Els rajos de la mort

De vegades, com diria el genial James Burke, els camins de la història no segueixen una línia recta sinó que serpentegen portant-nos d'un lloc a un altre de manera que és impossible predir les conseqüències. Només podem parlar quan tot ha passat. Avui us parlaré d'un d'aquests serpentejos.
 

[@more@]

La nostra història comença amb les equacions de Maxwell. Ja us vaig explicar al seu moment que aquest físic escocès havia unit l'electricitat amb el magnetisme i a tots dos amb la llum. Tot era la mateixa cosa. Era una teoria molt maca i elegant però faltava un petit detall: no havia cap evidència experimental. Qui podria creure que vivim en un Univers on les ones electromagnètiques campen per doquier? I ja se sap que els científics són (som, si em permeteu) molt nostres amb aquestes coses.

En Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) va ser un jove que va deixar els seus estudis d'enginyeria elèctrica pels de física. Va ser alumne del Helmholtz i del Kirchoff i posteriorment professor de l'Escola Politècnica de Karlsruhe, a Alemanya. Es va interessar per la teoria electromagnètica proposta pel Maxwell i va buscar la manera de generar i detectar en un laboratori aquestes ones electromagnètiques que el Maxwell havia predit.

Si el que es propagava era un camp electromagnètic i el camp magnètic era induït per un camp elèctric variable, el millor era generar espurnes entre dues esferes metàl·liques amb un voltatge molt gran, tenint d'aquesta manera un camp elèctric variable. D'altra banda, havia de fer un receptor de manera que tingués un període proper al de l'emissor.

El primer problema era obtenir un voltatge molt alt i per a això va utilitzar un rodet o bobina de Ruhmkorff. No us deixeu impressionar: és el mateix principi que fa saltar les espurnes en les bugies dels vostres cotxes.

Feta la connexió, augmentava el voltatge entre les dues esferes fins que en cert moment era prou gran com perquè saltés una espurna entre elles. En Hertz va raonar que en saltar aquestes espurnes es produiria un camp elèctric variable que, segons el Maxwell, hauria d'induir un camp magnètic, també variable. Aquests camps serien una pertorbació que caldria propagar, és a dir, deuria produir-se una ona electromagnètica. D'aquesta forma, en Hertz va construir un radiador d'ones electromagnètiques. Va veure que saltaven espurnes entre les esferes petites de manera intermitent. Us poso l'esquema del seu generador.

Generador d'ones electromagnètiques
Ara havia de detectar aquesta radiació electromagnètica emesa i per a això va construir detectors de diferents tipus. Bàsicament, una expira metàl·lica no tancada, als extrems de la qual, tenia una punta i una esfera. En Hertz va raonar també que en l'arribar les ones al detector, s'induiria en ell un camp electromagnètic que, a la vegada, generaria un corrent elèctric. Com que els extrems oberts, no hauria intensitat, sinó que apareixeria un voltatge que si arribava a ser prou gran, faria que saltessin espurnes.

I va succeir: les espurnes van saltar. En Hertz va poder detectar aquesta radiació electromagnètica fins a una distància de 15 metres. La teoria del Maxwell va quedar confirmada experimentalment. Per descomptat, va reproduir una i una altra vegada els experiments amb tota mena de variants i es va adonar que podia determinar que la longitud d'ona de la llum que provocava la petita espurna estava en el rang de l'ultraviolada i les ones que es propagaven tenien reflexió i refracció com s'esperava. Avui, en el seu honor, a les ones electromagnètiques les diem ones hetzianes.

Desgraciadament, aquest home va morir abans d'arribar als 37 anys. El seu nebot Gustav Ludwig Hertz va ser guanyador del Premi Nobel de Física de 1925, i el fill de Gustav, en Carl Hellmuth Hertz, va inventar la ultrasonografia mèdica. Una família impressionant.

Hi ha, a més, un detall que ennobleix al Heinrich Hertz. Resulta que un altre científic anomenat Oliver Heaviside (1850-1925), nascut a Londres, Anglaterra, havia adquirit a la seva joventut gran experiència pràctica com operador de telègraf i s'havia interessat també pels treballs del Maxwell i va simplificar les seves equacions com havia fet en Hertz.

Quan va presentar el seu treball a la Royal Institution no els van acceptar per la seva "falta de rigor matemàtic". En Heaviside va replicar: Bé, i què? deixaré de sopar perquè no entenc amb tot detall el procés de la digestió?. En Hertz va reconèixer al seu llibre sobre electricitat: El senyor Heaviside té la prioritat. Un gran detall d'un gran home.

Continuem. Tenim demostrat que una espurna produïda en un lloc podia fer que es generés una altra espurna en un altre lloc. Aquest detall, que pot semblar irrellevant, no va passar per alt als del Ministeri de l'Aire de Londres. És més: els va sonar a música celestial. Es van posar en contacte amb un funcionari del qual la seva dona deia que era un insípid i apagat a les poques hores del dia no dedicades al laboratori, que treballava a unes miserables instal·lacions de l'Observatori d'Investigació Atmosfèrica del Laboratori Nacional del Física i li van preguntar si era cert el rumor que els emissors de ràdio podien emetre uns "rajos de la mort" contra un avió enemic. Si no derribar l'avió, almenys, matar al pilot.

Aquest funcionari es deia Robert Alexander Watson-Watt i era descendent del famós James Watt, considerat inventor de la màquina de vapor. El Watson-Watt no tenia la resposta en aquell moment però es va posar a investigar-la immediatament amb un company d'oficina anomenat Arnold Wilkins que sabia molta més física i matemàtiques que ell. Aquest últim va fer càlculs i es va adonar que les ones emeses no tenien la suficient potència com per derribar un avió o matar al pilot, però el que sí podia aconseguir és que l'avió es transformés en un emissor.

Resulta que els metalls tenen molts electrons lliures. Si s'emetia una ona electromagnètica contra un avió, els electrons del metall que havia en ell es mourien d'un costat a un altre, convertint-se, a la vegada, en emissors. En altres paraules, que l'avió es convertia un emissor de ràdio i si construïen els detectors corresponents podria ser localitzat des de terra. Us sona un dispositiu així? Avui ho coneixem amb el nom de Radio Detection And Ranging o RADAR.

Abans però, s'havia de provar. Si els científics som molt nostres, no us dic ja els militars. Aquells individus, molt importants alguns d'ells, es van interessar per allò que en Watson-Watt els estava proposant. Per provar-lo necessitaven un potent emissor, un avió i un receptor. L'avió podia ser qualsevol de la RAF, l'emissora de ràdio qualsevol de les antenes de la BBC a Daventry (Northamptonshire) que emetien regularment i un osciloscopi com receptor que va demanar prestat a un col·lega.

A primera hora del 26 de març de 1935, un bombarder de la RAF va volar per damunt dels observadors reunits en un camp proper al transmissor de la BBC i va ser detectat a una distància de 13 km. En realitat, el molt hàbil del Watson-Watt, per assegurar-se que la demostració no fallaria, havia afegit una llarga tira de metall a l'avió; encara que no hagués fet falta. En aquell moment va dir la seva frase que ha quedat per a la posteritat: Gran Bretanya s'ha convertit de nou en una illa. Potser no van ser "rajos de la mort", però no va estar malament l'invent, oi?

I és que aquesta poderosa eina, el RADAR, va jugar un paper decisiu a la Batalla d'Anglaterra. Però deixarem les cròniques de la guerra per a altres històries.

 

Quant a omalaled

Me llamo Fernando y soy un apasionado de la ciencia y admirador de los científicos y ténicos de todas las épocas. Espero disfrutéis sabiendo un poquito más de ellos.
Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.