De la teoría a la realidad: Redescubren en un museo el único experimento planificado, diseñado y construido por Einstein

 

En su larga y fructífera carrera como físico teórico, Albert Einstein también quiso realizar algunos experimentos para probar sus teoría

El experimento, con el que Albert Einstein publicó tres artículos, ha sido hallado en el museo Ampère casi por casualidad.

Mientras Alfonso San Miguel y Bernard Pallandre sacaban del almacén aquella barra metálica no podían contener su entusiasmo. Al fin tenían en sus manos una pieza única que había estado perdida durante años. Junto al objeto, cartas y fotografías antiguas mostraban la importancia histórica del descubrimiento. Quién les iba a decir que, guardado en una caja sin inventariar del museo, se encontraría el primer y único experimento científico que el conocido físico Albert Einstein planteó, diseñó, construyó, y con el que publicó tres artículos.

Casi 110 años después de que Einstein llevase a cabo esos experimentos, el dispositivo se encontraba en las manos del director y del voluntario del museo Ampère. “Todo comenzó prácticamente por casualidad”, nos cuenta Alfonso San Miguel, Catedratico de Física en la Universidad de Lyon, en una entrevista telefónica.

El exprofesor de secundaria de física y voluntario del museo Bernard Pallandre estaba inventariando material del almacén cuando topó con una caja que contenía fotos de Einstein, Wander Johannes de Haas, cartas, y un dispositivo.  En ese momento, comenzó una investigación que les llevó más de 4 años para asegurar la veracidad del instrumento y, sobre todo, comprender cómo había llegado hasta allí.

POR QUÉ ES IMPORTANTE ESTE DESCUBRIMIENTO

El instrumento que acababan de encontrar estaba diseñado para probar la existencia de las corrientes moleculares de Ampère. Esta hipótesis planteada por André-Marie Ampère a principios del siglo XIX trataba de responder a la pregunta de cómo dos objetos tan distintos como son los imanes permanentes y las corrientes eléctricas podían crear campos magnéticos. Según su hipótesis, existían unas corrientes que viajaban entre las moléculas sin resistencia.

Con el hallazgo del electrón en 1897 por J. J. Thomson, la comprensión de lo que eran la materia y la electricidad cambiaron radicalmente. Los avances llevaron al desarrollo del modelo atómico de Bohr, en el que los electrones giran alrededor del núcleo del átomo en órbitas estables. En esta época de cambios tan fundamentales, Albert Einstein y Wander Johannes de Haas decidieron montar un dispositivo con el que poder demostrar la existencia de las corrientes de Ampère.

ENCANDILADO POR LA FÍSICA EXPERIMENTAL

La mayoría conocemos a Albert Einstein por su genialidad en el campo de la física teórica. Gracias a su mente prodigiosa, realizó importantes avances en la comprensión del universo entre los que se incluyen los postulados de relatividad general y especial, el movimiento browniano y el efecto fotoeléctrico. Este último, lo cimentaría como uno de los grandes científicos de todos los tiempos, ya que gracias a él, le galardonaron con el Premio Nobel de Física en 1921.

Sin embargo, en su larga y fructífera carrera como físico teórico, también quiso realizar algunos experimentos para probar sus teorías. Como confesó en unas cartas dirigidas Michele Besso, un íntimo amigo que trabajó con él en la oficina de patentes, cuando cumplió los 35 años estaba comenzando a sentirse realmente interesado por la física experimental.

Debido a este inesperado cambio en sus intereses, Einstein comenzó a plantear experimentos con el físico Wander de Haas. Con ellos, pretendían probar que la modificación del campo magnético aplicado en un objeto ferromagnético podría interactuar con el movimiento giratorio de los electrones y, por tanto, el objeto rotaría sobre sí mismo. Ahora bien, para probarlo, tendrían que diseñar y crear un dispositivo.

EL EXPERIMENTO DE EINSTEIN-DE HAAS

El experimento consiste en una barra de hierro suspendida en el aire por un alambre muy fino. Esta barra se sitúa en el centro de una bobina de cable por la que pasa una corriente eléctrica. Según lo que se había observado en la época, la corriente que atraviesa el cable generaría un campo magnético que interactuaría con los electrones presentes barra de hierro, alineando sus momentos angulares. Es decir, como los electrones giran alrededor del núcleo, si se introducen en un campo magnético, todas las órbitas se alinearán. Ahora bien, si se invierte la corriente, los electrones tratarán de invertir su giro, lo que hará que la barra se mueva ligeramente debido a la ley de conservación del momento angular.

El resultado quedó reflejado en tres artículos publicados en 1915 y 1916, dos firmados únicamente por Einstein y el otro por los dos físicos. Por sus hallazgos, aquel fenómeno pasaría a denominarse “Efecto Einstein-de Hass”. Sin embargo, a principios de los años 20 otros físicos trataron de repetir los experimentos y se encontrar con resultados algo distintos. Tras mucha experimentación, llegaron a la conclusión de que Einstein y de Haas, aunque habían sido extremadamente cuidadosos, habrían menospreciado el efecto de ciertos factores externos al experimento.

UNA DONACIÓN INESPERADA

En 1959, Geertruida de Haas-Lorentz, la reconocida doctora en física, mujer de Wander de Haas e hija del Premio Nobel Hendrick Lorentz decidió hacer una serie de donaciones a los museos de su zona. Entre los distintos objetos se encontraban fotografías, cartas y dispositivos que tanto ella, como su marido, habían utilizado en los experimentos.

Tras la muerte de Wander en 1960, Geertruida procedió a realizar las donaciones, mayoritariamente al museo de Leiden, donde vivían ambos. De hecho, en el museo de Leiden se pueden encontrar otras partes de un dispositivo similar. Según nos informa Alfonso San Miguel, podría tratarse de piezas de repuesto para el experimento.

Sin embargo, como refleja el boletín de 1962 de la sociedad de amigos de André Marie-Ampère, un dispositivo completo que fue utilizado por Wander y Einstein fue donado íntegro al museo Ampère. Las razones no están 100% claras, pero es probable que se deba a que Wander de Haas fue miembro del comité de mecenazgo de esta sociedad desde sus inicios.

EXPUESTO Y PERDIDO

Como se observa en los boletines de noticias de la época y en las cartas del director del museo durante los años 50 y 60, el experimento fue expuesto junto con otros dispositivos físicos que estaban cambiando el mundo. Allí, rodeado de objetos como el transistor, o artículos sobre física de partículas, tenía un lugar destacado como un objeto relacionado con la física.

Sin embargo, en el expositor no se recalcaba que se trataba de una pieza original y, como nos comenta San Miguel, trascendental en la comprensión de la física moderna. Los experimentos de Einstein-de Haas sentaron la base para el descubrimiento de fenómenos físicos tan importantes como el espín del electrón (en 1928) y el inicio de la mecánica cuántica.

Tras varios años, (aunque no se puede decir con certeza cuántos ni si fueron de continuo), hace más de una década se desmontó el expositor donde se encontraba el dispositivo. En aquel momento no se contaba con un inventario electrónico, por lo que fue guardado en los almacenes del museo y allí quedó, olvidado.

En este caso, el azar o la suerte colocaron a Bernard en el sitio indicado en el momento indicado. De este modo, el único experimento planteado, diseñado y construido por Einstein ahora ocupa un lugar privilegiado en una nueva exposición que cuenta ambas historias, la del experimento y su redescubrimiento.

Font, article de Daniel Pellicer Roig per a "National Geographic"