martes, 24 de marzo de 2015

Científicos olvidados: Édouard Branly

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Édouard Branly hacia 1904
(Contribución de El neutrino a la XIII edición del Carnaval de Humanidades, organizada por Scire Science, y a la edición LX del Carnaval de la Física, organizada por :: ZTFNews.org.)

Si hace unos días me hubieran preguntado quién fue Branly, habría contestado que un político o un hombre de letras francés. Sólo conocía su nombre por el Museo del quai Branly de París (Museo de Artes y Civilizaciones de África, Asia, Oceanía, y de las Américas), uno de esos museos modernos (se inauguró en 2006) en los que parece que el propio edificio (en este caso de Jean Nouvel) importa más que su contenido. Lo visité al poco de su inauguración, y estaba tan oscuro que era difícil ver las piezas, y no digamos las placas explicativas. No sé si habrán mejorado la iluminación desde entonces. Pero no, resulta que Branly, Édouard Branly, fue un científico, uno de los pioneros de la radio. El museo sólo lleva su nombre porque está ubicado en el quai Branly, el muelle del Sena donde se encuentra también la Torre Eiffel.

Édouard Eugène Désiré Branly nació en Amiens el 23 de octubre de 1844. Fue un estudiante brillante; obtuvo el título de bachiller en letras en 1860, pero como quería consagrarse a las ciencias, prosiguió sus estudios y el año siguiente se examinó con éxito del bachillerato de ciencias en la Facultad de Ciencias de París. Ya en la capital, inicia estudios de matemáticas especiales en el Liceo Napoleón (hoy Liceo Enrique IV) y, a partir de 1865, en la Escuela Normal Superior. Al mismo tiempo, estudia física en la Facultad de Ciencias. En 1867 se licenció en Matemáticas y Física.

En 1868 fue nombrado catedrático de Ciencias Físicas y Naturales, y destinado brevemente al liceo de Bourges, en el centro de Francia. En 1869 se incorporó como jefe del laboratorio didáctico de física de la Facultad de Ciencias y de la Escuela Práctica de Estudios Superiores de París. Durante la guerra franco-prusiana de 1870 fue movilizado como subteniente de ingenieros.

Tras la guerra, en 1873, se doctoró en Física por la Facultad de Ciencias de París con una tesis sobre los fenómenos electrostáticos en las pilas. En 1874 ascendió a director adjunto del laboratorio, pero al año siguiente dejó la facultad para integrarse como catedrático de Ciencias Físicas en el recién creado Instituto Católico de París, donde enseñó hasta 1927. En 1877, sin abandonar su trabajo, comenzó los estudios de Medicina; se doctoró en 1882 con una tesis sobre la medición de la tasa de hemoglobina en sangre por medios ópticos y el tratamiento de los enfermos anémicos. Ese mismo año se casó en Verdún con Marie Lagarde, con la que tuvo tres hijos.

Diagrama del primer radioconductor de Branly [É. Branly, 1890]
El 20 de noviembre de 1890, Branly realizó con su ayudante el experimento que le haría pasar a la posteridad. Situó en un aula una máquina de Wimshurst, un generador electrostático en el que el giro en sentidos opuestos de dos discos provoca, mediante el frotamiento de dos cepillos metálicos, una descarga eléctrica entre dos esferas de metal. En otra aula, separada de la primera por otras tres, a 25 metros de distancia, instaló un circuito formado por una pila, un galvanómetro y un tubo de vidrio relleno de limaduras metálicas entre dos varillas conductoras. Cuando la máquina electrostática produce una chispa las limaduras se vuelven conductoras instantáneamente, y el galvanómetro indica el paso de corriente. Un ligero golpe en el tubo de vidrio elimina la corriente, que no se reestablece hasta que se produce una nueva chispa. Era la primera vez que se conseguía el cierre de un circuito eléctrico a distancia, sin ningún enlace material. El tubo relleno de limaduras funciona como un interruptor sensible a las ondas electromagnéticas producidas por la máquina electrostática. Branly bautizó el fenómeno con el nombre de "radioconducción", y llamó "radioconductor" al tubo de limaduras. Cuatro días más tarde, presentó sus resultados en una comunicación ante la Academia de Ciencias. En realidad, Branly no fue el primero que descubrió este fenómeno. Unos años antes, entre 1884 y 1886, el físico italiano Temistocle Calzecchi Onesti había realizado experimentos muy parecidos, pero nunca pensó en su aplicación a la telegrafía sin hilos, sino que pretendía usar el aparato para la detección de rayos y terremotos.

En 1894, sir Oliver Lodge, profesor de Física en la Universidad de Liverpool, repitió el experimento de Branly, y añadió al tubo de limaduras un vibrador que permitía interrumpir automáticamente el paso de la corriente.

«Bajo la acción de las ondas eléctricas se producen chispas microscópicas entre las limaduras y se establece así el contacto eléctrico [...]»

Para describir el fenómeno utilizó el verbo "to cohere", que significa "adherirse" o "pegarse", y bautizó el aparato con el nombre de "coherer", de donde viene también su otro nombre en español, cohesor. Pero Branly no estaba de acuerdo con ese nombre ni con la interpretación de Lodge, como declaró en febrero de 1898 ante la Asociación de Electricistas:

«Lodge llama cohesor al tubo de limaduras. Yo rechazo esta denominación, que traduce una interpretación inexacta del fenómeno; he demostrado, en efecto, que los aglomerados sólidos de polvo metálico y de aislante, en los que las partículas están fijas, se comportan exactamente como las limaduras móviles [...]»

Branly experimentó con bolas de acero pulido y con discos metálicos en lugar de las limaduras, y comprobó que la radioconducción persistía. Probó también con distintos metales y estudió el efecto de la oxidación; constató una clara mejora de la sensibilidad del radioconductor cuando el contacto se produce entre metal pulido y metal oxidado. Concibió entonces un nuevo tipo de radioconductor, el trípode-disco, mucho más eficaz:

«Tres varillas metálicas, de la misma naturaleza, paralelas, de unos dos milímetros de diámetro, están unidas por su parte superior a un disco que las conecta a uno de los polos de un elemento de pila; los extremos inferiores, de diámetro reducido, limpios, pulidos, y después oxidados, reposan libremente sobre un plano de acero pulido, conectado al segundo polo del elemento de pila [...]»

Tras estos experimentos, Branly presentó una comunicación a la Academia de Ciencias sobre su teoría de los contactos imperfectos:

«[...] podemos dar por demostrado que no es necesario que las partículas de un conductor estén en contacto para dejar paso a una corriente eléctrica. En este caso, el aislante sirve principalmente para mantener un cierto intervalo entre las partículas [...]»

Algunos ven en esta afirmación una intuición profética del efecto túnel.

Desde 1896, y hasta 1915, Branly simultaneó el ejercicio de la Medicina con la enseñanza y la investigación en el Instituto Católico. Fue un científico trabajador, apasionado, desinteresado y obstinado; católico convencido, luchó toda su vida para conseguir condiciones de trabajo decentes en el Instituto Católico de París, y contra la oposición de los medios universitarios y científicos anticlericales.

Un receptor de telegrafía sin hilos equipado con un radioconductor de Branly [1902]
En 1898, Branly fue premiado por la Academia de Ciencias con el premio Houllevigues. El 29 de abril de 1899, recibió un telegrama de Marconi:

«El señor Marconi envia al señor Branly sus respetuosos saludos por la telegrafía sin hilos a través del canal de la Mancha - STOP - Este admirable resultado se debe en parte a los notables trabajos del señor Branly - STOP»

En efecto, todos los receptores que utilizó Marconi en sus primeras transmisiones en el canal de la Mancha eran radioconductores como los de Branly. Este respondió con el siguiente telegrama:

«El señor Branly agradece al señor Marconi su magnífico éxito y le expresa su admiración.»

En 1900, Branly recibió el gran premio de la Exposición Universal de París y fue nombrado caballero de la Legión de Honor por su descubrimiento del principio de la telegrafía sin hilos. En 1902, conoció a Élisabeth de Riquet de Caraman-Chimay, condesa de Greffulhe, que se convirtió en su mecenas y en su valedora ante la alta sociedad y los poderes públicos. En 1903, Branly compartió el premio Osiris del Instituto de Francia con Pierre Curie.

El 20 de marzo de 1905, Branly presentó ante la Academia de Ciencias una aplicación del radioconductor, la telemecánica sin hilos, precursora del control remoto. Gracias a la condesa de Greffulhe, que convenció a Maurice Bunau-Varilla, director del periódico Le matin, para organizar una conferencia sobre telemecánica en el Trocadero, pudo realizar en junio de ese año en el Palacio de Chaillot una demostración pública de telemecánica ante 5 000 personas, en la que encendió y apagó bombillas y activó motores y otros aparatos electromecánicos a distancia. Ese mismo año, la condesa organizó en su finca de Bois-Boudran, al este de París, una demostración de radiotransmisión de la voz a una distancia de tres kilómetros, a la que invitó al "todo París". Entre los asistentes se encontraba el escritor Marcel Proust.

La condesa de Greffulhe también presentó a Branly al rey Alberto I de Bélgica, lo que le valió, en 1910, para ser elegido miembro asociado de la Academia Real de Bélgica. Ese mismo año recibió el gran premio de Argenteuil de la Sociedad de Fomento de la Industria Nacional de Francia.

En 1911, la Academia de Ciencias de París celebró una votación para elegir un nuevo miembro de la sección de Física General. Los dos candidatos, Édouard Branly y Marie Curie, tenían sus partidarios, y también sus detractores, uno por ser católico, y la otra por ser mujer y extranjera. Branly ganó por sólo dos votos.

Branly fue propuesto para le premio Nobel de Física en tres ocasiones, en 1904, en 1909 y en 1915, pero nunca lo ganó. Fue especialmente injusto que la Academia Sueca lo relegara en 1909, cuando Guglielmo Marconi y Karl Ferdinand Braun recibieron el premio "en reconocimiento por sus contribuciones al desarrollo de la telegrafía sin hilos".

En 1933, Branly fue ascendido a oficial de la Legión de Honor, en 1936 fue elegido miembro de la Academia Pontificia de Ciencias, y en 1938 recibió la gran cruz de la Legión de Honor. Ese mismo año fue nombrado comandante de la orden de san Gregorio Magno por el papa León XIII. Branly murió en París el 24 de marzo de 1940. El 30 de marzo se celebraron funerales de estado en la catedral de Notre-Dame con la presencia del presidente de la República, Albert Lebrun; el ministro de Educación Nacional, Albert Sarrault, pronunció el elogio fúnebre. Édouard Branly está enterrado en el cementerio Père-Lachaise de París. Parte del material de su laboratorio se puede ver, sólo con cita previa, en el museo Édouard Branly, este sí dedicado al científico. Se encuentra en la calle Assas de Paris, en un edificio del Instituto Católico hoy ocupado por el Instituto Superior de Electrónica de París.

En 1941, sólo un año después de su muerte, una parte del quai d'Orsay de París recibió el nombre de quai Branly. En Amiens, su ciudad natal, sobre una explanada que lleva el nombre del científico, se eleva la iglesia de Saint-Honoré, construida por su yerno, Paul Tournon, con un mosaico en su fachada obra de su nieta Florence Tournon-Branly.

La radioconducción recibe también el nombre de "efecto Branly". Aún hoy en día se ignora el mecanismo físico por el que la onda electromagnética que alcanza el radioconductor provoca el cambio de estado permanente de aislante a conductor. Además de la teoría de Lodge se han intentado otras explicaciones, como que las corrientes inducidas provocan un calentamiento temporal y localizado que produce microsoldaduras entre las limaduras, lo que incrementa la conductividad. Pero no está claro si esas microsoldaduras se producen antes o después del establecimiento de la corriente eléctrica. También se ha propuesto recientemente el efecto túnel inducido, descubierto en 2001 por François Bardou y Dominique Boosé, de la Universidad Louis Pasteur de Estrasburgo. Pero todavía no existe un consenso general.

«La paz se gana como la guerra y su única arma es el trabajo. Alejar al pueblo de él es desarmarlo y preparar su servidumbre; hacerle amarlo, por el contrario, es hacerlo fuerte y dueño de su destino.»

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