de les branques de la medicina islàmica més desenvolupada fou l’estudi de les malalties dels ulls per la qual cosa s’interessaren especialment per la seua anatomia i fisiologia. Els físics àrabs entenien la diòptrica en el sentit de “pas de la llum a través dels cossos transparents”,  a posar les primeres pedres envers la fundació de l’òptica moderna. El cristal·lí indicà la manera d’usar lents de cristall o vidre per ampliar la imatge o per llegir, especialment els vells. En les lents tenim la primera prolongació de l’aparell ocular humà.

Les traduccions d’Aristòtil a l’àrab foren múltiples i molt primerenques, no és gens estrany quela seua filosofia exercirà una influència importantíssima en tots els camps del saber i en concret a l’àmbit de la Física.La seua psicologia, com ja hem assenyalat abans, conceptua als òrgans dels sentits com elements passius en els processos de percepció i per això l’extraemissionisme no té cabuda en el seu sistema. Així, doncs, els aristotèlics àrabs desenvoluparen una ferotge crítica a les teories extraemissionistes en les seues diverses versions : euclídea i estoica.

Desprès de la invasió bàrbara, Europa entra en l’Alta Edat Mitjana (segles V-XI) en el que es  considera el període més fosc de la seua història. La cultura es refugia en els monestirs, mentre la societat civil es desentén d’aquests temes. Hi ha un tebi intent de ressuscitar les arts i les ciències en el regnat de Carlomagne, que invita a la seua cort als religiosos  dels utatel lloc adequat per preservar la cultura clàssica, però les corts bizantines estaven en franca regressió intel·lectual. Durant la invasió de Constantinoble durant la IV Croada en 1204, s’arrasa i  se saqueja la ciutat , a més de tancar els minsos intercanvis culturals entre ambdues comunitats cristianes.

Tanmateix, a l’Europa dels segles  XI i XII es passa per un període de prosperitat: l’afebliment dels senyors feudals afavorí el centralisme dels monarques, el floriment de l’agricultura, el comerç i la indústria  propicien un considerable increment demogràfic, nous gremis neixen al voltant de les ciutats i , l’aparició de burgesos i mercaders  propicià la seua la pertinença a les classes dirigents. Inclús l’educació sofreix canvis. A partir del segle XII la nova onada de noves traduccions féu que el format de les escoles existents en els claustres monacals quedaren obsoletes. Els estudiants i professors promoveren noves associacions d’estudi. Una de les primeres fou la de Bolonya (1150). Però, a principis del segle XIII sortiren com a rovellons: Palència (1208), París, Pàdua, Montpellier, Oxford, Cambridge, Alcalá de Henares, Salamanca, Valladolid, Toulouse, Nàpols, Salern entre les principals seguides en el segle  XIV per les de Coimbra, Avignon, Pisa, Florència, Colònia, Heidelberg, Praga o Cracòvia. Aquesta explosió  fa que els erudits de l’època s’interessen per altres cultures com la bizantina i l’àrab.

La Universitat de Cambridge, la Universitat de Salamanca i la Universitat de Bolonya: tres universitats prestigioses que eduquen desde fa segles.

Per altra banda, l’ús generalitzat de l’energia hidraúlica i eòlica en molins i tallers, suposa una

petita revolució industrial. Amb grans ventalls hidraúlics  o mecànics s’aconsegueixen altes temperaturas capaces de fondre el ferro a fi d’obtenir noves armes i vidres per cristal·leries i vitralls. Les serres mecàniques mogudes hidràulicament s’usen per aserrar troncs per la contrucció de vaixells i molins de paper. L’aparició de noves tecnologies produeix una simbiosi amb la ciència desconeguda fins aleshores.

Saber àrab. Escola de traductors de Toledo

A més a més, Sicília i mitja Espanya estan sota el domini de cultures islàmiques estabilitzades que són transmissores de la cultura clàssica.La transmissió d’eixos sabers es produeix en dues grans onades. La primera, entre els segles X i XI, fou una irradiació entre els indrets islàmics a Europa. La selecció d’obres fou un tant erràtica i les traduccions més bé mediocres, ja queles dificultats  de comprensió s’obviaven traduint terme a terme, transliterant els  tècnics. Aragó fou un dels punt de contacte entre al-Andalus i els regnes cristians, i per aquells indrets anava Gerbert d’Aurillac aprenent les regles de l’àbac i l’ús de l’astrolabi.

La segona onada  en els segles XII i XIII fou més sistemàtica i de major qualitat. Espanya era el centre més important pel que respecta a les fonts àrabs, mentre que Sicília ho era respecte a les gregues. En el segle XII  es donà en  la reconquesta de Toledo la confluènça de manuscrits i grups bilingües de mozàrabs, mudéjars,  jueus,i llatins que vessaven en col·laboració de l’àrab al llatí passant pel romanç. Entre els jueus destaca Joan de Sana, i entre els llatins, Domingo Gundisalvo que traduí el Liber algorismi de Khwarizmi, i Gerad de Cremona, que féu més de la meitat de totes les traduccions de fonts àrabs.

En el segle XIII, el bisbe Rodrigo Jiménezimpulsà les traduccions toledanes per la seua presumpta utilitat per combatre intel·lectualment a l’infidel  i de Gran Breatanya  arribaren Alfred de Sareshel i Miquel Escoto. Els reis d’Aragó , Jaume II iPere IV el Cerimoniòs, promocionaren també algunes traduccions, però el més important fou Alfons X el Savi, qui a mitjans del XIII recuperà l’astronomia amb els Llibres del saber d’astronomia ( més d’una dotzena de tractatso adaptacions de tractats àrabs) i les Taules alfonsines, també d’origen àrab, que milloraven les d’Azarquiel. Gràcies a tot això, es pogué estudiar en romanç el tractament de les esferes celestes.

Alfons X el Savi (1252-1284)

Els senyors feudals afavoriren el centralisme dels monarques, el floriment de l’agricultura, el comerç i la indústria  propicien un considerable increment demogràfic, nous gremis neixen al voltant de les ciutats i , l’aparició de burgesos i mercaders  propicia la seua  pertinença a les classes dirigents. Inclús l’educació sofreix canvis, ja que a les escoles existents en els claustres monacals s’afegixen escoles ciutadanes, sovint depenets de les Seus(Grant, 1991; Lindberg, 1983).En el segle XII es funden les grans Universitats de de Bolonya (1150), París, Oxford,

Cambridge, Alcalá de Henares i Salamanca. Aquesta explosió  fa que els erudits de l’època s’interessen per altres cultures com la la bizantina i l’àrab.

Canon de Medicina.Gerard de Cremona

Detall del Llibre X, capítol 7, d’una traducció del segle XIII de l’Almagest traduïda de l’àrab al llatí a Espanya  l’any 1175 per Gerard de Cremona. Aquesta imatge il·lustra  el model cinemàtic de Ptolemeu per al moviment dels planetes superiors – Mart, Júpiter i Saturn.

Plató ja era conegut des dels inicis de l’era cristiana en donar lloc a l’escola agustiniana, no així Aristòtil que suposà un revulsiu per la ciència i la filosofia medievals. La seua claredat de pensament i la coherència del seu sistema, desllumbraren tan a Albert Magne com a Tomàs d’Aquí .Després de la seua lectura decidiren que era possible compaginar fe i raó, argumentant que la veritat i la religió deuen ésser complemantàries. A partir d’eixos anys la Universitat de París es centra en l’obra d’Aristòtil i Averroes, mentre  que les d’Oxford i Cambridge ho fan amb la la tradició  neoplatònica de Sant Agustí.

Aquestes escoles de pensament condicionaren l’evolució de la ciència, com un apèndix més dels seus sistemes filosòfics, la qual cosa suposa un lastre molt pesant. En allò referit a l’òptica, hi ha poques figures rellevants que hereten les errades de les antigues concepcions. Les referències de París són Averroes i Aristòtil que en aquesta disciplina aboquen a una via morta, mentre que Oxford i altres recullen el testimoni d’Alhacen formant-se l’escola dels Perspectivistes. Després es produeix un llarg parentesi de quatre segles fins l’arribada de Kepler.

Al-Kindi ( 801-866)

Al-Kindi ( 801-866). Adaptà el cosmos aristotèlic a l’Islam  transformant el “primer motor” segons idees monoteistes. Féu el primer motor responsable o causa directa de tot el que passa a la natura mijantçant la noció de radiació. Segons al-Kindi tot el cosmos és connectat casualment per una xarxa de radiacions que omplen l’espai.

Aquesta xarxa connecta el primer motor amb les seues criatures, però també aquestes entre si. Com que la majoria de les radiacions són invisibles, moltes encara les desconeixem. Les medicines radien els seus efectes, i també ho fan els imants. Les influències astrològiques són un altra manifestació d’asquesta xarxa de  radiacions. D’altres radiacions sorgeixen de les imatges que pot formar el nostre esperit, o la nostra veu d’aquí la força dels encanteris. En particular, al-Kindi va capgirar la teoria  de la visió d’Euclides i Ptolemeu, tot convertint llur con de raigs que surten  de l’ull en una piràmide de radiació enviada pels objectes visibles i rebuda per l’ull. La discussió detallada de la teoria òptica d’al-Kindi la féu Alhacen.

Ibn Sahl (c.940-1000) fou un matemàtic de la cort de Baghdad. Al voltant de 984 escriví un tractat En els espills i lents ardents, en el qual  descrivia com la llum blanca incident es corba en les lents i espills esfèrics dirigint-se cap al focus. Descobrí una llei de la refracció matemàticament equivalent a la Llei de Snell.

Averroes, Abu I-Walid ibn Rusd, (Còrdova 1126-1198)

Averroes, Abu I-Walid ibn Rusd, (Còrdova 1126-1198) disipà amb seus escrits l’antiga idea que els raigs lluminosos surten  del’ull i féu aportacions importants a l’òptica en general.

Cap a l’any 1000 d.C. i seguint les  teories d’Alhacen, els monjos  de l’Edat Mitjana desenvoluparen les anomenades “pedres per llegir”. Possiblement eren de cristall de roca o de alguna de les anomenades pedres semiprecioses (possiblement beril·li). Estaven tallades en forma semiesfèrica i augmentaven la letra.

Pedres de llegir

Ibn Sina, Avicena ( 980-1037). Filòsof  i  físic iraní, teoritzà que la percepció de la llum és deguda a l’emissió de partícules per la font lluminosa, per la qual cosa la velocitat de llum deuria ser finita.

Ibn Sina, Avicena ( 980-1037)

<<Si un espill posseïra ànimaveuria la imatge que es forma en ell>>

Avicena suggested that light is emitted from the eyes and unites with the luminous air. Avicenna stated “Now it is established in the sciences that no knowledge is acquired save through the study of its causes and beginnings, if it has had causes and beginnings; nor completed except by knowledge of its accidents and accompanying essentials”.

Crítica de l’extraemissionisme

Seran Avicena i Averroes els dos filòsofs àrabs que amb major rigor defendran les tesis aristotèliques sobre el procés de visió; sotmetran  per això a crítica la física extramissionista que subjau en els corrent euclídea i estoica.

A) Refutació de la teoría euclídea de la visió

A fi de pendre en consideració totes les alternatives presents a l’esquema euclidí, Avicena considera quatre maneres d’entendre’l:

  1. La substància emesa per l’ull radialment és de naturalesa corpòria i contínua i mitjancant ella s’estableix el contacte entre l’ull i l’objecte visible.
  2. Allò que s’emet des de l’ull de l’observador és una substànciacontínua que fa contacte amb l’objecte deslligant-se d’aquell.
  3. La substància emesa des de l’ull consta de raigs separats que  toquen a l’objecte  tan sols en certs punts del mateix.
  4. La substància corpòria no estableix cap contacte amb l’ull visible.

Per Avicena resulta absurd suposar que quelcom tan petit com l’ull puga emetre una substància material contínua capaç d’omplir una semiesfera tan àmplia com la que visualitzen el nostres ulls. Per altra banda eixa emissió material, d’acord amb el principi general de dos cossos , no poder ocupar simultàniament el mateix lloc, deurà agranar l’aire existent entre l’objecte vist i el focus emissor. Per Avicena tal possibilitat li resulta absurda. Al seu juí,  a més està el fet que siga la base del con visual la que percep la grandària i forma de l’objecte impedeix d’explicar perquè els objectes més allunyats ens resulten més petits (dotar de contingut físic a la teoria euclídea la inhabilita, doncs, per explicar la perspectiva).

La tercera de les  versions, que és en realitat la més propera a les idees d’Euclides, té, des del punt de vista d’Avicena, la dificultat que en percebre els raigs tan sols allò que toquen, l’observador tan sols veurà les zones on aquests raigs cauen i deixarà de veure aquells on els raigs no incideixen; el cos tan sols serà, així, percebut parcialment (….). Per altra banda i, com a conseqüència de la impossibilitat d’existència del buit, Avicena s’interroga en aquests termes: “Si els raigs visuals penetren dins l’aigua- ja que veïem a través d’ella creant passadissosque abans no existien, com és que no augmenta el volum del líquid a causa de l’addició de la substància corpòria dels raigs visuals?”.

B) Refutació de la teoria gal·lènica de la visió

D’acord amb la seua conceptualització, els partidaris de la teoria recolzen que els raigs emesos per l’ull no perceben directament l’objecte visible sinó que utilizen el medi transparent- aire o qualsevol altre- que hi ha entre l’observador i l’objecte observat, com el seu instrument.El medi transparent, doncs, adquireix una nova disposició o estat de tensió que , a juí d’Avicena, resulta imposible perquè aixó implicaria que tal estat seria comparti per tots aquells que en eixe moment estigueren observant l’objectei, així: “les persones de vista afeblida veurien millor si s’agruparen (…..) i un home de poca vista veuria amb més nitidesa si estiguera prop d’un altre la visió del qual és més potent (…) Constatem que un home de vista afeblida no millora la seua visió unit-se a altres amb millor vista  a molts altres que també tinguen la vista afeblida. Aquesta opinió és per tant falsa”.

La conversió del medi en “quelcom” distint-bé siga transmissor de les impressions visuals a cada individu concret o bé la  prolongació de l’òrgan visual que sent-per l’acció del pneuma és amplament criticada per Avicena en el seu tractat Kitab al-Shifa en el qual conclou que la teoria galènica cal rebutjar-la per redundant.

C) Reafirmació de la teoria aristotélica

En el llibre que acabem d’esmentar,  Avicena afirma: “al igual que altres sensibles no són percebuts perquè quelcom s’extén des dels òrgans dels sentits cap a ells i el troba o s’uneix a ells o els envia un missatger, la visió no té lloc com conseqüència que siga emès un raig, d’una o d’altra manera i, l’abast a l’objecte sinó a causa de què la forma de l’objecte arriba a la vista transmessa pel medi transparent”.

Avicena accepta en tots els seus extrems la versió exposada per Aristòtil en el tractat A prop de l’Ànima però la porta més lluny tractant d’incorporar allò més atractiu que té la teoria euclídea: el seu llenguatge matemàtic, i per això no dubta en afirmar el següent: l’ull és com un espill i, l’objecte visible és com l’objecte que es reflecteix un espill per mediació de l’aire o d’altre cos transparent; i quan la llum incideix sobre l’objecte visible, projecta la imatge de l’objecte sobre l’ull (…). Si un espill posseira ànima, veuria la imatge que es forma sobre ell. Pot resultar interessant analitzar l’explicació que Avicena fa del canvi de tamany dels objectes  amb la distància utilitzant aquesta idea de què la visió s’obté com a conseqüència de la reflexió especular, per primera vegada, és fa ús de l a matemàtica en una teoria introemissionista.

Un objecte situat en HD imprimirà una imatge en AB, sobre la superfície de l’ull; si el mateix objecte es trasllada a la imatge a l’ull es restringuirà a l’arc TY, menor que AB: (….) I tot allò que es forma sobre un arc menor es veurà també menor; per tant la imatge  de l’objecte col·locat en KZ és menor. Més endavant escriurà: És estrany que la gent que defensa la teoria dels raigs ( que emana de  l’ull) parle també de l’angle ( format a l’ull per l’objecte visible) ; perquè aquest angle tan sols resulta útil quan la imatge va cap a l’ull però no quan la vista avança cap a l’objecte. Avicena recolza, doncs, que sols  la teoria introemissionista d’Aristòtil és consistent amb el tractament geomètric del procès de la visió furtant-li a l’extraemissionisme la seua arma més poderosa i atractiva.

Ibn-Al-Haitham. Alhacen (965-1039)

El  coloretjat segell  emés per Pakistà porta la seua teoria de reflexió de la llum, dibuixada per ell mateix

En el món àrab el principal estudí d’aquesta ciència ha sigut el del físic egipcí Ibn-Al-Haitham. Alhacen (965-1039). Nascut  a Bàssora, a Irak. Es traslladà a el Caire que aleshores era el centre del món islàmic i un gran centre d’aprenentatge. La seua competència matemàtica arriba a oïdes del califa Fatimid que el cridà a la seua cort. Haitham féu moltes contribucions incloent-hi el projecte de contrucció d’un embassament en el riu Nil per evitar les períodiques  crescudes i inundacions de les seues ribes. Fou moltes centúries després quan es construí la famosa presa d’Assuan i es realitzà el somni d’Alhazen.

Tot desenvolupant l’esquema d’al-Kindi, Alhacen va crear una ciència òptica amb força novetats conceptuals, tant pel que fa a la teoria de la llum com a la teoria de la visió. Tot adoptant el model geomètric d’Euclides i Ptolomeu, Alhacen va liquidar definitivament la noció de raig visual, substituint-lo pel raig de llum. Segons Alhacen, la llum és una substància que es mou rectilíniament i que pot ser modificada per les formes dels objectes materials. Després d’oferir una descripció de l’ anatomia de l’ull bàsicament correcta, atorgà el rol protagonista en la recepció dels raigs de llum a l’humor cristal·lí. Era l’òrgan col·locat més centralment i més protegit, tenia la màxima transparència i la textura i aparença més nobles.

Fisiologia de l’ull humà per Alhacen

Tots els punts dels objectes visibles emeten raigs de llum en totes direccions, Podria ser que aquests raigs s’interferissin mútuament en creuar-se?. La formació d’imatges darrere de forats petits demostra que aquest no és el cas. Com és que els innombrables raigs que rep cada punt del cristal·lí no es confonen entre sí ? Com és que l’ull percep clarament els objectes, si cada punt del cristal·lí rep raigs d’una infinitud de punts visual? La resposta d’Alhacen és que només els raigs que incideixen verticalment en el cristal·lí són visualment eficaços. L’argument per demostrar-ho és llarg, però es pot resumir dient que, anàlogament amb el cas de la incidència mecànica ( quan un projectil colpeja una superfície), l’efecte més gran es produeix quan la incidència és perpendicular.

Dotat d’un fort espèrit crític, qüestiona l’excessiu servilisme als autors grecs. En la seua obra “Apòries contra Ptolemeu” afirma el següent :

“El cercador de la veritat no és un que estudia els escrits dels antics i seguint la seua disposició natural posa en ells tota la seua confiança, sinó més bé, el que sospita la seua fe en ells i qüestiona allò que presenten. És el què se sotmet sols a arguments i demostracions i no als dits d’un home la naturalesa del qual n’està carregada de tot tipus d’imperfeccions i deficiències. Així , l’obligació del que investiga els escrits dels filòsofs, si cerca aprendre la veritat, és fer-se enèmic de tot allò que llegeix, i aplicant la seua ment als continguts, atacar-los des de tots els angles”.

La seua obra principal, el Kitäb al-manazïr, fou traduïda al llatí amb el títol, De aspecttibus i Opticae thesaurus Alhazeni arabis (Sobre els aspectes i Compendi d’Òptica de l’àrab Alhacen), exercí una influència determinant en el desenvolupament d’aquesta disciplina fins al segle XVII, inspirant directament a tots els que s’interessaven per l’òptica teòrica i experimental al món àrab i occidental.

Al-Kindi i Alhacen influiren fortament en Robert Grosseteste (c. 1168-1253), Sant Bonaventura ( c.1217-1274) i Roger Bacon ( 1219-1292) i sobretot, Vitel·lió (c. 1237-1290) l’obra del qual Perspectiva conté una bona taula de refracció entre altres encerts.

Fruit d’aquest interés per l’òptica fou l’aparició de les ulleres per a la correcció de defectes visuals a finals del segle XIII.  El perfeccionament en la construcció de lents i les seues aplicacions continuà en els segles següents. Al segle XVI s’usava la cambra obscura com una lent per augmentar la lluminositat i la nitidesa de la imatge.

Fins a 1610, amb la publicació de la Diòptrica de Kepler, no aparegué una inspiració realment nova. L’obra d’Ibn al-Haytham es presenta, doncs, com l’aportació més original i fecunda relitzada en el domini de l’Òptica abans del segle XVII, i el seu autor pot considerar-se amb tota justícia com un dels principals representants de la física teòrica i experimental durant el període medieval.

Diguem, per últim, que Ibn al-Haytham resolgué mitjançant la intersecció d’una hipèrbola i un cercle el cèlebre “ problema d’Alhacen”: la determinació del punt de contacte d’un raig lluminós que ha d’unir dos punts externs a un espill circular ( i que estan en el seu mateix pla), després de reflectir-se per la circumferència.

 Se li considera un dels creadors de l’òptica. Inventà la cambra fosca, que consisteix en una cambra  o capsa obscura que té en una de les  seues parets un petit orifici. En la paret oposada es forma una imatge invertida dels objetes exteriors. Aquest aparell és l’antecessor de la moderna càmera fotogràfica.

(a) Cambra fosca d’Alhacen per observar eclipsis de Sol

b) Cambra fosca de Cardano amb una lent biconvexa

(c) Cambra fosca rèflex de Joan Zahn

(d) Càmera fotogràfica de Daguerre amb lent, diafragma i placa fotogràfica

Construí espills parabòlics com els que ara s’usen en els moderns telescopis i estudià les seues propietats d’enfocament. Alhazen remarcà la importància del pla d’incidència, corregint a Euclides i Ptolomeu, que sempre havien utilitzat el pla de l’espill, per establir les lleis generals de reflexió d’espills plans i corbats. Proposà també algunes lleis de la refracció, però no arribà a la llei del sinus, i tractà la capacitat d’augment de les lents esfèriques.També considerà el fenomen de l’arc de Sant Martí com causat per l’efecte de la llum en les gotes d’aigua a l’atmosfera. Alhacen barrejà el punt de vista matemàtic amb l’experimental, realitzant observacions amb espills

Kamal al-Din al-farisi ( 1267-1319)

Kamal al-Din al-Farisi’s autograf manuscript  d’Optics, Tanqih al-Manazir, 1309 A.D., Adilnor’s Collection.

L’anatomia de l’ull,  per Kamal al-Din al-Farasi, basada en una idea d’Ibn al-Haitham

El seu treball sobre òptica motivà una preguntaque li va fer sobre refracció de la llum  el seu mestre, al-Shirasi, astrònom i matemàtic, sobre la refracció de la llum. Li va aconsellar que consultara el llibre d’Òptica d’Ibn al-Haytham (Alhacen), i Farisi féu un profund estudi d’aquest tractat

Farisí és conegut per donar la primera explicació matemática satisfactòria de l’arc de Sant Martí, i una explicació de la naturalesa dels colors que va reformar la teoria d’Alhacen. Elaborà un model on el raig de llum del Sol es refracta dues vegades a la gota d’aigua, reflectint-se una o més vegades entre les dues refraccions. Verificà aquesta hipòtesi a través d’una ampla experimentació amb una esfera transparent plena d’aigua i una cambra fosca.

La seua recerca es basava en les investigacions teòriques de diòptrica dutes a terme a l’anomenada Esfera Ardent en la tradició d’Ibn Sahl i Alhacen.

Escrivia en el seu llibre, la revisió de l’òptica, que va utilizar un gran recipient de vidre clar de forma esférica, ple d’aigua, a fi d’estudiar experimentalment a gran escala el model d’una gota de pluja. Es col·loca llavors aquesta esfera dins d’una cambra fosca. Es projecta la llum sobre l’esfera i a través d’assajos i observacions detalladles de les reflexions i refraccions de la llum es comprova que els colors de l’arc de Sant Martí són fenomens de descomposició de la llum.

La seua investigació tingué ressonàncies en els estudis del seu contemparani Teodoric de Freiberg (sense cap contacte entre ells; tot i que tots dos es basaven en l’herència d’Alhacen) i posteriorment els experiments de Descartes i Newton.

Coneixement d’òptica en temps d’Alhacen (any 1000). Pot veure’s a l’esquema espills còncaus que concentren la llum solar, espills plans, l’arc de San Martí i la refracció de la llum, a l’observar les cames tortes de l’home a l’estany

 A la figura s’observa també que eran conegudes la reflexió i la refracció de la lum: es veu un home front a un espill i un altre dins d’un estany, al qual se li veuen les cames tortes.S’obseva també l’arc de sant Martí entre els núvols. Leonardo da Vinci, coneixent  la tradició d’Arquímedes, dissenyà almenys set màquines per a tallar espills de gran tamany i radi de curvatura, però probablement mai construí una d’aquestes màquines.

Actualment, per a concentrar la llumsolar en una petita zona s’empren molts espills plans petits, orientats en la direcció desitjada.

 La tradició compta que Arquímedes defensa la  seua ciudat natal, Siracusa, emprent espills còncaus de gran radi de curvatura (ustoris), per tal de concentrar la llum del Sol sobre  els vaixells enemics i així cremar-los.

La imposibilitat de cremar veles de vaixells amb lents és difícil d’explicar. Cal enfocar una lent d’enorme  grandària a uns centenars de metres de distància amb respecte a les veles durant un cert temps. Aquest temps depèn ,sobre tot, del diàmetre de la lent, perquè el Sol ens dóna com a màxim 400 watts per metre quadrat d’intensitat. El problema de veritat seria convèncer als capitans de les galeres romanes que les  deixaren absolutament immòbils en el mar durant molt de temps, per tal que els siracusans pogueren apuntar-los bé. Per suposat, harien de  romandre quiets no en qualsevol lloc, sinó a una distància exacta de la lent, o bé navegar en un cercle de radi exactament igual a eixa distància al centre de la lent. El problema de veritat seria  aconseguir enfocar una lent de gran pes i mantenir-la estable, a més a més, polir una lent tan gran no estava a l’abast  d’Arquímedes que ni tan sols fou capaç de fabricar unes ulleres.

Alguns historiadors diuen que Arquímedes aconseguí cremar una flota de naus romanes que es dirigien a invadir Siracussa usant varis espills ustoris

Bibliografia

Fisica. 2n de Batxillerat . SM. 2009

Introduccion a los conceptos y teorías de las ciencias físicas. Gerald Holton. Reverté. 1993

La ciencia de la luz . Investigación y Ciencia. Monográfic.

Llum i color. IEC. Monografies de la secció de ciències.2001

Historia general firmaments i el Sol de las ciencias. La Edad Media. Orbis.1988

Historia de la física. De Arquímedes a Einstein.Agustín Udías Vallina Síntesis.2004

Historia de la Ciencia: De San Agustín a Galileo/2. Siglos XIII-XVII. A.C. Crombie. Alianza Universidad. 1987

Los principios de la física en su evolución histórica. Carlos Sánchez del Rio. Instituto de España. 2004

Historia de la Ciencia. Carlos Solís y Manuel Sellés. Espasa. 2007

U.A. Departament d’Òptica / Anatomia i Farmacologia. Guió de la pràctica: ÒPTICA GEOMÈTRICA: REFLEXIÓ, REFRACCIÓ I LENTS.

The Feynman Lectures on Physics. Fondo Educativo Interamericano. 1971

Marcelo Alonso.Física. Volumen II. Interacciones y campos.  Fondo Educativo Interamericano. 1976

Cours de Phisique Genérale.Optique. Tome IV . D.Sivoukhine. Mir 1991

El canon científico. Jose Manuel Sánchez Ron. Crítica.2005

Alhacén. El Arquímedes árabe. Ricardo Moreno. Nivola

Paralipòmens a Vitel·lió : els orígens de l’òptica moderna. Kepler, Johannes.

IEC 2010

Historia de la astronomía. G. Abetti. FCE.1992

Historia Social de la ciencia.John D. Bernal. Península.1968

Un breu recorregut per l’òptica.Vicent Climent Jordà. Universitat Jaume I. Lliçó inagural del curs 2007/ 08

La Nueva Ilustración. Ciencia, Tecnologia y Humanidades en un mundo interdisciplinar.  José Manuel Sánchez Ron. Ediciones Nobel. 2011

Fundamentos de óptica. Bruno Rossi. Reverté.1978

Ciencia y filosofía en la Antigüedad. Benjamin Farrington. Ariel. 1984

Grandes experimentos científicos. Rom Harré. Labor. 1986

Discurso del método, dióptrica, meteoros i geometría. R. Descartes. Alfagura.1981

Òptica. I.Newton. Alfaguara. 1977

Source Book in Physics. W.F. Magie. Harvard University Press. 1963

Great experiments in Physics. M.H. Shanon. Dover .1987

Fisica. Tipler,P.A.Volum 2. Reverté.1994

Charlas sobre la refracción de la luz. Tarásov, L ; Tarásova, A. Mir.1985

Física conceptual. Paul G. Hewitt. Pearson.1999

De Arquímedes a Einstein.Los diez experimentos más bellos de la física.  Manuel Lozano Leyva.Mondadori.2005

Jesús Martínez Vargas

Departament de Música


Durant la Conferència General UNESCO de 2011, la comunitat internacional va proclamar la data del 30 d’abril com Dia Internacional del Jazz.

La primera jornada commemorativa s’acaba de celebrar en diversos llocs del món com Paris, New Orleans o New York. L’objectiu de les actuacions musicals, els debats i les classes magistrals realitzades per artistes reconeguts del panorama jazzístic internacional ha estat sensibilitzar el públic sobre el paper de la música de jazz com eina educativa i motor per la pau, la unitat, el diàleg i la cooperació entre els pobles.

Per la seua part, governs, organitzacions de la societat civil, institucions educatives i ciutadans implicats en la promoció de la música de jazz han aprofitat aquesta oportunitat per promoure la idea de que no sols es tracta d’un estil musical sinó que aquesta música també contribueix a la construcció de societats més inclusives.

Us deixe una mostra de vídeos que exemplifiquen com aquesta música d’esclaus en els seus orígens parla avui en dia  “un llenguatge de la llibertat que és comprensible per totes les cultures”, tal i com diu Irina Kokova directora general de la UNESCO.

 

 

 

Més informació

http://www.unesco.org/new/es/unesco/events/prizes-and-celebrations/celebrations/international-days/international-jazz-day/

International Jazz Day [Programa d’actes]

JazzDay 2012 at UNESCO [Galeria de fotos]