Mengchen Kressy de Aufeisi
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Familiares, ¿han visto el recién estrenado "Oppenheimer" en China?
La película ha sido ampliamente elogiada por respetar la historia en muchos aspectos y restaurar muchos detalles en su lugar.
Pero la única parte donde apareció Einstein fue adaptada por el director Nolan.
En la historia, aunque Einstein no aparece muchas veces ni durante mucho tiempo, juega un papel clave como mentor y confidente de Oppenheimer.
En un episodio, Oppenheimer encuentra a Einstein junto a un lago con datos y le pregunta si la reacción en cadena del bombardeo atómico destruiría todo el planeta .
Hoy ya sabemos que la respuesta es no, pero para los científicos de la época esto era una apuesta sobre el destino de la humanidad.
……
Históricamente, de hecho hubo una figura parecida a un mentor al lado de Oppenheimer, y él y Oppenheimer también tuvieron esa conversación junto al lago.
Pero este hombre no era Einstein, sino otro físico , Arthur Compton .
En la foto de grupo más famosa del mundo de la física, "Foto de la conferencia Solvay de 1927", Compton se sienta en el centro de la segunda fila.
Ese mismo año ganó el Premio Nobel de Física por su descubrimiento experimental del efecto Compton que lleva su nombre y por su confirmación de la naturaleza partícula de la radiación electromagnética.
En el debate sobre la mecánica cuántica de aquella época, Compton no pertenecía a la escuela de Copenhague de Bohr ni se unió al campo de oposición encabezado por Einstein, sino que era una escuela experimental: no hacía cola y sólo se centraba en los resultados experimentales .
Aunque no es tan famoso como las figuras teóricas de la foto grupal, Compton es en realidad una figura clave en todo el Proyecto Manhattan.
Después de la guerra, continuó siendo un experimentalista e hizo más contribuciones al mundo. Las luces de las calles y los badenes que vemos hoy están todos relacionados con él.
Comencemos con la perspectiva de Compton y revisemos cómo los científicos confirmaron que el mundo no sería destruido durante el nacimiento de la bomba atómica.
No se debe subestimar la posibilidad de tres entre un millón
Antes de que se construyera la bomba atómica, los científicos del Proyecto Manhattan descubrieron un riesgo muy grave:
La explosión de la bomba atómica se basa en la fisión nuclear, pero con la alta temperatura generada por la explosión, los núcleos más ligeros, como el hidrógeno, pueden fusionarse en núcleos más pesados y liberar mucha energía, tal como sucede en el sol.
En julio de 1943 , Oppenheimer llevó este tema a Compton para su discusión.
Fue Compton quien recomendó encarecidamente a Oppenheimer que estuviera a cargo de todo el plan. Los ejecutivos de alto nivel creían que Oppenheimer carecía de experiencia en gestión, pero a Compton le gustó la familiaridad de Oppenheimer con el diseño de la bomba.
Compton luego recordó sus preocupaciones de esta manera:
Si el hidrógeno puede fusionarse, ¿qué pasa con el hidrógeno del agua de mar? ¿Una bomba atómica detonaría todo el océano? El nitrógeno en el aire también es inestable, aunque algo mejor que el hidrógeno...
Especulan que si esto inicia una reacción en cadena incontrolable, tanto los océanos como la atmósfera se incendiarán .
Muchos años después, Compton le dijo a la conocida escritora y premio Nobel Pearl Buck que "es mejor aceptar la esclavitud de los nazis que correr el riesgo de correr el telón final para la humanidad " .
Pero de todos modos, los nazis también estaban trabajando en sus propias armas nucleares, por lo que Compton y Oppenheimer no tuvieron más remedio que intentar cuantificar los riesgos mientras intentaban quitar la bomba primero.
Al final, Compton decidió que no continuaría con el Proyecto Manhattan si los cálculos demostraban que las probabilidades de que la Tierra fuera destruida por una bomba atómica excedían tres entre un millón .
Esta historia fue publicada más tarde por Pearl Buck en la edición de 1959 de Us Weekly.
Posteriormente, el resultado calculado fue inferior a este número y el plan continuó.
En un archivo desclasificado, resumieron los cálculos relevantes en ese momento, que también utilizaron los logros anteriores del Premio Nobel de Compton:
No importa a qué temperatura se caliente, es imposible que la atmósfera se encienda y se produzca una reacción en cadena. Incluso para una bomba supernuclear con un volumen superior a 1.000 metros cúbicos, la teoría de la dispersión de Compton proporcionará garantías de seguridad adicionales.
Entre ellos, la dispersión Compton se refiere a la colisión entre electrones y fotones de alta velocidad, y la transferencia de energía de electrones a fotones consumirá el calor necesario para la reacción en cadena.
El momento llegó dos años después.
El 16 de julio de 1945 se llevó a cabo la primera prueba nuclear humana con el nombre en código "Trinity" en el desierto de Nuevo México, Estados Unidos.
A pesar de la seguridad de los resultados calculados, cuando ocurrió la explosión, algunos de los testigos no pudieron evitar preocuparse.
La luz es más rápida que el sonido, antes de escuchar la explosión, la silenciosa luz blanca es la única protagonista, en la película Nolan también utilizó una técnica silenciosa para expresar esta escena.
Emilio Segrè, el físico italiano responsable de medir el nivel de radiación gamma, admitió más tarde: "Lo que más me impresionó fue la luz abrumadoramente brillante... Estaba cerca de Fermi en el momento de la explosión... Por un momento temí el "Una explosión, aunque ya sabía que era imposible, encendería la atmósfera y destruiría el planeta".
Fue también esta prueba nuclear la que hizo que Oppenheimer pronunciara su cita más famosa:
Ahora soy la muerte, la destructora de mundos.
La prueba nuclear "Trinity" utilizó una bomba atómica a base de plutonio.
En el plan de ese momento, tanto el uranio como el plutonio podían usarse para fabricar bombas atómicas, pero la tasa de utilización de material de las bombas a base de uranio era baja y su poder no era tan bueno como el de las bombas a base de plutonio.
El uranio-238 se puede convertir en plutonio-239 mediante bombardeo de neutrones, pero el plutonio producido de esta manera es sólo una pequeña parte y los dos deben separarse.
Compton fue responsable de construir reactores nucleares que convierten uranio en plutonio y de encontrar formas de separar el plutonio del uranio.
Al final, el "Little Boy" lanzado primero sobre Hiroshima era una bomba a base de uranio que nunca antes se había probado.
El "hombre gordo" lanzado sobre Nagasaki era la bomba a base de plutonio de la que estaba a cargo Compton.
A lo largo del Proyecto Manhattan, Compton jugó un papel clave en la planificación inicial, recomendando a Oppenheimer a cargo, construyendo el reactor y, finalmente, recomendando el uso de la bomba atómica en Japón.
Si bien la película le da a Einstein su papel para darle más dramatismo, hay otras contribuciones menos conocidas a la vida de Compton que vale la pena explorar.
El descubrimiento de una hipótesis optoelectrónica gana el Premio Nobel
Compton nació en una familia de eruditos, su padre era el presidente de la Universidad de Worcester y su madre fue nombrada "Madre de América" en 1939.
Además, hay dos hermanos mayores en la familia Compton, y los tres son estudiantes de doctorado de la Universidad de Princeton.
El hermano mayor, Carl Compton, y el segundo hermano, Wilson Compton, fueron presidentes del MIT y de la Universidad Estatal de Washington, respectivamente.
Entre ellos, el hermano mayor, Carl, también está estrechamente relacionado con el Proyecto Manhattan.
△ Compton (izquierda) y su hermano mayor Carl
Volvemos al propio Compton, quien en 1916, con 24 años, obtuvo su doctorado.
Después de graduarse, trabajó por primera vez como profesor de física en la Universidad de Minnesota, pero no eligió continuar trabajando en el campo de la física, sino que se fue a trabajar a Westinghouse.
Compton mejoró la lámpara de sodio allí , y nuestra farola de luz amarilla común es una lámpara de vapor de sodio.
También desarrolló instrumentos de aviación para el Cuerpo de Señales del Ejército de EE. UU. durante la Primera Guerra Mundial.
Pero Compton no olvidó su intención original por esto. Todavía tenía un profundo amor por la física. En 1919, Compton fue al Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge en Inglaterra para continuar sus estudios y regresó al campo de la física.
Los mentores de Compton también son figuras muy conocidas: Rutherford, que propuso el modelo de estructura atómica, y GP Thomson, que ganó el Premio Nobel por sus experimentos de difracción de electrones.
△ Rutherford (izquierda) y GP Thomson
Allí estudió la dispersión y absorción de los rayos gamma , lo que sentó las bases para el posterior descubrimiento del efecto Compton.
En el experimento de dispersión de rayos gamma, Compton descubrió que algunos fenómenos no podían explicarse con la teoría de aquel momento.
Esta pregunta permaneció en la mente de Compton, quien después de regresar a los Estados Unidos se dedicó a los experimentos de dispersión de rayos X.
Así se produjo el logro más famoso de Compton: el descubrimiento del efecto Compton .
El efecto Compton confirmó experimentalmente la hipótesis optoelectrónica de Einstein. Este logro también fue muy elogiado por Einstein.
Descubrió que después de que algunas sustancias dispersan los rayos X, aparecerá luz con una longitud de onda más larga (frecuencia y menor energía) en la luz dispersada.
Al mismo tiempo, Compton también encontró una relación cuantitativa entre la luz incidente y la longitud de onda de la luz dispersada:
(Entre ellos, Δλ es la diferencia entre la longitud de onda incidente λ0 y la longitud de onda de dispersión λ, h es la constante de Planck, c es la velocidad de la luz, m es la masa en reposo de los electrones y φ es el ángulo de dispersión) .
Al principio, Compton intentó explicarlo con la teoría electromagnética clásica, pero pronto descubrió que era tan inexplicable como el fenómeno de los rayos gamma.
Entonces pensó en la teoría cuántica de la luz de Einstein, que reveló con éxito el secreto detrás del fenómeno desde la perspectiva de la colisión de fotones y electrones.
Es este descubrimiento el que verifica la naturaleza partícula de la luz (onda electromagnética) y la dualidad onda-partícula .
Después de eso, la voz que dudaba y negaba la teoría cuántica de la luz desapareció en el círculo académico.
En 1927, Compton ganó el Premio Nobel de Física por este logro .
En la década de 1930, la dirección de la investigación de Compton cambió silenciosamente y comenzó a estudiar los rayos cósmicos .
△ En 1933, Compton y sus alumnos estudiaron los rayos cósmicos.
La gente de aquella época ya conocía su existencia, pero qué tipo de materia son los rayos cósmicos siempre ha sido un misterio sin resolver.
Compton y otros investigadores viajaron a muchos rincones del mundo y finalmente descubrieron que los rayos cósmicos son un 15% más fuertes en los polos que en el ecuador.
En última instancia, Compton propuso que los rayos cósmicos consisten en partículas cargadas en lugar de fotones, como especulaban Millikan et al., y esto encajaba muy bien con el fenómeno observado.
Además de estudiar física, también es inventor.
Después de que terminó la Segunda Guerra Mundial en 1946, Compton regresó a la Universidad de Washington y se desempeñó como noveno presidente de la escuela.
Después de ocho años como presidente, Compton, de 62 años, se retiró de la Universidad de Washington en 1954, pero continuó enseñando hasta 1961.
Durante este período, Compton también descubrió otra identidad de sí mismo: un inventor.
La invención del badén de Compton pasa a la historia junto con la dispersión de rayos X y los rayos cósmicos.
En ese momento, el transporte en los Estados Unidos había comenzado a crecer y el número de automóviles en propiedad había alcanzado un cierto nivel.
Compton, como director, también estaba molesto por el tráfico aleatorio en el campus.
Anteriormente, para resolver el problema de seguridad de los peatones que cruzaban la calle, algunos lugares elevaban la acera en la calle para lograr el propósito de reducir la velocidad del automóvil.
Pero este método traerá peligro cuando el vehículo acelere.Al final, después de repetidas investigaciones, Compton diseñó un badén "joroba" compuesto por baches con pendientes para solucionar este problema.
Desde entonces, este badén se ha aplicado en todo Estados Unidos y se ha convertido en el creador de los badenes modernos.
En 1962, esta leyenda del círculo de la física murió en Berkeley, California, EE. UU., a la edad de 69 años.
Para conmemorar a Compton, la NASA le puso su nombre al observatorio de rayos gamma, una estrella que le pertenecía apareció en el Celebrity Walk en St. Louis y había un cráter Compton (que lleva el nombre de él y su hermano) en la luna... …
△ Observatorio Compton de Rayos Gamma
Una cosa más
Creo que ya ha comprendido la historia y los logros de Compton, pero es posible que aún tenga una pregunta sobre Oppenheimer:
En la historia real, ¿Oppenheimer reconoció a Einstein?
La respuesta es saberlo, pero la relación entre ambos es diferente a la descrita en la película.
En su autobiografía, Oppenheimer escribió:
Aunque conocía a Einstein desde hacía veinte o treinta años, no nos convertimos en colegas y amigos íntimos hasta la última década de su vida.
Traducción:
[1]https://nautil.us/the-day-oppenheimer-feared-he-might-blow-up-the-world-355603/
[2]https://www.insidescience.org/manhattan -project-legacy/atmosphere-on-fire
[3]http://large.stanford.edu/courses/2015/ph241/chung1/docs/buck.pdf
[4]https://thebulletin.org/2015/07 /trinity-now-and-then
[5]https://en.wikipedia.org/wiki/Arthur_Compton
[6]https://www.sinoconcept.co.uk/purchasing-guides/everything-about-speed-bumps /que-es-el-reductor-de-velocidad/quién-inventó-los-reductores-de-velocidad/