Einstein una vez se involucró en la verdadera física experimental. Es decir, diseñó su maquinita (Maschinchen, en alemán, palabra que me da risa; el Maschinchen de Einstein...) para detectar pequeños potenciales. Voltajes, tan fáciles de detectar hoy en día.
Mientras se recuerde el nombre de Einstein, seguramente será como un prestidigitador de grandes ideas, siendo la relatividad la principal de ellas. Pero el físico teórico más célebre de todos los tiempos también intentó una vez diseñar un instrumento experimental. No ascendió a mucho, pero eso no lo hace menos fascinante para los físicos, que ahora han reconstruido el dispositivo que Einstein llamó su "pequeña máquina". En su biografía de Einstein, el difunto físico Abraham Pais afirmó que el mayor regalo del anciano residía en una comprensión sin precedentes de los fenómenos estadísticos que, por un lado, permitió a Einstein probar la existencia de los átomos mediante el análisis del movimiento browniano en zigzag de las partículas en agua. Dos años después de ese avance, en 1907, Einstein aplicó una perspectiva estadística similar a los electrones en un capacitor, un dispositivo simple para almacenar carga eléctrica, dice el físico Danny Segers, director del Museo de Historia de las Ciencias en Gante, Bélgica. Einstein razonó que cuando se permite que un capacitor se descargue, aún debe contener un voltaje pequeño en la vecindad de medio milivoltio. Hoy, un voltímetro de la ferretería marcará fracciones de milivoltios, pero hace un siglo era imposible medir voltajes tan pequeños, explica Segers.
Así que, de 1907 a 1910, Einstein trabajó en un diseño que ideó para amplificar un voltaje: su Maschinchen, o pequeña máquina, como más tarde se referiría a ella. Sus amigos Paul Habicht, un ingeniero y fabricante de instrumentos, y el hermano de Paul, Conrad, lo ayudaron a perfeccionar el dispositivo, tres copias del cual sobreviven en los museos.
"Cuando revisas la literatura, no encuentras ninguna medida realizada, por lo que teníamos dudas sobre si la máquina funcionó alguna vez", dice Segers. Queriendo probar uno directamente, Segers y su colega Jos Uyttenhove construyeron su propio Maschinchen, basándose en un esquema publicado por los Habicht y una vista interior de una de las piezas del museo. Ensamblaron una pila de seis etapas, o grupos de placas de metal, alojadas en un cilindro. En la primera etapa, una placa se desliza por el capacitor de prueba descargado, recoge una carga inducida por cualquier voltaje residual que quede en el capacitor y deposita esta carga amplificada en la siguiente etapa, donde el proceso se repite para crear una señal medible.
El funcionamiento de su Maschinchen me recuerda el funcionamiento de un tubo multiplicador de fotones (inventado en 1930 por el físico ruso Kubetski). ¿Están relacionados? ¿Kubetski o las personas a su alrededor sabían sobre la pequeña máquina (todavía no había Internet)? ¿O la construcción para amplificar pequeñas cantidades está sujeta a ciertas reglas que conducen al resultado deseado? Por otra parte, no puedo imaginar que Einstein conociera tales reglas. ¿Cómo llegó a su idea?
No, el maschinchen de Einstein no se parece mucho a un tubo fotomultiplicador. Es mucho más como un generador Van de Graaff.
Un fotomultiplicador es un ejemplo de un amplificador en cascada exponencial. Un fotón que golpea la primera superficie (típicamente con una probabilidad de alrededor del 10 al 50%) liberará un electrón. El electrón se acelera hacia la siguiente etapa, donde suelta más de un electrón (en promedio). La relación de emisión secundaria, como se conoce, puede estar en el rango de 10 a 20. El proceso continúa, con cada etapa aumentando la cantidad de electrones liberados y, por lo tanto, la corriente. Al final de la cascada, se libera una cantidad relativamente grande de electrones, que son suficientes para una medición inmediata.
El maschinchen se parece más a un generador de Van de Graaff, donde un elemento en movimiento recoge electrones y los transfiere a una ubicación diferente. Múltiples elementos producen un voltaje más alto, pero no hay cambio en el número de electrones. En un generador Van de Graaff, esto se hace en un solo paso, utilizando una correa flexible para transferir electrones. La acumulación de electrones produce un alto voltaje. El Van de Graaff se utilizó para proporcionar alto voltaje a los primeros aceleradores de partículas (llamados "destructores de átomos" en la prensa popular).
Tanner
Deschele Schilder