James Franck

James Franck (Hanburgo, Alemania, 1882ko abuztuaren 26a - Göttingen, Alemania, 1964ko maiatzaren 21a) fisikaria izan zen. G. Hertzekin batera, elektroi atomikoen zinetikari buruzko ikerketak egin zituen, elektroi baten eta atomo baten arteko talkak arautzen dituzten legeak argituz; era horretan Bohrren iritziak (1915) egiaztatu zituen. Fisikako Nobel saria irabazi zuen 1925ean.

Bizitza 
Familiako bigarrena eta lehen semea izan zen. Jacob Franck eta Rebecca née Nachum Drucker-en semea zen. Aitak banku batean egiten zuen lan. Bere arreba nagusiak Paula zuen izena eta bere anaia txikiak Robert Bernard. Bere aita oso erlijiosoa zen. Franck Hamburgon joan zen eskolara. 1891 urtean hasi zen Wilhelm-Gymnasium eskolan. Eskola hau mutilentzat bakarrik zelarik. Momentu horretan ez zegoen unibertsitaterik Hamburgon, eta garai hartan alemanian zeuden hogeita bi unibertsitateen artean bat aukeratu eta leku horretara joan behar izan zuen. Horrela, 1901ean, Heidelbergeko unibertsitatean sartu zen, legeak eta ekonomia ikasteko asmoz. Klaseetara joan zen, baina zientzia askoz gehiago interezatzen zitzaion. Han zegoela, Max Born ezagutu zuen, eta betirako laguna aurkitu zuen. Maxen laguntzarekin bere gurasoak iritziz aldatu ziren, eta James-i fisika eta kimika ikasten utzi zioten.

Franckek matematika klaseak jarraitu zituen Leo Königsberger eta Georg Cantor-ekin. Heidelberg ez zen oso ona fisikako zientzietan eta Berlinera joatea erabaki zuen, Frederick William Unibertsitatera.

Berlinen, Max Planck eta Emil Warburg-en klaseetan egon zen Franck. 1904ko Uztailaren 28ean, bi mutiko erreskatatu zituen Sprebe Ibaitik. Warburgekin filosofian doktoretza egin zuen. Honen ondoren, Warburgek beste ikasketak batzuk aholkatu zizkion baina James-ek oso konplexuak ikusi zituen, eta bere tesiaren ikuspuntua aldatu zuen. Über die Beweglichkeit der Ladungsträger der Spitzenentladung ("Ioien mugimenduari buruz") izendatu zuen.

Tesia amaitu zuenean, zerbitzu militarra egin behar izan zuen. 1906ko urriaren 1ean deitu zuten telegrafiako lehen batailoira. Abenduan, zaldi istripu txiki bat izan zuen eta zerbitzurako ez gai izendatu zuten. 1907an, Frankfurten egon zen, baina ez zitzaion gustatu eta Frederick William Unibertsitatera itzuli zen. Kontzertu batean, Ingrid Josephson, suediako pianista, ezagutu zuen. Elkar ezagutu eta laster ezkondu ziren, Gottenborg-en, 1907ko Abenduaren 23an hain zuzen ere. Bi alaba izan zituzten, Dagmar (Daggie), 1909an jaioa, eta Elisabeth (Lisa), 1912an jaioa.

Alemanian, karrera akademikoa izateko doktoretza ez zen nahikoa. Venia Legendi edo habilitazioa behar zuen. Hau bi eratara lor zezakeen. Alde batetik, beste tesi bat egin zezakeen, eta beste aldetik, publikazio asko egin zitzakeen. Berak, publikazioak egitea nahiago izan zuen. Memento horretan fisika arloan erantzunik gabeko galdera asko zeuden eta 1914 arte hogeita hamalau artikulu idatzi zituen. Batzuk bakarrik idatzi zituen baina gehienetan norbaitekin batera idazi zituen. Gustav Hertzekin idatzi zituen gehienak, guztira hemeretzi artikulutan kideak izan ziren. Gustavez gain, Eva von Bahr, Lise Meitner, Robert Pohl, Peter Pringsheim, Robert W. Wood, Arthur Wehnelt edo Wilhelm-ekin idatzi zituen artikuluak. 1911ko maiatzaren 20an eman zioten habilitazioa.

Franck-Hertz experimentua 
1914an, James Franck Gustav Hertz-ekin elkartu zen fluoreszentzia ikertzeko asmoz. Beirazko tutu-huts bat diseinatu zuten bat energia asko zuten elektroiak ikertzeko. Esperimentuan, elektroi horiek merkurio atomoz osatutako hodei mehe batean zehar bidaltzen zituzten. Aurkikuntza bat egin zuten laster; elektroi batek merkuriozko atomo batekin talka egiten zuenean, bere energia zinetikotik balio zehatz bat (4,9 elektroi voltio) gal zezakeen ihes egin baino lehen. Eta gainera, elektroi bat ez zen guztiz gelditzen talka egin eta gero. Horren ordez, beti energia zinetiko kopuru bera galtzen zuen, hasierako abiadura aski handia baldin bazuen. Elektroi motelek, aldiz, ez zuten abiadura edo energia kinetikorik ia galtzen.

Experimentu honek, Albert Einstein-ek teorikoki azaldu zuen efektu fotoelektrikoa eta Max Planck-en erlazioa (E=fh) (E=Energia. f=maiztasuna. h=Planck-en konstantea) baieztatu zuen. Gainera, Niels Bohr-ek aurreko urtean proposatutako eredu atomikoa ere, azaldu zuen ikerketa honek. Hori garrantzitsua izan zen, atomo baten barnean elektroi batek energia maila kuantiko bakarra har dezakeela agerian geratu baitzen. Talka baino lehen, merkurio atomoko elektroia maila baxuenan dago eta talka egin eta gero, berriz, elektroiak maila altuago batera jauzi egiten du, zehazki 4,9 elektroi voltio (eV) energia gehiagoko mailara. Elektroiak ez dauka tarteko aukerarik, ez baitago mailarik bi maila horien artean, beraz aski energiarik ez badu eskuragarri, ez du jauzirik egiten.

1914ko maiatzean idatzitako beste ikerketa batean, Franckek eta Hertzek talken ondoren merkurioko atomoek bidalitako argiari buruzko ikerketak argitaratu zituzten. Merkurio hodeiak igortzen zuen energia talketan zehar hartu zuten energia bera zela frogatu zuten bertan. Merkurioak igortzen zuen argi ultramorearen energia, 4,9 eV zela neurtu zuten eta energia hori hodeia zeharkatutako elektroiek galdutako energia kopuru bera zela. Energia eta uhin luzeraren arteko harreman hori Bohr-ek aurreikusia zuen. James Franckek eta Hertzek elkarrekin idatzi zuten azken ikerketa 1918ko Abenduan izan zen. Bertan, bere ikerketen emaitzen eta Bohr-en ereduaren arteko ezberdintasunak zuzendu zituzten. 1926ko Abenduaren 10ean, Franck eta Hertz Fisikako Nobel saria jaso zuten elektroi baten eta atomo baten arteko talken legeak aurkitzeagatik. Nobel sariaren hitzaldian, Franckek Bohrren teoriari buruz hitz egin zuen.

Lehen mundu gerra 
Franck Alemaniako armadan sartu zen lehen mundu gerra hasi eta laster. Gerra abuztuan hasi zen eta abenduan, Franck Pikardiara bidali zuten. Pikardia mendebaldeko fronteko sektore bat zen. Bertan "offizierstellvertreter" bihurtu zen eta 1915ean "leutnant". 1915eko lehen egunetan Fritz Haber-eko unitate berrira bidali zuten. Unitate honetan, kloro gasa erabili zuten arma bezala. Otto Hahn-ekin batera, erasoak gauzatzeko leku aproposak hautatzen egon zen. 1915eko Martxoaren 20ean, bigarren saileko Eisernes Kreuz (Burdinazko Gurutzea) eman zioten. Hurrengo urtean, Hamburgoko hiriak, Hanseatenkreuz (Hansako Gurutzea) eskaini zion, 1916ko Urtarrilaren 11an. Nahiz eta denbora batez hospitalean egon zen, Hertz-ekin lan egin zuen eta elkarrekin dokumentu zietifiko batzuk idatzi zituzten. Errusiako frontera bidali zuten gero, eta han disenteria hartu zuen. Berlinera itzuli zen, eta beste zientzialari asko ezagutu zituen, hala nola: Hertz, Westphal, Hans Geiger, Otto Hahn eta beste batzuk. Guztiak "Haber's Kaiser Wilhelm Institute for Physical Chemistry and Electrochemistry" lan egiten zuten. Bertan, gas maskarak garatu zituzten. Lehen saileko Eisernes Kreuz (Burdinazko Gurutzea) eman zioten 1918ko Otsailaren 23an. Armada utzi zuen, 1918ko Azaroaren 25ean, gerra amaitu ondoren.

Gerra amaituta, Haber's Kaiser Wilhelm Institutua ikerketara itzuli zen eta Haberrek lanpostu bat eskeini zion Francki. Lanpostuak lansari handiagoa ekarriko ziokeen Francki, nahiz eta kargu garrantzitsua ez izan. Hala ere, bere ikerketetan murgiltzeko aukera eskainiko ziokeen Francki, eta onartu egin zuen postua. Lankide berri gazteagoekin lan egin zuen. Honakoak adibidez: Walter Grotrian, Paul Knipping, Thea Krüger, Fritz Reiche eta Hertha Sponer. Kaiser Wilhelm Institutean eginiko lehen ikerketetan-ean elektroi atomiko kitzikatuak ikertu zituen. Laserraren garapenean garrantzia izan zuten ikerketak izan ziren horiek. "Metaegonkor" hitza asmatu zuten bere energia minimoan zeuden mailatik gora zeuden atomoentzat. 1920an, Niels Bohrrek Berlin bisitatu zuenean, Meitnerrek eta Franckek Kaiser Wilhelm Institute ikustera ekarri zuten eta zientzialari gazteekin hitz egitera zientzialari ospetsuengandik aldenduta.

Gotingenko unibertsitatea 
Götingeneko unibertsitateak, 1920an, Max Borni fisika teorikoko postua eskaini zion. Max-en aurretik, Peter Debye egon zen postu horretan. Göttingen garrantzitsua zen matematiketan, batez ere, David Hilbert, Felix Klein, Hermann Minkowski eta Carl Runge zirela eta, baina ez zeukan nabarmentasunik fisika ikerketetan. Max Bornek James Franck nahi zuen bere alboan eta biekin batera uniertsitateak garrantzi nabarmena hartu zuen fisika ikerketetan. 1920ko Azaroaren 15ean, James Franck irakasle bihurtu zen Fisika experimentaleko ikasketetan eta fisika eperimentaleko bigarren institutoko zuzendaria ere bai. Bi laguntzaile izaten utzi zioten, horregatik, Berlinetik Hertha Sponer berarekin eraman zuen. beraiekin batera Pohl egon zen irakasle gisa eta lehenengo institutoaren zuzendari gisa. Jamesek bere diruarekin laboratorioa berriztatu zuen ekipamendu onenekin.

Lehen esan bezala, James eta Maxekin batera Gottingen asko hobetu zuen fisikako ikerketetan eta 1920 eta 1933 urteen artean munduko fisikako zentro hoberenetakoa izan zen. Nahiz eta elkarrekin hiru lan baizik ez zituzten egin, beren idea guztiak partekatu eta eztabaidatu zituzten. Francken Doktoretza ikasleak honako hauek izan ziren: Hans Kopfermann, Arthur R. von Hippel, Wilhelm Hanle, Fritz Houtermans, Heinrich Kuhn, Werner Kroebel, Walter Lochte-Holtgreven eta Heinz Maier-Leibnitz. Bere zuzendaritzapean, atomoen eta molekulen estrukturari buruzko ikerketak egin ziren.

Franck berak eginiko ikerketei dagokionez, Franck–Condon printzipioa garatu zuen. Bertan, atomoen eta molekulen energia eta bibrazio egoeraren aldaketak azaltzen dira. Printzipio hau era askotako fenomenoetan erabilia izan da.

Atzerria 
1933ko martxoaren 2an naziek auteskundeak irabazi zituztenean bere bizitzaren atal honen amaiera etorri zen. Aurki, lege berri bat ezarri zuen gobernuak, zeinak judu jatorriko langile publikoak lanpostuetatik botatzeko aukera ematen zuen. 1933ko apirilaren 17an juduen kontrako lege honen kontra protesta egin zuen, eta bera izan zen bere postua utzi zuen lehenengo pertsona akademikoa lege honen kontra protestatzeko, nahiz eta lehen mundu gerran aritzeagatik postua uztera behartua ez egon. Aldizkariek munduan zehar honi buruz idatzi zuten, baina ez gobernuak ezta unibertsitateak ere ez zuten ezer egin.

1933ko azaroan alemaniatik alde egin zuen. Ameriketara joan zen eta han Johns Hopkins University-an Wood zientzialariarekin ur astunaren argiaren absorzioa neurtu zuen. Ameriketan denbora gutxi egon ondoren Kopenhagera joan zen, Niels Bohr Institutean lan egitera. Laguntzaile berria behar zuen eta bere tesiak asko harritu zuenez, Hilde Levi hartu zuen laguntzaile berri bezala. Bere hasierako ideia jariakinen eta gasen fluoreszenzia ikerketak jarraitzea zen, baina Bohr-en aholkua jarraituz erreakzio hauen aspektu biologikoak ikertzen hasi ziren, batez ere fotosintesisa. Biologia prozezuak oso konplexuak zirela ulertu zuten eta atomoetan eta molekuletan gertatzen diren aldaketak baino zailagoak. Hilderekin bi ikerketa sinatu zituen.

Jamesek Arthur von Hippel-entzat postu bat lortu zuen Polytekniske Læreanstalt -en, Kopenhagen. Arthur bere alaba Dagmarrekin ezkonduta zegoen.

Bere Nobel sariako dirua bere alabekin partekatu zuen Franckek. Urrezko domina Niels Bohr-tek eskuratu zuen, hari eman baitzion, zain zezan. Alemaniak dinamarka inbaditu zuenean, 1940ko apirilaren 9an, George de Hevesy hungariar kimikariak domina errege uretan urtu zuen Max von Laue-ren dominarekin batera, alemaniarrek hartu ez zezaten. Emaitza, Niels Bohr Institute-ko laborategiko apal batean utzi zuen. Gerra ostean, disoluzioa berreskuratu zuen eta urrea azidotik kanpora atera zuen. Nobel Sozietateak berriz urrea urtu eta domina berriak egin zituen.

1935ean, EEBB-etara joan zen bizitzera. Bertan, Johns Hopkins University-an irakasle izan zen. Hango laborategiak Gottingekoak baino ekipamendu kaxkarragoa zeukan, baina hamar mila dolar eskuratu zituen ekipamendu berria erosteko Rockefeller Foundation-etik. Arazo larriagoa zen unibertsitateak ez zeukala dirurik laguntzaile onik kontratatzeko.

James alemanian geratu ziren familiakidez arduratuta zegoen eta dirua behar zuen beraiek Ameriketara emigratzeko. Horregatik, University of Chicago-k eskeinitako lanpostua hartu zuen 1938ean. Unibertsitatean fotosintesiari buruz egindako ikerketak garrantzitsuak zirela uste zutelako eman zioten lanpostua.

James-en lehenengo dokumentua Edward Teller-ekin idatzi zuen, eta kristaletan sortzen diren prozezu fotokimikoei buruzkoa izan zen. Hans Gaffron bere laguntzaile bilakatu zen. Gero, Pringsheim ere laguntzaie bilakatu zen. Zientzilari hau belgikatik zetorren, alemaniarrek belgika inbaditu zutenean ihes egin baitzuen. James Franckek berarentzat lanpostu bat aurkitu zuen bere laborategian. Bi alabak beraien familiekin EEBB-etara bizitzera joan ziren, eta bere ama eta izeba ere ekarri zituen. EEBB-etako pasaportea eskuratu zuen 1941ko uztailaren 21ean. Hilabete gutxi geroago, 1941ko abenduaren 11n, EEBB-ek alemaniari gerra deklaratu ziotenean bera ez zen Estatu Batuetako gobernuaren etsaitzat joa izan, baina bere alabak bai. Alemaniarrak zirenez, ezin izan zuten bidaiatu eta ezin izan zuten bere ama zaindu gaixorik jarri zenean 1942ko urtarrilaren 12an hil zen arte. Bere ehorzketara joaten utzi zieten.

1942ko Otsailean, Arthur H. Comptonek metalen laborategia ezarri zuen University of Chicagon. Manhattan Proiektuaren parte gisa, bere ardura erreaktore nuklearrak eraikitzea zen, arma atomikoetan erabiltzeko uranioa sortzeko. The Metallurgical Laboratory's Chemistry Division-eko zuzendaria Frank Spedding izan zen hasiera batean, baina eskuz egindako lana gogoko zuen administraziokoa baino gehiago.

Gero, Comptonek hartu zuen zuzendari postua eta James Francki proiektuan lan egiteko laguntza eskatu zion. Componek gerora idatzi zuen: "Proiektu honi esker, askatasunaren borrokan parte hartzea lortu dut. Ez dut uste alemaniarren kontra ari naizenik, nazien kontra baizik". Proiektuko beste kideek esperientzia asko zuen lankde gisa hartu zuten eta bere aholkuak jarraitzeko pozik izan ziren.

Chemistry Division zuzenduz gainera, James Franck bonba atomikari buruzko "Metallurgical Laboratory's Committee on Political and Social Problems" ataleko kide izan zen. Komite honetan Donald J. Hughes, J. J. Nickson, Eugene Rabinowitch, Glenn T. Seaborg, J. C. Stearns eta Leó Szilárd-rekin batera izan zen. James, Henry A. Wallace-ri ohartarazi zion gizakiak ez direla gai bonba atomikoak duen botereaz jabetzeko, ez politikoki ezta etikoki ere. Horregatik txosten bat egitea erabaki zuten, "Franck Report" ienez ezagutu zena. Txostena 1945ko ekainaren 11n amaitu zen, eta bertan bonba atomikoak japoniako hirietan ohartarazpenik gabe ez erabiltzea aholkatzen zuen. Edozein kasutan, Komiteak ez zuen txostena aintzat hartu.

Bigarren mundu gerra ostean 
1946ko ekainaren 29an, Hertha Sponerrekin ezkondu zen. Lanean, fotosintesiaren azalpenen arazoak ikertzen jarraitu zuen.

Nobel sariaz gain, "Deutsche Physikalische Gesellschaft"-ko Max Planck domina eskuratu zuen 1951ean eta "American Academy of Arts and Sciences"-ko Rumford domina 1955ean fotosintesiari buruzko lanagatik. Göttingeneko ohorezko biztanle izendatu zuten 1953an. "Foreign Member of the Royal Society (ForMemRS)" (Royal Society-ko kide atzerritar) bihurtu zen 1964an.

1964ko maiatzaren 21ean Gottingen bisitatzen zebilela bapateko bihotzekoa izan zuen eta hil egin zen, laurogeita hamaika urte zituelarik. .Chicago-n lurperatu zuten bere lehen emaztearekin.

1967ean, University of Chicago-k "James Franck Institute" eratu zuen bere ohorez Ilargiko krater bat ere bere izenarekin izendatu zuten. Bere lanak "University of Chicago"-ko liburutegian daude.

Erreferentziak

Kanpo estekak 

Hanburgotarrak
Alemaniako fisikariak
Fisikako Nobel Saridunak
Alemaniako juduak
Lehen Mundu Gerrako militarrak
Royal Societyko kideak
Nazismoaren erbesteratuak
Manhattan Proiektuko pertsonak
Judu agnostikoak