n 1946, dos científicos en los Estados Unidos, trabajando independientemente, describieron un fenómeno físico-químico basado en las propiedades magnéticas de ciertos núcleos del sistema periódico. Este fenómeno se denominó Resonancia Magnética Nuclear o NMR.
Ambos científicos, Edward M. Purcell y Felix Bloch, fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1952 [⇒ Bloch, Hanson, Packard 1946, ⇒ Purcell, Torrey, Pound 1946].
Figura 20-05: Edward M. Purcell (1912-1997).
Purcell (Figura 20-05) nació en Illinois (EE.UU.) y estudió en la Universidad de Purdue, Indiana. Tras un año de investigación en la Universidad Técnica de Karlsruhe (Alemania), trabajó en el Instituto de Tecnología de Massachusetts.
El descubrimiento de la absorción de la resonancia magnética nuclear tuvo lugar apenas terminada la II Guerra Mundial, cuando era Profesor de Física en la Universidad de Harvard. Su artículo al respecto apareció en el “Physical Review” a principios de 1946, al igual que la publicación de Bloch (Figura 20-06)
Figura 20-06:
Los títulos de los trabajos de Purcell y Bloch: El artículo de Purcell llegó a la revista Physical Review en la Nochebuena de 1945, la breve comunicación de Bloch llegó cuatro semanas más tarde, en enero de 1946.
Bloch (Figura 20-07) nació en Zúrich y enseñó en la Universidad de Leipzig hasta 1933, cuando emigró a los EE.UU., naturalizándose en 1939. Se unió a la facultad de la Universidad de Stanford en Palo Alto en 1934 y se convirtió en el primer director del CERN en Ginebra en 1962. Murió en Zúrich en 1983.
Figura 20-07: Felix Bloch (1905-1983).
Tanto Purcell como Bloch fueron protagonistas de la interacción entre Europa y EE.UU.
Bloch y Purcell no eran los únicos científicos que trabajaban en este campo. Los años veinte habían sido estruendosos e inflacionistas, pero también extremadamente fructíferos en ciencia.
En 1924, Wolfgang Pauli (1900-1958) sugirió la posibilidad de un espín nuclear intrínseco. Un año después, George Eugene Uhlenbeck (1900-1988) y Samuel A. Goudsmit (1902-1978) introdujeron el concepto de electrón giratorio. Dos años más tarde, Pauli y Charles Galton Darwin (1887-1962) desarrollaron un marco teórico para injertar el concepto de espín del electrón en la nueva mecánica cuántica desarrollada el año anterior por Erwin Schrödinger (1887-1961) y Werner Heisenberg (1901-1976).
Pauli, Uhlenbeck y Goudsmit se fueron a trabajar a Estados Unidos. Los británicos se quedaron en Gran Bretaña, en aquella época. Esta evolución continuó en la década de 1930.
Figura 20-08: Otto Stern (1888-1969).
Figura 20-09: Walther Gerlach (1889-1979).
Tras un trabajo inicial de marcapasos, en 1933, Otto Stern (Figura 20-08) -junto con Walther Gerlach (Figura 20-09)- fue capaz de medir el efecto del espín nuclear mediante la desviación de un haz de moléculas de hidrógeno (el llamado efecto Stern-Gerlach). Stern recibió el Premio Nobel de Física de 1943 "por su contribución al desarrollo del método de los rayos moleculares y su descubrimiento del momento magnético del protón."
Figura 20-10: Isidor Isaac Rabi (1899-1989).
A principios de la década de 1930, el laboratorio de Isidor Isaac Rabi (Figura 20-10) en la Universidad de Columbia en Nueva York se convirtió en un importante centro de estudios relacionados.
Figura 20-11: Cornelis Jacobus Gorter (1907-1980).
La investigación de Rabi tuvo éxito, pero sólo con la visita de Cornelis Jacobus Gorter (Figura 20-11) de los Países Bajos en septiembre de 1937 pudieron finalmente medir el momento magnético nuclear. Gorter había intentado experimentos similares anteriormente y había fracasado (Figura 20-12).
Figura 20-12:
Comienzo del artículo de Gorter (1942).
Varios años después, Gorter fue el primero en utilizar el término resonancia magnética nuclear en la publicación sobre sus experimentos fallidos que apareció en los Países Bajos devastados por la guerra en 1942, atribuyendo la acuñación de la frase a Rabi [⇒ Gorter 1942].
Figura 20-13:
Comienzo del artículo de Rabi sobre su primera observación de la resonancia magnética nuclear (1938). En una nota a pie de página menciona lo en deuda que está con Gorter y su idea de cómo realizar el experimento.
Tras la visita de Gorter, Rabi tomó sus sugerencias sobre los experimentos, los modificó y pudo observar experimentalmente la resonancia. Esto condujo a la publicación de "Un nuevo método de medición del momento magnético nuclear" en 1938 [⇒ Rabi 1938].
En algún momento de sus carreras, muchos científicos europeos valoraron la posibilidad de emigrar a EE.UU., talvez muchos aun lo hacen. Algunos de los que lo han hecho permanecen allí y otros regresan. Prácticamente no hay movimiento en sentido opuesto. Las razones históricas fueron diferentes antes y después de la II Guerra Mundial. Antes de la guerra, la mera supervivencia para muchos dependía de la emigración o, en otros casos, se relacionaba con necesidad política. La atracción de la Estatua de la Libertad hizo que muchos científicos se radicaran en el oeste.
La Segunda Guerra Mundial tuvo una gran influencia en la investigación — y en su interrupción. Alemania, por ejemplo, el país líder en ciencia y medicina en aquella época, abandonó la carrera en la década de 1930. El avance definitivo llegó con Bloch y Purcell en 1946 y durante las décadas siguientes la RMN se desarrolló en una amplia gama de aplicaciones.
Tras la guerra, los centros para investigación eran más atractivos en EE.UU. que en Europa, debido a que el sistema académico estadounidense era — y en parte aun es — más flexible que las estructuras universitarias europeas — y las circunstancias económicas eran mejores tanto para la investigación como a nivel personal.
Sin embargo, lejos de allí, en el centro de la Llanura de Europa del Este se hicieron importantes contribuciones a la resonancia magnética nuclear.
Figura 20-14: Lev V. Shubnikov | Лев В. Шубников (1902-1937).
Uno de los contribuidores fue Lev Vasiljevich Shubnikov (Лев Васильевич Шубников — Figura 20-14), un físico experimental. Estudió Física en el Instituto Politécnico de Leningrado, donde se licenció en 1926.
A continuación fue enviado al Laboratorio Criogénico de Leiden, en los Países Bajos. En aquella época, el Laboratorio de Leiden era el único del mundo que disponía de helio líquido. Shubnikov fue el primero en observar la penetración gradual de un campo magnético en algunos superconductores: el sello distintivo de la superconductividad de tipo II.
A su regreso en 1930, su experiencia en Leiden le permitió dirigir el Laboratorio Criogénico del recién creado Instituto Físico-Técnico Ucraniano de Járkov.
El Laboratorio disponía de hidrógeno líquido en 1931 y de helio líquido en 1933, lo que fue posible en parte gracias a la ayuda de Wander de Haas, de Leiden; él proporcionó a Shubnikov el material y los dispositivos necesarios que no eran disponibles en la URSS en aquella época. Una de las líneas centrales de actividad del laboratorio fue la investigación de la superconductividad [⇒ Shubnikow 1935]. Durante estos años Shubnikov en cooperación con Boris G. Lazarev también midió un momento magnético de protón [⇒ Schubnikow 1937].
En plena Gran Purga durante la época de Stalin, Shubnikov, junto con varios colegas, fue condenado por "crímenes" y ejecutado el 10 de octubre de 1937. En abril de 1957 fue rehabilitado a título póstumo por el Tribunal Militar Supremo.
Figura 20-15: Yevgeni K. Zavoisky | Евгений К. Завойский (1907-1976).
La resonancia del espín electrónico (REE) fue descubierta en la Universidad de Kazán en Tartaristán por Yevgeni K. Zavoisky (Евгений Константинович Завойский — Figura 20-15) hacia el final de la guerra [⇒ Zavoisky 1945].
En 1941 había intentado por primera vez detectar la RMN, pero al igual que Gorter fracasó. Después, en enero de 1944, consiguió registrar señales de ESR. Las grabó en películas de celuloide y también las copió a mano en el cuaderno de laboratorio (Figura 20-16a). Publicó su descubrimiento primero en su tesis en 1944 y luego en un breve artículo a principios de 1945 (Figura 20-16b).
Figura 20-16a:
Imágenes de las primeras señales de REE tal como fueron copiadas de la pantalla del oscilógrafo de Zavoisky en 1944 (Fuente: Laboratorio Conmemorativo de Yevgeni K. Zavoisky en la Universidad del Estado de Kazán).
Figura 20-16b:
Publicación de Zavoisky en marzo de 1945: "Resonancia Magnética del Espín en Paramagnetismo" (traducción al español) en la cual menciona a Gorter.
|
|
|---|