Werner Heisenberg
Werner Heisenberg
| Werner Heisenberg | |
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 Heisenberg en 1933 | |
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Fue el padre del neurobiólogo Martin Heisenberg y el hijo de August Heisenberg | |
También hizo contribuciones importantes a las teorías de la hidrodinámica de los flujos turbulentos, el núcleo atómico, ferromagnetismo, rayos cósmicos y partículas subatómicas, y fue instrumental en la planificación del primer reactor nuclear de Alemania Occidental en Karlsruhe, junto con un reactor de investigación en Munich , en 1957. Fue un científico principal en el proyecto de arma nuclear nazi alemán durante la Segunda Guerra Mundial. Viajó a la Copenhague ocupada, donde conoció y discutió el proyecto alemán con Niels Bohr.
Después de la Segunda Guerra Mundial, fue nombrado director del Instituto de Física Kaiser Wilhelm, que poco después pasó a llamarse Instituto Max Planck de Física. Fue director del instituto hasta que fue trasladado a Munich en 1958, cuando fue ampliado y renombrado como el Instituto Max Planck de Física y Astrofísica.
Heisenberg también fue presidente del Consejo Alemán de Investigación, presidente de la Comisión de Física Atómica, presidente del Grupo de Trabajo de Física Nuclear y presidente de la Fundación Alexander von Humboldt.
Vida y carrera
Primeros años
Werner Karl Heisenberg nació en Würzburg, Alemania, a Kaspar Ernst August Heisenberg, un profesor de lengua clásica de la escuela secundaria que se convirtió en el único profesor alemán ordentlicher (profesor ordinario) de estudios griegos medievales y modernos en el sistema universitario, y su esposa, Annie Wecklein .
Estudió física y matemáticas entre 1920 y 1923 en la Ludwig-Maximilians-Universität München y la Georg-August-Universität Göttingen . En Munich, estudió con Arnold Sommerfeld y Wilhelm Wien. En Göttingen, estudió física con Max Born y James Franck, y estudió matemáticas con David Hilbert. Recibió su doctorado en 1923, en Munich bajo Sommerfeld. Completó su Habilitation en 1924, en Göttingen bajo Born.
Como Sommerfeld tenía un interés sincero en sus estudiantes y sabía del interés de Heisenberg en las teorías sobre física atómica de Niels Bohr, Sommerfeld llevó a Heisenberg a Göttingen al Bohr-Festspiele(Festival de Bohr) en junio de 1922. En el evento, Bohr fue conferenciante invitado y dio una serie de conferencias integrales sobre la física atómica cuántica. Allí, Heisenberg se encontró con Bohr por primera vez, y tuvo un efecto significativo y continuo en él.
La tesis doctoral de Heisenberg, cuyo tema fue sugerido por Sommerfeld, fue sobre la turbulencia; la tesis discutió tanto la estabilidad del flujo laminar como la naturaleza del flujo turbulento. El problema de la estabilidad se investigó mediante el uso de la ecuación de Orr-Sommerfeld, una ecuación diferencial lineal de cuarto orden para pequeñas perturbaciones del flujo laminar. Volvió brevemente a este tema después de la Segunda Guerra Mundial.
El artículo de Heisenberg sobre el efecto Zeeman anómalo fue aceptado como su Habilitationsschrift (Tesis de Habilitación) bajo Max Born en Göttingen.
En su juventud él era un miembro y Scoutleader of the Neupfadfinder , una asociación alemana de Scouts y parte del German Youth Movement. En agosto de 1923, Robert Honsell y Heisenberg organizaron un viaje ( Großfahrt ) a Finlandia con un grupo Scout de esta asociación de Munich.Heisenberg llegó a Munich en 1919 como miembro de Freikorps para luchar contra la República Soviética de Baviera establecida un año antes. Cinco décadas más tarde, recordó esos días como una diversión juvenil, como "jugar contra policías y ladrones, etc., no era nada grave".
Carrera
Göttingen, Copenhague y Leipzig
De 1924 a 1927, Heisenberg fue un privado en Göttingen. Del 17 de septiembre de 1924 al 1 de mayo de 1925, bajo una beca de la Fundación Rockefeller de la Junta Internacional de Educación, Heisenberg fue a investigar con Niels Bohr, director del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Copenhague. Su documento seminal, Über quantentheoretischer Umdeutung se publicó en septiembre de 1925. Regresó a Göttingen y con Max Born y Pascual Jordan, durante un período de aproximadamente seis meses, desarrolló la formulación mecánica de la matriz de la mecánica cuántica. El 1 de mayo de 1926, Heisenberg comenzó su nombramiento como profesor universitario y asistente de Bohr en Copenhague. Fue en Copenhague, en 1927, cuando Heisenberg desarrolló su principio de incertidumbre mientras trabajaba en los fundamentos matemáticos de la mecánica cuántica. El 23 de febrero, Heisenberg escribió una carta al físico compañero Wolfgang Pauli, en la que describió por primera vez su nuevo principio. En su artículo sobre el principio de incertidumbre, Heisenberg usó la palabra " Ungenauigkeit " (imprecisión).
En 1927, Heisenberg fue nombrado ordentlicher Profesor (ordinarius professor) de física teórica y jefe del departamento de física en la Universität Leipzig; pronunció su conferencia inaugural el 1 de febrero de 1928. En su primer artículo publicado desde Leipzig, Heisenberg utilizó el principio de exclusión de Pauli para resolver el misterio del ferromagnetismo.
Durante el mandato de Heisenberg en Leipzig, la calidad de los estudiantes de doctorado, postgraduados e investigadores asociados que estudiaron y trabajaron con Heisenberg está atestiguada por la aclamación obtenida posteriormente por estas personas; en varios momentos.Incluyeron a Erich Bagge, Felix Bloch, Ugo Fano, Siegfried Flügge, William Vermillion Houston, Friedrich Hund, Robert S. Mulliken, Rudolf Peierls, George Placzek, Isidor Isaac Rabi, Fritz Sauter, John C. Slater, Edward Teller, John Hasbrouck van Vleck, Victor Frederick Weisskopf, Carl Friedrich von Weizsäcker, Gregor Wentzel y Clarence Zener.
A principios de 1929, Heisenberg y Pauli presentaron el primero de los dos documentos que sientan las bases de la teoría del campo cuántico relativista. También en 1929, Heisenberg realizó una gira de conferencias en China, Japón, India y Estados Unidos. En la primavera de 1929, fue profesor visitante en la Universidad de Chicago, donde dio una conferencia sobre mecánica cuántica.
Poco después del descubrimiento del neutrón por James Chadwick en 1932, Heisenberg presentó el primero de tres artículos sobre su modelo de neutrón-protón del núcleo. Fue galardonado con el Premio Nobel de Física de 1932.
En 1928, el físico matemático británico PAM Dirac había derivado la ecuación de onda relativista de la mecánica cuántica, que implicaba la existencia de electrones positivos, que luego se llamarían positrones. En 1932, a partir de una fotografía de la cámara de nubes de rayos cósmicos, el físico estadounidense Carl David Anderson identificó una pista como hecha por un positrón. A mediados de 1933, Heisenberg presentó su teoría del positrón. Su pensamiento sobre la teoría de Dirac y el posterior desarrollo de la teoría se establecieron en dos artículos. El primero, Bemerkungen zur Diracschen Theorie des Positrons (Comentarios sobre la teoría del positrón de Dirac) se publicó en 1934, y el segundo, Folgerungen aus der Diracschen Theorie des Positrons (Consecuencias de la teoría del positrón de Dirac) , se publicó en 1936. En estos documentos Heisenberg fue el primero en reinterpretar la ecuación de Dirac como una ecuación de campo "clásica" para cualquier partícula puntual de spin ħ / 2, sujeta a condiciones de cuantificación que involucran anti-conmutadores. Así, reinterpretándolo como una ecuación de campo (cuántica) que describe con precisión electrones, Heisenberg puso la materia en pie de igualdad con el electromagnetismo: como se describe mediante ecuaciones de campo cuántico relativistas que permitieron la posibilidad de creación y destrucción de partículas. (Hermann Weyl ya había descrito esto en una carta de 1929 a Einstein.)
A principios de la década de 1930 en Alemania, el movimiento Deutsche Physik era una física antisemita y antiteórica, especialmente la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. Tal como se aplica en el entorno universitario, los factores políticos tienen prioridad sobre el concepto históricamente aplicado de la capacidad académica, a pesar de que sus dos partidarios más destacados fueron los Premios Nobel de Física Philipp Lenard y Johannes Stark.
Después de que Adolf Hitler llegó al poder en 1933, Heisenberg fue atacado en la prensa como "judío blanco" por elementos del movimiento Deutsche Physik (Física alemana) por su insistencia en enseñar sobre los papeles de los científicos judíos. Como resultado, fue investigado por las SS. Esto fue por un intento de nombrar a Heisenberg como sucesor de Arnold Sommerfeld en la Universidad de Munich. El problema fue resuelto en 1938 por Heinrich Himmler, jefe de las SS. Si bien Heisenberg no fue elegido como el sucesor de Sommerfeld, fue rehabilitado para la comunidad de física durante el Tercer Reich. Sin embargo, los partidarios de Deutsche Physik lanzaron ataques despiadados contra los principales físicos teóricos, incluidos Arnold Sommerfeld y Heisenberg. El 29 de junio de 1936, un periódico del Partido Nazi publicó una columna atacando a Heisenberg. El 15 de julio de 1937, fue atacado en un diario de las SS. Este fue el comienzo de lo que se llama el Asunto Heisenberg.
A mediados de 1936, Heisenberg presentó su teoría de las lluvias de rayos cósmicos en dos documentos. Cuatro documentos más aparecieron en los próximos dos años.
En junio de 1939, Heisenberg compró una casa de verano para su familia en Urfeld am Walchensee, en el sur de Alemania. También viajó a los Estados Unidos en junio y julio, visitando a Samuel Abraham Goudsmit, de la Universidad de Michigan en Ann Arbor. Sin embargo, Heisenberg rechazó una invitación a emigrar a los Estados Unidos. No volvió a ver a Goudsmit hasta seis años después, cuando Goudsmit era el principal asesor científico de la Operación Alsos estadounidense al final de la Segunda Guerra Mundial. Heisenberg fue arrestado bajo la Operación Alsos y detenido en Inglaterra bajo la Operación Epsilon.
Matrix mechanics y el Premio Nobel
El trabajo de Heisenberg que establece la mecánica cuántica ha desconcertado a los físicos e historiadores. Sus métodos suponen que el lector está familiarizado con los cálculos de probabilidad de transición de Kramers-Heisenberg. La idea nueva principal, las matrices no conmutativas, se justifica solo por el rechazo de cantidades no observables. Introduce la multiplicación no conmutativa de las matrices por el razonamiento físico, basado en el principio de correspondencia, a pesar de que Heisenberg no estaba familiarizado con la teoría matemática de las matrices. El camino que conduce a estos resultados ha sido reconstruido en MacKinnon, 1977, y los cálculos detallados están resueltos en Aitchison et al.
En Copenhague, Heisenberg y Hans Kramers colaboraron en un documento sobre dispersión, o la dispersión de átomos de radiación cuya longitud de onda es mayor que los átomos. Mostraron que la exitosa fórmula que Kramers había desarrollado antes no podía basarse en las órbitas de Bohr, porque las frecuencias de transición se basan en espaciamientos de nivel que no son constantes.Las frecuencias que ocurren en la transformada de Fourier de órbitas clásicas agudas, por el contrario, están igualmente espaciadas. Pero estos resultados podrían explicarse por un modelo de Estado Virtual semiclásico: la radiación entrante excita la valencia, o el electrón externo, a un estado virtual del que se descompone. En un artículo posterior Heisenberg mostró que este modelo de oscilador virtual también podría explicar la polarización de la radiación fluorescente.
Estos dos éxitos, y el continuo fracaso del modelo de Bohr-Sommerfeld para explicar el problema pendiente del efecto anómalo de Zeeman, llevaron a Heisenberg a utilizar el modelo de oscilador virtual para tratar de calcular las frecuencias espectrales. El método resultó ser demasiado difícil de aplicar de inmediato a problemas realistas, por lo que Heisenberg recurrió a un ejemplo más simple, el oscilador anarmónico.
El oscilador dipolar consiste en un oscilador armónico simple, que se considera como una partícula cargada en un resorte, perturbada por una fuerza externa, como una carga externa. El movimiento de la carga oscilante puede expresarse como una serie de Fourier en la frecuencia del oscilador.Heisenberg resolvió el comportamiento cuántico por dos métodos diferentes. Primero, trató el sistema con el método del oscilador virtual, calculando las transiciones entre los niveles que produciría la fuente externa.
Luego resolvió el mismo problema tratando el término de potencial anarmónico como una perturbación del oscilador armónico y utilizando los métodos de perturbación que él y Born habían desarrollado. Ambos métodos condujeron a los mismos resultados para los primeros y complicados términos de corrección de segundo orden. Esto sugiere que detrás de los cálculos muy complicados hay un esquema consistente.
Así que Heisenberg se propuso formular estos resultados sin ninguna dependencia explícita del modelo de oscilador virtual. Para hacer esto, reemplazó las expansiones de Fourier por las coordenadas espaciales por matrices, matrices que correspondían a los coeficientes de transición en el método del oscilador virtual. Justificó este reemplazo apelando al principio de correspondencia de Bohr y a la doctrina de Pauli de que la mecánica cuántica debe limitarse a observables.
El 9 de julio, Heisenberg le dio a Born este documento para su revisión y presentación para su publicación. Cuando Born leyó el artículo, reconoció la formulación como una que podía transcribirse y extenderse al lenguaje sistemático de matrices, que había aprendido de su estudio con Jakob Rosanes en la Universidad de Breslau. Nacido, con la ayuda de su asistente y ex alumno Pascual Jordan, comenzó inmediatamente a realizar la transcripción y la extensión, y presentaron sus resultados para su publicación; el documento fue recibido para su publicación solo 60 días después del artículo de Heisenberg. Los tres autores enviaron un documento de seguimiento para su publicación antes de fin de año.
Hasta este momento, las matrices rara vez eran utilizadas por los físicos; se los consideraba pertenecientes al reino de las matemáticas puras. Gustav Mie los había utilizado en un artículo sobre electrodinámica en 1912 y Born los había utilizado en su trabajo sobre la teoría de celosía de cristales en 1921. Si bien las matrices se utilizaron en estos casos, el álgebra de las matrices con su multiplicación no entró en la imagen como lo hicieron en la formulación de la matriz de la mecánica cuántica.
En 1928, Albert Einstein nominó a Heisenberg, Born y Jordan para el Premio Nobel de Física, pero no fue así. El anuncio del Premio Nobel de Física para 1932 se retrasó hasta noviembre de 1933. Fue en ese momento que se anunció que Heisenberg había ganado el Premio de 1932 "por la creación de la mecánica cuántica, cuya aplicación ha conducido, entre otras cosas, al descubrimiento de las formas alotrópicas de hidrógeno ".
El movimiento de Deutsche Physik
El 1 de abril de 1935, el eminente físico teórico Arnold Sommerfeld, consejero doctoral de Heisenberg en la Universidad de Munich, obtuvo el estatus de emérito. Sin embargo, Sommerfeld permaneció en su silla durante el proceso de selección de su sucesor, que tomó hasta el 1 de diciembre de 1939. El proceso fue largo debido a diferencias académicas y políticas entre la selección de la Facultad de Munich y la del Reichserziehungsministerium (REM, Reich Education Ministry) y los partidarios de Deutsche Physik , que era antisemita y tenía un sesgo contra la física teórica, especialmente la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad.
En 1935, la Facultad de Munich elaboró una lista de candidatos para reemplazar a Sommerfeld como profesor ordinario de física teórica y director del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Munich. Había tres nombres en la lista: Werner Heisenberg, que recibió el Premio Nobel de Física en 1932, Peter Debye, que recibió el Premio Nobel de Química en 1936, y Richard Becker, todos ex alumnos de Sommerfeld. La Facultad de Múnich estaba firmemente detrás de estos candidatos, con Heisenberg como su primera opción. Sin embargo, los partidarios de Deutsche Physik y los elementos en el REM tenían su propia lista de candidatos, y la batalla se prolongó durante más de cuatro años. Durante este tiempo, Heisenberg fue atacado ferozmente por los partidarios de Deutsche Physik . Un ataque fue publicado en Das Schwarze Korps , el periódico de Schutzstaffel (SS), encabezado por Heinrich Himmler. En esto, Heisenberg fue llamado un "judío blanco" (es decir, un ario que actúa como un judío) a quien se debería hacer "desaparecer". Estos ataques fueron tomados en serio, ya que los judíos fueron atacados y encarcelados violentamente.Heisenberg contraatacó con un editorial y una carta a Himmler, en un intento de resolver este asunto y recuperar su honor.
En un momento dado, la madre de Heisenberg visitó a la madre de Himmler. Las dos mujeres se conocían, ya que el abuelo materno de Heisenberg y el padre de Himmler eran rectores y miembros de un club de excursionismo bávaro. Eventualmente, Himmler resolvió el asunto de Heisenberg enviando dos cartas, una al SS Gruppenführer Reinhard Heydrich y otra a Heisenberg, ambas el 21 de julio de 1938. En la carta a Heydrich, Himmler dijo que Alemania no podía permitirse perder o silenciar a Heisenberg, como lo haría él. ser útil para enseñar a una generación de científicos. Para Heisenberg, Himmler dijo que la carta vino por recomendación de su familia y advirtió a Heisenberg que hiciera una distinción entre los resultados de la investigación de física profesional y las actitudes personales y políticas de los científicos involucrados. La carta a Heisenberg fue firmada bajo el cierre "Mit freundlichem Gruß und, Heil Hitler!" (¡Con saludos amistosos, Heil Hitler! ") En general, el asunto de Heisenberg fue una victoria para los estándares académicos y el profesionalismo. Sin embargo, el nombramiento de Wilhelm Müller para reemplazar a Sommerfeld fue una victoria política sobre los estándares académicos. Müller no era un físico teórico. no publicado en una revista de física, y no era miembro de la Deutsche Physikalische Gesellschaft, su nombramiento fue considerado una parodia y perjudicial para la educación de los físicos teóricos.
Durante la investigación de las SS de Heisenberg, los tres investigadores tenían entrenamiento en física. Heisenberg había participado en el examen de doctorado de uno de ellos en la Universität Leipzig . El más influyente de los tres fue Johannes Juilfs. Durante su investigación, se convirtieron en partidarios de Heisenberg, así como en su posición frente a las políticas ideológicas del movimiento Deutsche Physik en física teórica y academia.
Segunda Guerra Mundial
En 1939, poco después del descubrimiento de la fisión nuclear, comenzó el proyecto de armamento nuclear alemán, también conocido como Uranverein (Uranium Club). Heisenberg fue uno de los principales científicos líderes en investigación y desarrollo en el proyecto.
Del 15 al 22 de septiembre de 1941, Heisenberg viajó a Copenhague ocupado por los alemanes para dar conferencias y debatir sobre la investigación nuclear y la física teórica con Niels Bohr.
El 26 de febrero de 1942, Heisenberg presentó una conferencia a los funcionarios del Reich sobre la adquisición de energía de la fisión nuclear, luego de que el ejército retirara la mayor parte de sus fondos. El Uranium Club fue transferido al Reich Research Council (RFR) en julio de 1942. El 4 de junio de 1942, Heisenberg fue convocado para informar a Albert Speer, Ministro de Armamentos de Alemania, sobre las perspectivas de convertir la investigación del Uranium Club en armas nucleares. Durante la reunión, Heisenberg le dijo a Speer que una bomba no podría construirse antes de 1945 y requeriría recursos monetarios y de mano de obra significativos. Cinco días después, el 9 de junio de 1942, Adolf Hitler emitió un decreto para la reorganización de la RFR como un entidad dependiente del Ministerio de Armamento y Municiones del Reich; el decreto designó a Reich Marshall Hermann Göring como presidente.
En septiembre de 1942, Heisenberg presentó su primer trabajo de una serie de tres partes sobre la matriz de dispersión, o matriz S, en física de partículas elementales. Los primeros dos artículos se publicaron en 1943 y el tercero en 1944. La matriz S describió solo los estados de las partículas incidentes en un proceso de colisión, los estados de aquellos que emergieron de la colisión y los estados unidos estables; no habría referencia a los estados intermedios. Este fue el mismo precedente que siguió en 1925 en lo que resultó ser la base de la formulación de la matriz de la mecánica cuántica a través del uso de observables.
En febrero de 1943, Heisenberg fue nombrado para la Cátedra de Física Teórica en la Friedrich-Wilhelms-Universität (hoy, Humboldt-Universität zu Berlin). En abril, se aprobó su elección a la Preußische Akademie der Wissenschaften (Academia de Ciencias de Prusia). Ese mismo mes, movió a su familia a su retiro en Urfeld cuando el bombardeo aliado aumentó en Berlín. En el verano, despachó al primero de su personal en el Kaiser-Wilhelm Institut für Physik a Hechingen y su ciudad vecina de Haigerloch, en el límite del Bosque Negro, por las mismas razones. Del 18 al 26 de octubre, viajó a los Países Bajos ocupados por los alemanes. En diciembre de 1943, Heisenberg visitó la Polonia ocupada por los alemanes.
Del 24 de enero al 4 de febrero de 1944, Heisenberg viajó a la Copenhague ocupada, después de que el ejército alemán confiscara el Instituto de Física Teórica de Bohr. Hizo un corto viaje de regreso en abril. En diciembre, Heisenberg dio una conferencia en Suiza neutral. La Oficina de Servicios Estratégicos de los Estados Unidos envió al ex catcher de Grandes Ligas y agente de OSS Moe Berg para asistir a la conferencia con una pistola, con órdenes de disparar a Heisenberg si su conferencia indicaba que Alemania estaba a punto de completar una bomba atómica. Heisenberg no dio tal indicación, por lo que Berg decidió no dispararle, una decisión que Berg describió más tarde como su propio "principio de incertidumbre".
En enero de 1945, Heisenberg, con la mayor parte del resto de su personal, se trasladó desde el Kaiser-Wilhelm Institut für Physik a las instalaciones en el Bosque Negro.
Club de Uranio
En diciembre de 1938, los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann enviaron un manuscrito a Naturwissenschaften informando que habían detectado el elemento bario después de bombardear uranio con neutrones y Otto Hahn concluyó un estallido del núcleo de uranio;Simultáneamente, Hahn comunicó estos resultados a su amiga Lise Meitner, quien en julio de ese año huyó a los Países Bajos y luego se fue a Suecia.
Meitner y su sobrino Otto Robert Frisch interpretaron correctamente los resultados de Hahn y Strassmann como fisión nuclear. Frisch lo confirmó experimentalmente el 13 de enero de 1939. Frisch junto con Rudolf Peierls, para entonces ambos en Gran Bretaña, posteriormente escribieron el memorándum de Frisch-Peierls y se unieron al proyecto British Tube Alloys.
Paul Harteck fue director del departamento de química física de la Universidad de Hamburgo y asesor del Heereswaffenamt (HWA, Army Ordnance Office). El 24 de abril de 1939, junto con su asistente de enseñanza Wilhelm Groth, Harteck se puso en contacto con el Reichskriegsministerium (RKM, Ministerio de Guerra del Reich) para alertarlos sobre el potencial de las aplicaciones militares de las reacciones nucleares en cadena. Dos días antes, el 22 de abril de 1939, después de escuchar un coloquio de Wilhelm Hanle sobre el uso de la fisión de uranio en una Uranmaschine (máquina de uranio, es decir, reactor nuclear), Georg Joos, junto con Hanle, notificó a Wilhelm Dames, en el Reichserziehungsministerium (REM, Ministerio de Educación del Reich), de potenciales aplicaciones militares de la energía nuclear. La comunicación fue dada a Abraham Esaau, jefe de la sección de física del Reichsforschungsrat (RFR, Reich Research Council) en el REM.El 29 de abril, un grupo, organizado por Esaú, se reunió en el REM para analizar el potencial de una reacción en cadena nuclear sostenida.
El grupo incluía a los físicos Walther Bothe, Robert Döpel, Hans Geiger, Wolfgang Gentner (probablemente enviado por Walther Bothe), Wilhelm Hanle, Gerhard Hoffmann y Georg Joos; Peter Debye fue invitado, pero no asistió. Después de esto, Joos, Hanle y su colega Reinhold Mannfopff iniciaron un trabajo informal en la Universidad Georg-August de Göttingen; el grupo de físicos fue conocido informalmente como el primer Uranverein (Uranium Club) y formalmente como Arbeitsgemeinschaft für Kernphysik . El trabajo del grupo se suspendió en agosto de 1939, cuando los tres fueron llamados a entrenamiento militar.
El segundo Uranverein comenzó después de que el Heereswaffenamt (HWA, Army Ordnance Office) exprimiera el Reichsforschungsrat (RFR, Reich Research Council) fuera del Reichserziehungsministerium (REM, Ministerio de Educación del Reich) y comenzara el proyecto oficial de energía nuclear alemana bajo los auspicios militares. El segundo Uranverein se formó el 1 de septiembre de 1939, el día en que comenzó la Segunda Guerra Mundial, y tuvo su primera reunión el 16 de septiembre de 1939. La reunión fue organizada por Kurt Diebner, asesor del HWA, y se celebró en Berlín. Los invitados incluyeron a Walther Bothe, Siegfried Flügge, Hans Geiger, Otto Hahn, Paul Harteck, Gerhard Hoffmann, Josef Mattauch y Georg Stetter. Poco después, se realizó una segunda reunión e incluyó a Klaus Clusius, Robert Döpel, Werner Heisenberg y Carl Friedrich von Weizsäcker. También en este momento, el Kaiser-Wilhelm Institut für Physik (KWIP, Instituto Kaiser Wilhelm de Física, después de la Segunda Guerra Mundial el Instituto Max Planck de Física), en Berlín-Dahlem, fue colocado bajo la autoridad HWA, con Diebner como el director administrativo , y comenzó el control militar de la investigación nuclear.
Cuando era evidente que el proyecto de energía nuclear no contribuiría decisivamente a poner fin al esfuerzo bélico en el corto plazo, el control del KWIP fue devuelto en enero de 1942 a su organización central, el Kaiser-Wilhelm Gesellschaft (KWG, Kaiser Wilhelm Society , después de la Segunda Guerra Mundial el Max-Planck Gesellschaft), y el control del proyecto HWA fue entregado al RFR en julio de 1942. El proyecto de energía nuclear a partir de entonces mantuvo su designación kriegswichtig (importante para la guerra) y la financiación continuó de los militares. Sin embargo, el proyecto de energía nuclear alemán se dividió en las siguientes áreas principales: producción de uranio y agua pesada, separación de isótopos de uranio y Uranmaschine (máquina de uranio, es decir, reactor nuclear). Además, el proyecto se dividió esencialmente entre varios institutos, donde los directores dominaban la investigación y establecían sus propias agendas de investigación. El personal y las instalaciones dominantes fueron los siguientes:
- Institut für Physik (Walther Bothe) del Kaiser-Wilhelm Institut für medizinische Forschung(KWImF, Instituto Kaiser Wilhelm de Investigación Médica),
- Instituto de Química Física (Klaus Clusius) en la Universidad Ludwig Maximilian de Munich,
- HWA Versuchsstelle (estación de prueba) en Gottow (Kurt Diebner),
- Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie (Otto Hahn),
- Departamento de Química Física (Paul Harteck) de la Universidad de Hamburgo,
- Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik (Werner Heisenberg),
- Segundo Instituto de Física Experimental (Hans Kopfermann) en la Universidad Georg-August de Göttingen,
- Auergesellschaft (Nikolaus Riehl), y
- II. Physikalisches Institut (Georg Stetter) en la Universidad de Viena.
Heisenberg fue nombrado director en residencia del KWIP el 1 de julio de 1942, ya que Peter Debye todavía era director oficial y estaba de licencia en los Estados Unidos; Debye había ido de licencia ya que era ciudadano de los Países Bajos y se había negado a convertirse en ciudadano alemán cuando la HWA tomó el control administrativo de KWIP. Heisenberg todavía tenía su departamento de física en la Universidad de Leipzig donde Robert Döpel y su esposa Klara Döpel trabajaron para el Uranverein . Durante el período en que Kurt Diebner administró el KWIP bajo el programa HWA, se desarrolló una considerable animosidad personal y profesional entre Diebner y el círculo interno de Heisenberg: Heisenberg, Karl Wirtz y Carl Friedrich von Weizsäcker.
El punto en 1942, cuando el ejército renunció a su control del proyecto de energía nuclear alemán, fue el punto culminante del proyecto en relación con el número de personal dedicando tiempo al esfuerzo. Solo había unos 70 científicos trabajando en el proyecto, y unos 40 dedicaban más de la mitad de su tiempo a la investigación de la fisión nuclear. Después de esto, el número de científicos que trabajan en la fisión nuclear aplicada disminuyó drásticamente. Muchos de los científicos que no trabajan con los principales institutos dejaron de trabajar en la fisión nuclear y dedicaron sus esfuerzos a un trabajo más apremiante relacionado con la guerra.
Con el tiempo, el HWA y luego el RFR controlaron el proyecto de energía nuclear alemán. Las personas más influyentes en el proyecto fueron Kurt Diebner, Abraham Esau, Walther Gerlach y Erich Schumann. Schumann fue uno de los físicos más poderosos e influyentes en Alemania.Schumann fue director del Departamento de Física II en la Universidad Frederick William (más tarde, Universidad de Berlín), que fue encargado y financiado por el Oberkommando des Heeres(OKH, Alto Mando del Ejército) para llevar a cabo proyectos de investigación física. También fue jefe del departamento de investigación de la HWA, subsecretario del Departamento de Ciencias del OKH y Bevollmächtiger (plenipotenciario) para explosivos de alta potencia. Diebner, durante toda la vida del proyecto de energía nuclear, tenía más control sobre la investigación de la fisión nuclear que Walther Bothe, Klaus Clusius, Otto Hahn, Paul Harteck o Werner Heisenberg.
1945: Alsos Misión y Operación Epsilon
La Misión Alsos era un esfuerzo aliado comandado por el coronel ruso-estadounidense Boris T. Pash. Informó directamente al general Leslie Groves, comandante del Manhattan Engineer District, que estaba desarrollando armas atómicas para Estados Unidos. El principal asesor científico de la Misión Alsos fue el físico Samuel Goudsmit. Goudsmit fue seleccionado para esta tarea porque tenía conocimientos de física, hablaba alemán y personalmente conocía a varios científicos alemanes que trabajaban en el proyecto de energía nuclear alemán. También sabía poco del Proyecto Manhattan, por lo tanto, si era capturado, tendría poco valor de inteligencia para los alemanes.
Los objetivos de la Misión Alsos eran determinar si los alemanes tenían un programa de bomba atómica y explotar las instalaciones alemanas relacionadas con el atómico, materiales intelectuales, recursos de material y personal científico en beneficio de los EE. UU. El personal en esta operación generalmente se desplazó a áreas que acababan de estar bajo el control de las fuerzas militares aliadas, pero a veces operaban en áreas aún bajo control de las fuerzas alemanas.
Berlín había sido una ubicación de muchas instalaciones alemanas de investigación científica. Para limitar las bajas y la pérdida de equipos, muchas de estas instalaciones se dispersaron a otras ubicaciones en los últimos años de la guerra.El Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik (KWIP, Instituto de Física Kaiser Wilhelm) fue bombardeado, por lo que fue trasladado en su mayoría en 1943 y 1944 a Hechingen y su ciudad vecina de Haigerloch, en el límite del Bosque Negro, que finalmente se convirtió en la zona de ocupación francesa. Este movimiento, algunas intrigas y una fuerza de tarea estadounidense en rápido movimiento les permitieron tomar bajo custodia a un gran número de científicos alemanes asociados con la investigación nuclear. La única sección del instituto que permaneció en Berlín fue la sección de física de baja temperatura, dirigida por Ludwig Bewilogua (1906-83), que estaba a cargo de la pila exponencial de uranio.
Nueve de los prominentes científicos alemanes que publicaron informes en Kernphysikalische Forschungsberichte como miembros de la Uranverein fueron recogidos por Operation Alsos y encarcelados en Inglaterra bajo la Operación Epsilon: Erich Bagge, Kurt Diebner, Walther Gerlach, Otto Hahn, Paul Harteck, Werner Heisenberg, Horst. Korsching, Carl Friedrich von Weizsäcker y Karl Wirtz. También encarcelado fue Max von Laue, aunque no tuvo nada que ver con el proyecto de energía nuclear. Goudsmit, el principal asesor científico de la Operación Alsos, pensó que von Laue podría ser beneficioso para la reconstrucción de posguerra de Alemania y que se beneficiaría de los contactos de alto nivel que tendría en Inglaterra.
Heisenberg había sido capturado y arrestado por el coronel Pash en la retirada de Heisenberg en Urfeld, el 3 de mayo de 1945, en una operación alpina en territorio todavía bajo control de las fuerzas alemanas. Fue llevado a Heidelberg, donde, el 5 de mayo, conoció a Goudsmit por primera vez desde la visita de Ann Arbor en 1939. Alemania se rindió solo dos días después. Heisenberg no volvió a ver a su familia durante ocho meses. Heisenberg fue trasladado a través de Francia y Bélgica y trasladado a Inglaterra el 3 de julio de 1945.
Los 10 científicos alemanes se llevaron a cabo en Farm Hall en Inglaterra. La instalación había sido una casa segura de la inteligencia extranjera británica MI6. Durante su detención, sus conversaciones fueron grabadas. Las conversaciones que se consideraban de valor de inteligencia se transcribieron y se tradujeron al inglés. Las transcripciones se publicaron en 1992. Bernstein ha publicado una versión anotada de las transcripciones en su libro Hitler's Uranium Club: The Secret Recordings en Farm Hall , junto con una introducción para ponerlos en perspectiva. Una publicación completa, sin editar, de la versión británica de los informes apareció como Operation Epsilon: The Farm Hall Transcripts , que fue publicada en 1993 por el Institute of Physics en Bristol y por la University of California Press en los Estados Unidos.
Las transcripciones de Farm Hall revelan que Heisenberg, junto con otros físicos internados en Farm Hall, incluyendo a Otto Hahn y Carl Friedrich von Weizsäcker, se alegraron de que los Aliados hubieran ganado la Segunda Guerra Mundial. Al enterarse de que los Aliados habían logrado crear bombas atómicas y las habían arrojado a Japón, Hahn estaba angustiado: era un asesino en masa. Después de calmarlo, los científicos alemanes especularon sobre cómo se fabricó la bomba. Heisenberg decidió que debían haber obtenido una masa crítica de uranio-235, lo que requeriría un esfuerzo de escala industrial. Luego intentó estimar el peso de la masa crítica: su solución era de varios órdenes de magnitud demasiado grande. Les dijo que nunca había contemplado una bomba, solo una pila atómica para producir energía. También se discutió la moralidad de crear una bomba para los nazis.Solo unos pocos científicos expresaron horror genuino ante la perspectiva de las armas nucleares, y Heisenberg mismo fue cauteloso al discutir el asunto. En su libroAlsos , Samuel Goudsmit afirma que los científicos alemanes estaban dispuestos a trabajar para los nazis para desarrollar un arma atómica, y atribuyeron su fracaso al error científico. Paul Lawrence Rose argumenta en Heisenberg y en el Proyecto de bomba atómica nazi: un estudio en cultura alemanaque Heisenberg es intencionalmente engañoso en su informe del proyecto de la bomba atómica para proteger su propia reputación.
Después de 1945
El 3 de enero de 1946, los 10 detenidos de la Operación Epsilon fueron transportados a Alswede en Alemania, que se encontraba en la zona de ocupación británica. Heisenberg se estableció en Göttingen, también en la zona británica. En julio, fue nombrado director del Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik (KWIP, Instituto de Física Kaiser Wilhelm), ubicado en Göttingen. Poco después, pasó a llamarse Max-Planck-Institut für Physik , en honor a Max Planck y para mitigar las objeciones políticas a la continuación del instituto. Heisenberg fue su director hasta 1958. En 1958, el instituto se trasladó a Munich, se amplió y cambió su nombre a Max-Planck-Institut für Physik und Astrophysik(MPIFA). Heisenberg fue su director desde 1960 hasta 1970; Mientras tanto, Heisenberg y el astrofísico Ludwig Biermann fueron codirectores. Heisenberg renunció a su cargo de director del MPIFA el 31 de diciembre de 1970. Tras mudarse a Munich, Heisenberg también se convirtió en profesor titular (profesor ordinario) en la Universidad de Munich.
Al igual que los estadounidenses con la Operación Alsos, los soviéticos insertaron equipos especiales de búsqueda en Alemania y Austria a raíz de sus tropas. Su objetivo, bajo el Alsos ruso, era también la explotación de las instalaciones alemanas relacionadas con el atomo, materiales intelectuales, recursos de material y personal científico en beneficio de la Unión Soviética. Uno de los científicos alemanes reclutados en esta operación soviética fue el físico nuclear Heinz Pose, que fue nombrado jefe del Laboratorio V en Obninsk. Cuando regresó a Alemania en un viaje de reclutamiento para su laboratorio, Pose escribió una carta a Werner Heisenberg invitándolo a trabajar en la URSS. La carta alababa las condiciones de trabajo en la URSS y los recursos disponibles, así como la actitud favorable de los soviéticos hacia los científicos alemanes. Una persona de mensajería entregó la carta de reclutamiento,con fecha del 18 de julio de 1946, a Heisenberg; Heisenberg declinó cortésmente en una carta de devolución a Pose.
En 1947, Heisenberg presentó conferencias en Cambridge, Edimburgo y Bristol. Heisenberg también contribuyó a la comprensión del fenómeno de la superconductividad con un artículo en 1947 y dos documentos en 1948, uno de ellos con Max von Laue.
En el período poco después de la Segunda Guerra Mundial, Heisenberg volvió brevemente al tema de su tesis doctoral, la turbulencia. Tres documentos fueron publicados en 1948 y uno en 1950.
En el período de la posguerra, Heisenberg continuó su interés en las duchas de rayos cósmicos con consideraciones sobre la producción múltiple de mesones. Publicó tres artículos en 1949, dos en 1952 y uno en 1955.
El 9 de marzo de 1949, el Deutsche Forschungsrat (Consejo Alemán de Investigación) fue establecido por Max-Planck Gesellschaft (MPG, Max Planck Society, organización sucesora del Kaiser-Wilhelm Gesellschaft ). Heisenberg fue nombrado presidente del Deutsche Forschungsrat .En 1951, la organización se fusionó con la Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft (NG, Asociación de Emergencia de la Ciencia Alemana) y ese mismo año renombró la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Fundación Alemana de Investigación). Con la fusión, Heisenberg fue nombrado para el presidium.
En 1952, Heisenberg se desempeñó como presidente de la Comisión de Física Atómica de la DFG.También ese año, encabezó la delegación alemana en el Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (CERN).
En 1953, Heisenberg fue nombrado presidente de Alexander von Humboldt-Stiftung por Konrad Adenauer. Heisenberg sirvió hasta 1975. Además, desde 1953, el trabajo teórico de Heisenberg se concentró en la teoría del campo unificado de partículas elementales.
A finales de 1955 y principios de 1956, Heisenberg dio las conferencias de Gifford en la Universidad de St Andrews, en Escocia, sobre la historia intelectual de la física. Las conferencias se publicaron más tarde como Física y filosofía: La revolución en la ciencia moderna .
Durante 1956 y 1957, Heisenberg fue presidente del Arbeitskreis Kernphysik (Grupo de Trabajo de Física Nuclear) de la Fachkommission II "Forschung und Nachwuchs" (Comisión II "Investigación y Crecimiento") de la Deutsche Atomkommission (DAtK, Comisión Alemana de Energía Atómica).Otros miembros del Grupo de Trabajo de Física Nuclear en 1956 y 1957 fueron: Walther Bothe, Hans Kopfermann (vicepresidente), Fritz Bopp, Wolfgang Gentner, Otto Haxel, Willibald Jentschke, Heinz Maier-Leibnitz, Josef Mattauch, Wolfgang Riezler, Wilhelm. Walcher y Carl Friedrich von Weizsäcker. Wolfgang Paul también fue miembro del grupo durante 1957.
En 1957, Heisenberg firmó el manifiesto de Göttinger Achtzehn (Göttingen Dieciocho).
Desde 1957, Heisenberg estaba interesado en la física del plasma y el proceso de fusión nuclear.También colaboró con el Instituto Internacional de Física Atómica en Ginebra. Fue miembro del Comité de Política Científica del Instituto, y durante varios años fue el presidente del Comité.
En 1973, Heisenberg dio una conferencia en la Universidad de Harvard sobre el desarrollo histórico de los conceptos de la teoría cuántica.
El 24 de marzo de 1973, Heisenberg dio un discurso ante la Academia Católica de Baviera, aceptando el Premio Romano Guardini. Una traducción al inglés de su título es "Verdad Científica y Religiosa". Y su objetivo declarado era "En lo que sigue, entonces, primero trataremos con la inaccesibilidad y el valor de la verdad científica, y luego con el campo mucho más amplio de la religión, de la cual, en lo que respecta a la religión cristiana, Guardini él mismo ha escrito tan persuasivamente; finalmente, y esta será la parte más difícil de formular, hablaremos de la relación de las dos verdades ". Wilfried Schröder en "Ciencias naturales y religión" (Bremen 1999, edición Science) y Wilfried Schröder "Naturerkenntnis und Religion" (Bremen, edición científica 2008) han debatido más detalladamente la opinión de Heisenberg sobre la religión.
Vida personal
En enero de 1937 Heisenberg conoció a Elisabeth Schumacher (1914-1998) en un recital de música privada. Elisabeth era hija de un conocido profesor de economía de Berlín, y su hermano era el economista EF Schumacher, autor de Small Is Beautiful . Heisenberg se casó con ella el 29 de abril.Las gemelas fraternales Maria y Wolfgang nacieron en enero de 1938, después de lo cual Wolfgang Pauli felicitó a Heisenberg por su "creación de pares": un juego de palabras sobre un proceso de física de partículas elementales, producción de pares. Tuvieron cinco hijos más en los siguientes 12 años: Barbara, Christine, Jochen, Martin y Verena. Jochen se convirtió en profesor de física en la Universidad de New Hampshire.
Heisenberg disfrutó de la música clásica y fue un consumado pianista.
Heisenberg se crió y vivió como cristiano luterano, publicando y dando varias charlas que reconcilian la ciencia con su fe.
En su discurso Scientific and Religious Truth (1974) mientras aceptaba el Premio Romano Guardini, Heisenberg afirmó:
En su artículo autobiográfico en la revista Truth , Henry Margenau (Profesor Emérito de Física y Filosofía Natural en la Universidad de Yale) señaló: "No he dicho nada sobre los años entre 1936 y 1950. Hubo, sin embargo, algunas experiencias que no puedo olvidar Uno fue mi primer encuentro con Heisenberg, que vino a América poco después del final de la Segunda Guerra Mundial. Nuestra conversación fue íntima y me impresionó su profunda convicción religiosa. Era un verdadero cristiano en todo el sentido de la palabra ".
Heisenberg también disfrutó del alpinismo. En su autobiografía, incluyó fotografías de esta actividad.
Heisenberg murió de cáncer de los riñones y la vesícula biliar en su casa el 1 de febrero de 1976. La noche siguiente, sus colegas y amigos recorrieron el Instituto de Física desde su casa y cada uno puso una vela cerca de la puerta principal. Está enterrado en Munich Waldfriedhof.
Honores y premios
Heisenberg recibió varios honores:
- Doctorados honorarios de la Universidad de Bruselas, la Universidad Tecnológica de Karlsruhe y la Universidad de Budapest.
- Orden del mérito de Baviera
- Premio Romano Guardini
- Grand Cross para el Servicio Federal con Star
- Caballero de la Orden del Mérito (Civil Class)
- Elegido un miembro extranjero de la Royal Society (ForMemRS) en 1955
- Miembro de las Academias de Ciencias de Göttingen, Baviera, Sajonia, Prusia, Suecia, Rumania, Noruega, España, Países Bajos (1939), Roma (Pontifical), la Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina (Halle), la Accademia dei Lincei (Roma ), y la Academia Americana de Ciencias.
- 1932-Premio Nobel de Física "por la creación de la mecánica cuántica, cuya aplicación ha llevado, entre otras cosas, al descubrimiento de las formas alotrópicas de hidrógeno".
- 1933- Max-Planck-Medaille de la Deutsche Physikalische Gesellschaft
Informes de investigación en física nuclear
Los siguientes informes se publicaron en Kernphysikalische Forschungsberichte ( Informes de investigación en física nuclear ), una publicación interna de la Uranverein alemana. Los informes fueron clasificados de alto secreto, tenían una distribución muy limitada, y los autores no podían guardar copias. Los informes fueron confiscados bajo la Operación aliada Alsos y enviados a la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos para su evaluación. En 1971, los informes fueron desclasificados y devueltos a Alemania. Los informes están disponibles en el Centro de Investigación Nuclear de Karlsruhe y en el Instituto Americano de Física.
- Robert Döpel, K. Döpel y Werner Heisenberg Bestimmung der Diffusionslänge thermischer Neutronen en Präparat 38 G-22 (5 de diciembre de 1940)
- Robert Döpel, K. Döpel y Werner Heisenberg Bestimmung der Diffusionslänge thermischer Neutronen en schwerem Wasser G-23 (7 de agosto de 1940)
- Werner Heisenberg Die Möglichkeit der technischer Energiegewinnung aus der UranspaltungG-39 (6 de diciembre de 1939)
- Werner Heisenberg Bericht sobre el Möglichkeit technischer Energiegewinnung aus der Uranspaltung (II) G-40 (29 de febrero de 1940)
- Robert Döpel, K. Döpel y Werner Heisenberg Versuche mit Schichtenanordnungen von D 2 O und 38 G-75 (28 de octubre de 1941)
- Werner Heisenberg Über die Möglichkeit der Energieerzeugung mit Hilfe des Isotops 238 G-92 (1941)
- Werner Heisenberg Bericht sobre Verschichte Schichtenanordnungen von Präparat 38 y Paraffin am Kaiser Wilhelm Institut für Physik en Berlin-Dahlem G-93 (mayo de 1941)
- Fritz Bopp, Erich Fischer, Werner Heisenberg, Carl-Friedrich von Weizsäcker y Karl Wirtz Untersuchungen mit neuen Schichtenanordnungen aus U-metall und Paraffin G-127 (marzo de 1942)
- Robert Döpel Bericht über Unfälle beim Umgang mit Uranmetall G-135 (9 de julio de 1942)
- Werner Heisenberg Bemerkungen zu dem geplanten halbtechnischen Versuch mit 1,5 a D 2 O y 3 a 38-Metall G-161 (31 de julio de 1942)
- Werner Heisenberg, Fritz Bopp, Erich Fischer, Carl-Friedrich von Weizsäcker y Karl Wirtz Messungen an Schichtenanordnungen aus 38-Metall und Paraffin G-162 (30 de octubre de 1942)
- Robert Döpel, K. Döpel y Werner Heisenberg Der experimenttelle Nachweis der effektiven Neutronenvermehrung in einem Kugel-Schichten-System aus D 2 O und Uran-Metall G-136 (julio de 1942)
- Werner Heisenberg Die Energiegewinnung aus der Atomkernspaltung G-217 (6 de mayo de 1943)
- Fritz Bopp, Walther Bothe, Erich Fischer, Erwin Fünfer, Werner Heisenberg, O. Ritter y Karl Wirtz Bericht sobre un Versuch mit 1.5 a D 2 O und U und 40 cm Kohlerückstreumantel (B7)G-300 (3 de enero de 1945)
- Robert Döpel, K. Döpel y Werner Heisenberg Die Neutronenvermehrung in einem D 2 O-38-Metallschichtensystem G-373 (marzo de 1942)
Publicaciones
- Bibliografías recopiladas
- Cassidy, David C. (2001). Werner Heisenberg: Una bibliografía de sus escritos (2nd ed.).Whittier. ISBN 1-57604-115-8.
- Cassidy, David C. "Werner Heisenberg: Una bibliografía de sus escritos, 1922-1929, edición expandida".
- Mott & Peierls 1977
- Ludovico, Anna (2001). Effetto Heisenberg. La rivoluzione scientifica che ha cambiato la storia. Roma: Armando. pag. 224. ISBN 88-8358-182-2.
- Blum, Barbara; Heisenberg, Helmut; Ludovico, Anna (2006). Por Heisenberg . Roma: Aracne.pag. 96. ISBN 88-548-0636-6.
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