XII Carnaval de la Física: El frigorífico de Einstein-Szilard y el experimento para medir el espín del electrón de Einstein-de Haas

Albert Einstein (1879-1955), físico teórico, físico matemático, también fue físico experimental y físico aplicado. Einstein diseñó varios experimentos físicos y solicitó patentes para un buen número de inventos (13 solicitudes de patente entre 1926 y 1928, de las que solo obtuvo 8). El ejemplo más famoso es el frigorífico que inventó junto al húngaro Leo Szilard (1898-1964), que fue construido por la compañía Citogel (Hamburgo) y presentado en la Feria de Leipzig (1928-1929). Era un frigorífico muy pesado (350 kg) y casi no se vendió. El frigorífico de Einstein-Szilard utiliza un ciclo de absorción [wiki], cuando los frigoríficos de nuestras casas utilizan un ciclo de compresión. Estos últimos se popularizaron tras la invención en 1930 del freón que permitió el desarrollo a gran escala de estos refrigeradores. La fotografía que abre esta entrada muestra una reconstrucción realizada como proyecto fin de carrera por Engels Wolfgang bajo la dirección del profesor Falk Riess en la Universidad de Oldenburg (Alemania); está extraída de la noticia que se publicó en la web de dicha universidad: “Einsteins “Automatischer Beton-Volks-Kühlschrank”. Oldenburger Physiker bauten die Erfindung des Genies nach,” 11. Oktober 2005; ver también a los autores aquí; en español podéis leer, sin foto, “Científicos relanzan un frigorífico ecológico inventado por Einstein,” 21 sep. 2008 [visto en Menéame]. Los interesados en los detalles termodinámicos de funcionamiento del frigorífico de Einstein-Szilard disfrutarán con el breve artículo de Cándido, “El frigorífico de Einstein y Leo Szilard,” Alma de herrero, 20 de enero de 2009.

En la imagen aparece el dibujo original y una reconstrucción del experimento que desarrolló en 1915 junto al físico danés Wander J. de Haas (1878–1960), que demostró que el magnetismo era debido al movimiento de los electrones y que permite medir el espín (momento angular intrínseco) de estos electrones. Medir el espín antes de que Arthur Compton introdujera en 1921 el concepto teórico de espín del electrón. El experimento de Einstein-de Hass demostró que el factor de Landé (cociente giromagnético) vale el doble de que lo que la teoría (clásica) predice. El cociente giromagnético es el cociente entre el momento magnético y la componente del momento angular en una dirección dada. Einstein y de Hass lo midieron suspendiendo una barra magnética de una fibra de cuarzo, que se magnetizó haciendo pasar una corriente por un alambre enredado en ella. De esta forma la barra adquiere un momento magnético y un momento angular que se determina por medio de la rotación angular de la fibra de cuarzo. La magnetización se debe por entero al movimiento de los electrones, pues la razón es negativa. El resultado experimental requiere que cada electrón pueda tener dos estados posibles (las dos direcciones posibles de su espín). La reconstrucción del experimento fue realizada por la Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB) en Berlín. Imágenes extraídas de la web: Wolfgang Engels, Rajinder Singh, “Das Einstein-de Haas Experiment zur Messung der Ampèreschen Molekularströme,” Didaktik und Geschichte der Physik, 2006.

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