Crookes’ tube

In un famoso saggio che mette a confronto gli scrittori russi Ivan Turgenev e Leo Tolstoj, il filosofo Isaiah Berlin cita una misteriosa frase del poeta greco Archiloco: ‘La volpe sa molte cose; il riccio sa una grande cosa’. Berlino divide così gli scrittori in coloro che seguono una singola idea ostinatamente e quelli che gettano le reti più ampiamente, ma forse con meno profondità. Tra le volpi della storia chimica c’è William Crookes, il grande e controverso polymath vittoriano.

Crookes era il figlio di un sarto di successo di Regent Street. Il suo ricco padre lo ha interessato alla fotografia · costruendogli un laboratorio seminterrato nella casa di famiglia – che alla fine ha portato Crookes a frequentare un corso presso il new Royal College of Chemistry dove il carismatico August Hofmann stava attirando alcuni dei giovani studenti più brillanti.

Divenne presto l’assistente di Hofmann e si prese cura di alcune delle nuove reclute, tra cui il giovane William Perkin. Ha anche fatto molti altri amici, tra cui Charles Wheatstone, George Stokes e Michael Faraday. La loro influenza ha assicurato che, nonostante l’affinità del suo mentore per la chimica organica, i propri interessi di Crookes sono rimasti un po’più ” fisici”.

Crookes pioniere della fotografia scientifica, che ha realizzato permesso agli scienziati di osservare fenomeni invisibili ad occhio nudo. Ha anche scattato fotografie di spettri di fiamma diversi anni prima di Gustav Kirchhoff e Robert Bunsen, anche se non si rendeva conto del significato dei suoi risultati. Ma dopo aver assistito a un discorso dell’Istituzione reale che accennava alla scoperta spettroscopica di Bunsen del rubidio, Crookes si concentrò su un suo elemento.

Ha preso brevi posti di insegnamento a Oxford e a Chester e ha iniziato a modificare il London Photographical Society (LPS) journal, ma poi ha avuto un’idea che cambia la vita: avrebbe iniziato The Chemical News, un opuscolo settimanale economico che riportava gli ultimi sviluppi chimici. Fu presto licenziato dagli LP, ma la sua idea gradualmente decollò.

Nel frattempo, nel suo laboratorio di casa continuò la sua ricerca di un nuovo elemento in ogni campione minerale su cui poteva mettere le mani, cercando metodicamente linee spettroscopiche non reclamate. Infine, nei campioni da cui aveva isolato il selenio per Hofmann, tra le linee previste di selenio, sodio e litio, vide un’emissione verde brillante – un nuovo elemento che chiamò tallio.

Nei successivi 10 anni, Crookes lavorò contro la feroce concorrenza del chimico francese Claude-August Lamy per misurare il peso atomico del tallio. Per ridurre al minimo l’effetto di galleggiamento dell’aria, evacuò lentamente la camera di equilibrio con una pompa Sprengel, testando il vuoto con una scarica elettrica. Alla fine ha ottenuto un peso che sarebbe rimasto invariato per 40 anni. Ma con sua sorpresa, le misurazioni dipendevano dalla temperatura * gli oggetti più caldi sembravano più leggeri di quelli più freddi.

Con l’aiuto del suo brillante assistente Charles Gimingham, Crookes sviluppò modi sempre più sensibili di pesare piccoli oggetti, bilanciando scaglie di mica o palline di midollo su fibre di vetro sospese in un bulbo evacuato. Questi delicati equilibri si muovevano quando esposti alla luce; la luce esercitava una pressione? La sua proposta ha avuto un’accoglienza mista alla Royal Society, costringendolo a tornare al laboratorio.

Con Gimingham sviluppò un ‘mulino leggero’ o radiometro – quattro palette di lamina, le facce bianche e nere, sospese da una sottile croce di vetro sulla punta di un ago. Illuminate, le palette giravano follemente, ‘dimostrando’ l’ipotesi. Era uno strumento deliziosamente sensibile che permetteva misurazioni molto delicate dell’intensità della luce. La spiegazione, tuttavia, era sbagliata. Osborne Reynolds a Manchester ha mostrato che la velocità delle palette dipendeva dalla pressione del gas nel bulbo, usando la teoria cinetica di James Clerk Maxwell per spiegare il movimento. Crookes tranquillamente e con riluttanza concesso.

Ma ora si stava concentrando sugli scarichi nelle lampadine evacuate. Copiando gli esperimenti di Faraday e Julius Plücker, Crookes utilizzò la nuova pompa di Gimingham * diverse pompe Sprengel disposte in parallelo-per spostarsi a pressioni sempre più basse. Misteriosi bagliori all’interno dei tubi indicarono un movimento di particelle e Crookes osservò una regione oscura che sarebbe venuta a portare il suo nome.

Mai una viola restringente, Crookes ha presentato dimostrazioni spettacolari dei’ suoi ‘ tubi. Con una croce di metallo all’interno del tubo, un’ombra nitida poteva essere vista sulle pareti incandescenti, dimostrando che i “raggi” viaggiavano in linee rette dal catodo. Molti di questi tubi di Crookes si trovano ancora oggi nelle scuole, e ricordo la loro meraviglia sbalorditiva quando li vidi da adolescente in un’aula buia di Nairobi.

Anche se Crookes’ sostengono di aver scoperto un ‘quarto stato della materia’ era solo la metà di destra, i suoi esperimenti spinto fenomeni di scarico saldamente all’ordine del giorno della fisica. Wilhelm Röntgen avrebbe prima osservato i raggi X con i tubi di Crookes, e Joseph Thomson avrebbe identificato l’elettrone, iniziando studi subatomici che alla fine ci avrebbero dato Radar e televisione.

Ma gli interessi di Crookes lo portarono in altre direzioni interessanti. Il suo motto punning ‘Ubi Crookes, ibi lux’ era singolarmente appropriato. Ha fatto lampadine con filamenti di carbonio (ironia della sorte Gimingham lasciato a lavorare per Swan e Edison). La sua spettroscopia delle terre rare ha contribuito a porre a riposo le controversie che avevano perseguitato quel gruppo quasi inseparabile di elementi per gran parte del secolo. E nei suoi ultimi anni, Crookes sviluppato formulazioni di vetro per proteggere gli occhi dei lavoratori della fabbrica dal bagliore di fonderie e vetrerie, invenzioni eco oggi nelle specifiche didymium utilizzati dai soffiatori di vetro. The Chemical News rimase una lettura obbligatoria per i chimici fino alla sua morte nel 1919.

Quindi se Crookes era un uomo di molte parti, quale sei: riccio o volpe?

Andrea Sella (@Sellathechemist) insegna chimica all’University College di Londra, Regno Unito