Instrumentos de la ciencia española : los aparatos históricos del CSIC (Divulagación) (Spanish Edition) [1 ed.] 8400105184, 9788400105181

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COLECCIÓNDIVULGACIÓN

Instrumentos de la ciencia española Los aparatos históricos del CSIC

Instrumentos de la ciencia española

COLECCIÓN DIVULGACIÓN

Instrumentos de la ciencia española Los aparatos históricos del CSIC ESTEBAN MORENO GÓMEZ

ESTEBAN MORENO GÓMEZ •

El trabajo científico requiere de personas con formación, paciencia y creatividad, pero también de recursos materiales. Sin determinados microscopios, Ramón y Cajal no podría haber escudriñado la estructura del cerebro y sin buenos espectrógrafos Catalán Sañudo no habría contribuido al avance en el conocimiento de la estructura atómica. El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) alberga estos y otros instrumentos científicos con los que podemos conocer mejor la historia de esta institución y la historia de la ciencia de nuestro país. Se trata de instrumentos, aparatos y artilugios sin los cuales científicos y educadores no podrían haber llevado a cabo sus aportaciones al avance y a la transmisión del conocimiento. Constituyen un valioso referente material y, en ocasiones, la única fuente histórica de determinadas líneas de investigación. Este libro quiere dar a conocer la relevancia para la historia de la ciencia española de una treintena de aparatos, seleccionados de entre más de mil, que forman parte del patrimonio histórico del organismo público de investigación más importante de España. Su propósito no es solo mostrar el valor científico, tecnológico e histórico de los instrumentos, sino también contribuir a la sensibilización de la sociedad para con su estudio y conservación. Diseñados para un propósito científico determinado, eran aparatos situados en la vanguardia tecnológica de su tiempo y fueron piezas imprescindibles en los distintos trabajos de investigación y descubrimientos protagonizados por los científicos Catalán, Moles, Cabrera, Ramón y Cajal, Navarro Tomás o Torres Quevedo y por las científicas Pilar de Madariaga y Felisa Martín.

ISBN: 978-84-00-10518-1

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Instrumentos de la ciencia española Los aparatos históricos del CSIC

Esteban Moreno Gómez

Madrid, 2019

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Con la COLECCIÓN DIVULGACIÓN, el CSIC cumple uno de sus principales objetivos: proveer de materiales rigurosos y divulgativos a un amplio sector de la sociedad. Los temas que forman la colección responden a la demanda de información de los ciudadanos sobre los temas que más les afectan: salud, medio ambiente, transformaciones tecnológicas y sociales… La colección está elaborada en un lenguaje asequible, y cada volumen está coordinado por destacados especialistas de las materias abordadas. COMITÉ EDITORIAL

CONSEJO ASESOR

Catálogo general de publicaciones oficiales http://publicacionesoficiales.boe.es

Editorial CSIC: http://editorial.csic.es (correo: [email protected])

Pilar Tigeras Sánchez, directora Carmen Guerrero Martínez, secretaria Ramón Rodríguez Martínez José Manuel Prieto Bernabé Arantza Chivite Vázquez Javier Senén García Carmen Viamonte Tortajada Manuel de León Rodríguez Isabel Varela Nieto Alberto Casas González

José Ramón Urquijo Goitia Avelino Corma Canós Ginés Morata Pérez Luis Calvo Calvo Miguel Ferrer Baena Eduardo Pardo de Guevara y Valdés Víctor Manuel Orera Clemente Pilar López Sancho Pilar Goya Laza Elena Castro Martínez

Rosina López-Alonso Fandiño María Victoria Moreno Arribas David Martín de Diego Susana Marcos Celestino Carlos Pedrós Alió Matilde Barón Ayala Pilar Herrero Fernández Miguel Ángel Puig-Samper Mulero Jaime Pérez del Val

Primera edición: septiembre de 2019 © CSIC, 2019 http://editorial.csic.es [email protected] © Esteban Moreno Gómez, 2019 © Los Libros de la Catarata, 2019 © Diseño de cubierta: Carlos Del Giudice a partir de las fotografías realizadas por Esteban Moreno Gómez y el MNCN. Reservados todos los derechos por la legislación en materia de Propiedad Intelectual. Ni la totalidad ni parte de este libro, incluido el diseño de la cubierta, puede reproducirse, almacenarse o transmitirse en manera alguna por medio ya sea electrónico, químico, mecánico, óptico, informático, de grabación o de fotocopia, sin permiso previo por escrito de la editorial. Las noticias, los asertos y las opiniones contenidos en esta obra son de la exclusiva responsabilidad del autor o autores. La editorial, por su parte, solo se hace responsable del interés científico de sus publicaciones. ISBN (CSIC): 978-84-00-10518-1 e-ISBN (CSIC): 978-84-00-10519-8 ISBN (Catarata): 978-84-9097-751-4 NIPO: 694-19-120-6 e-NIPO: 694-19-121-1 IBIC: PDZ Depósito legal: M-29.025-2019 En esta edición se ha utilizado papel ecológico sometido a un proceso de blanqueado ECF, cuya fibra procede de bosques gestionados de forma sostenible.

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Índice Agradecimientos............................................................................. 7 Introducción................................................................................... 9 1. No me tires sin antes saber algo de mí....................................... 13 2. La medida de la radiactividad..................................................... 29

3. La producción de rayos X............................................................ 51 4. Los espectros de la luz................................................................. 79 5. Sobre la vida y la Tierra............................................................... 101 6. Los sonidos del habla................................................................... 129 7. Instrumentos de fabricación española........................................ 165 8. Reflexiones finales....................................................................... 185 Listado de acrónimos...................................................................... 187 Sobre el autor................................................................................. 189

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Agradecimientos agradecer a todas las personas que a lo largo de los últimos

Q cinco años me han ayudado en mi labor de coordinación del Plan uisiera

de Identificación, Recuperación y Conservación de Instrumentos y Aparatos Científicos de Interés Histórico del CSIC. Uno de los resultados de esta labor ha sido escribir este libro, algo por lo que siempre les estaré agradecido. Agradezco a mi amigo, mentor y jefe, José María López Sancho, todo lo que me ha enseñado, y me enseña, sobre el fundamento tecnológico de los aparatos científicos, su apoyo a mi trabajo y los innumerables consejos e ideas que me aporta cada día. Martín Martínez Ripoll y Alberto Ulises Acuña, del Instituto de Química-Física Rocasolano, me han prestado ayuda de todo tipo desde el inicio de mi trabajo con instrumentos históricos, prestándome valiosa información sobre el funcionamiento de muchos aparatos. Mi labor toma como punto de partida la que realizaron Roberto Moreno García, al que conocí antes de su fallecimiento, Ana Romero de Pablos y Fernando Redrajo. A ellos mi reconocimiento y gratitud por su trabajo pionero. 7

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Agradezco todo el apoyo recibido por Pilar Tigeras Sánchez desde su cargo como vicepresidenta adjunta de Cultura Científica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y a nivel personal. María José Albalá Hernández y Juana Gil Fernández me facilitaron mucha información y el acceso al instrumental de fonética. Alfonso V. Carrascosa, Carolina Martín Albaladejo y Julio González Alcalde me han proporcionado fabulosas fotografías de los aparatos del Museo Nacional de Ciencias Naturales. Gracias a Esther García Guillén, y a su trabajo, he tenido acceso al estudio de un valioso instrumental en el Real Jardín Botánico. Luis Hernández Encinas, director del Instituto de Tecnologías Físicas y de la Información Leonardo Torres Quevedo y María del Castillo Barraza me han proporcionado mucha ayuda en mi estudio del instrumental del Torres Quevedo. Agradezco a mis compañeros del CSIC en la Escuela su comprensión y apoyo estos últimos meses para la preparación de este manuscrito. Gracias también a Irene Cuesta Mayor y Alejandro Martínez de Andrés por sus ilustraciones. Por último, pero no menos importante, gracias a mi esposa Laura y a mi hijo Juan por su paciencia, sus ánimos y su comprensión. A mi familia dedico estas páginas.

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Introducción libro no es un catálogo sobre aparatos científicos antiguos. Las

E siguientes páginas son un relato sobre un periodo breve de la historia ste

de la ciencia española contada gracias a unos testigos que normalmente no suelen aparecer reflejados en los escritos de los especialistas de la materia de nuestro país. Estos testigos no son parte interesada del relato histórico y no lo modifican con interpretaciones propias. Lo que nos dicen sobre nuestra historia científica es tan sólido como los cimientos de un templo sumerio o los sillares de un arco romano. Estamos hablando de instrumentos, aparatos y artilugios que se utilizaron en los laboratorios de nuestras universidades e instituciones científicas y sin los cuales no se podrían haber llevado a cabo las aportaciones de los protagonistas de nuestra ciencia. Descubriremos cómo estos instrumentos son, a veces, el único referente material, tangible, verificable y existente sobre líneas de investigación, productivas o no, que se emprendieron en nuestro país. Por esta razón, estos aparatos pueden ayudar a los historiadores de la ciencia a comprobar la veracidad de las fuentes 9

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historiográficas y completarlas, e incluso pueden ser las únicas fuentes históricas. A lo largo de estas páginas intentaré dar a conocer la importancia histórica y científica de una treintena de aparatos que forman parte del patrimonio histórico del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Como en toda selección, no podrán estar todos, lo que en modo alguno implica minusvalorar a los ausentes. A modo de justificación, diré que el patrimonio de instrumental histórico de este organismo se cuenta por centenares de ejemplares. Es este un libro con pretendido carácter divulgativo; aspiro a mostrar, de la forma más amena y sencilla posible, el fundamento científico y tecnológico de cada aparato, los investigadores e investigadoras que lo utilizaron y el contexto histórico en el que vivieron. Desearía, a la vez que explico su valor tecnológico, sensibilizar sobre la importancia de la conservación de los instrumentos científicos. De la misma manera que un cuadro o una escultura contienen el espíritu de un periodo histórico, un aparato científico constituye una foto fija que nos transmite la esencia de un momento de la historia de la ciencia. El capítulo 1 de este libro lo dedico a describir los criterios que se suelen usar para considerar que un instrumento científico tiene interés histórico. Asimismo, daré a conocer la actividad que desarrollamos en el CSIC para cuidar y estudiar este patrimonio. También quiero mostrar los trabajos pioneros de recuperación realizados en este organismo de investigación y a sus protagonistas. A finales del siglo XIX y principios del XX, se realizan los primeros hallazgos científicos que establecerán las bases de nuestro conocimiento acerca de la estructura de la materia. Los descubrimientos de los rayos X y de la radiactividad dieron lugar a nuevos campos de la física y a nuevas tecnologías. Los aparatos utilizados para desentrañar cómo se organiza la materia ocuparán los siguientes tres capítulos. 10

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En el capítulo 2 nos centraremos en aparatos históricos utilizados en estudios sobre radiactividad y que formaron parte de los primeros laboratorios españoles dedicados a estudiar este fenómeno. Sin duda estos electroscopios y cámaras de ionización constituían lo que podríamos considerar la tecnología punta del momento. Veremos cómo algunos de estos instrumentos conectan directamente con científicos como Pierre y Marie Curie. Los aparatos utilizados en investigaciones derivadas del descubrimiento de los rayos X serán los protagonistas del capítulo 3. Conoceremos aparatos de los laboratorios del Instituto Nacional de Física y Química (el Rockefeller) y otros desarrollados con fines comerciales por el ingeniero Mónico Sánchez. Los avances en la comprensión de la estructura del átomo fueron promovidos desde el campo de la óptica, concretamente desde la espectroscopia, albergando el CSIC aparatos utilizados en investigaciones relevantes en este campo por parte, por ejemplo, de Miguel Antonio Catalán. Descubriremos cuáles son en el capítulo 4. Los instrumentos utilizados en investigaciones de los diversos campos de las ciencias naturales y de la medicina serán los protagonistas del capítulo 5. Estos aparatos se encuentran entre los más antiguos que custodia el CSIC, que, a través del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN) y del Real Jardín Botánico (RJB), los hereda del Real Gabinete de Historia Natural inaugurado en 1776. Su estudio nos ayuda a comprender el desarrollo de la botánica, la zoología y la geología españolas en los últimos tres siglos. También comentaremos algunos aparatos utilizados por Ramón y Cajal y que hoy se conservan en el instituto del mismo nombre. De principios del siglo XX datan los aparatos del Laboratorio de Fonética Experimental, dirigido por el investigador de la lengua Tomás Navarro Tomás. Con ellos se realizaron los primeros estudios sobre la 11

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variación geográfica y social de la lengua española, como veremos en el capítulo 6. En el capítulo 7 trataremos el instrumental diseñado y construido en nuestro país para su uso en investigación o en enseñanza. Esto nos permitirá conocer la labor y las conexiones del Laboratorio de Automática con el Instituto del Material Científico y, posteriormente, con el Instituto Leonardo Torres Quevedo de Material Científico. Para finalizar ofreceré algunas reflexiones que creo necesarias para terminar de dar una visión general de este libro y del patrimonio instrumental del CSIC.

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1. No me tires sin antes saber algo de mí investigador, querido

E docente, espero que al finalizar stimado

este libro haya conseguido sensibilizarle lo suficiente como para que valore una serie de cosas antes de deshacerse de ese instrumento, aparato, montaje de vidrio o artefacto que tiene muchos años ya, que además está visiblemente sucio y desmejorado y que ocupa un preciado espacio en su laboratorio, su instituto de investigación o su centro de enseñanza. Quisiera que antes de tomar la decisión de dar de baja un aparato fuera consciente de su historia, tanto en el contexto de la

institución donde trabajas como del país al que pertenece. Me gustaría que se entendiera que la historia de una institución científica y la de la ciencia de un país pueden valorarse de múltiples maneras y, sin duda, una de ellas es a través de los instrumentos y aparatos que los científicos y educadores utilizaron en el desarrollo de su labor. El CSIC, el organismo público de investigación más importante de España, cuenta con más de mil aparatos de indudable interés histórico que han llegado hasta nuestros días gracias principalmente al esfuerzo y la 13

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sensibilidad de investigadores e historiadores de la ciencia que fueron conscientes de su importancia. Si no podemos dar un número exacto de los ejemplares que alberga el CSIC es porque su inventario no ha concluido y año tras año se van sumando nuevos aparatos a la colección. En este capítulo hablaremos de todas las actuaciones para la preservación de instrumentación científica histórica que se han llevado a cabo en el CSIC, pero antes es justo dar a conocer otras iniciativas desarrolladas en otras instituciones que pueden servir como ejemplo del creciente interés por el estudio y conservación de este tipo de aparatos.

Actuaciones para la preservación de instrumentos científicos históricos Como nos recuerda Anderson (2013), el estudio de los instrumentos científicos siempre

se consideró una rama de la historia de la ciencia y en la mayoría de los países occidentales se destinan partidas presupuestarias para su estudio y conservación. Proliferan los museos de la historia de la ciencia y prácticamente todas las grandes instituciones científicas tienen personal dedicado al estudio de sus instrumentos históricos y espacios reservados para su exposición. Incluso existe una Comisión de Instrumentos Científicos, en la Unión Internacional de Historia y Filosofía de la Ciencia, para promover los estudios sobre instrumentos científicos, que incluso impulsa una base de datos internacional sobre dichos aparatos. También existe un amplio consenso internacional en la catalogación y estudio de los instrumentos científicos históricos utilizados en la enseñanza. En Francia se concreta en la ASEISTE, siglas en francés de la Asociación para la Salvaguarda y Estudio de los Instrumentos

Científicos y Técnicos de la Enseñanza. En España se viene desarrollando una magnífica labor en los institutos históricos a través de la Asociación Nacional para la Defensa del Patrimonio de los Institutos Históricos. Hay que reconocer que las magníficas colecciones que atesoran muchos de estos centros son un ejemplo de la sensibilidad y el esfuerzo de sus docentes. Son muchas las muestras de estudiantes trabajando e investigando con dichos aparatos, que demuestran cómo este instrumental puede utilizarse con fines didácticos. En nuestro país la única iniciativa a nivel estatal sobre este tema cristaliza, en 1980, con la creación del Museo Nacional de Ciencia y Tecnología (MUNCYT) que entre sus funciones tiene la de “conservar y poner en valor el patrimonio histórico científico y tecnológico”. El MUNCYT tiene la mayor colección de instrumental científico de España, conseguida, en su mayor parte, gracias a la donación de centros educativos,

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Figura 1.1. Primer microscopio electrónico adquirido en España. Actualmente está en el MUNCYT. Fotografía: Ángel Luis Alfaro. Fuente: Wikimedia Commons.

instituciones científicas y universidades. Hay que decir que gracias a la existencia y el trabajo del personal de este museo muchos aparatos de interés histórico han sobrevivido hasta nuestros días (figura 1.1). Creo necesario comentar otras dos iniciativas llevadas a cabo en centros universitarios de nuestro país y que han permitido catalogar, estudiar y conservar instrumentos científicos de valor histórico. La primera es la promovida por la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad Complutense de Madrid, que tiene repartida su colección entre la propia facultad y el MUNCYT. Según González y de Andrés (2017), la colección consta de 1.210 aparatos, de los que 480 están en el MUNCYT, creándose un fichero de cada instrumento, que puede ser consultado en el Museo Virtual 15

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Figura 1.2. Detalle del edificio del Instituto de Tecnologías Físicas y de la Información Leonardo Torres Quevedo del CSIC. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

de la Facultad de Ciencias Físicas. Los ejemplares más antiguos de la colección son del siglo XVIII. La facultad mantiene una exposición permanente con cerca de 200 instrumentos. La segunda iniciativa involucró a varios centros de la Universidad de Valencia. Nos cuentan Bertomeu y García (2003) que las más de 1.200 piezas catalogadas vienen de Facultad de Física, la Facultad de Química, la Escuela Universitaria de Magisterio y el Observatorio Astronómico de la Universidad de Valencia. Gran parte de la colección ha sido expuesta y se han elaborado guías didácticas para los docentes que la visiten con sus estudiantes. Sin duda que existen otras magníficas iniciativas y colecciones que podrían interesar al lector, la de la Facultad de Físicas de la Universidad de Barcelona, la del Real Observatorio de Madrid o los casi

500 instrumentos estudiados por García (2004), que forman parte del Museo de la Farmacia Hispana de la Facultad de Farmacia de Madrid, pero por la temática de este libro no podemos dedicarles más espacio. Por último, quiero recalcar que en la práctica totalidad de las memorias asociadas a los ejemplos anteriores se repite un hecho: el lamentable estado de conservación en el que se encontraban la mayoría de los instrumentos. Esto, como veremos, es una constante asociada, y desgraciadamente asumida, a los trabajos de catalogación y preservación de aparatos históricos.

La colección de instrumental científicohistórico del CSIC A finales de la década de los noventa culminaron una serie de trabajos de catalogación, recuperación y restauración del instrumental científico-histórico de varios centros e institutos del 17

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CSIC. Esta labor, llevada a cabo por Moreno, Romero y Redrajo (1996), supuso la recuperación de más de setecientos aparatos encontrados en el MNCN, el Instituto de Óptica Daza de Valdés, el Instituto de QuímicaFísica Rocasolano (IQFR), el Instituto de Tecnologías Físicas y de la Información Leonardo Torres Quevedo (ITEFI), el RJB de Madrid, el Museo de Astronomía y Geodesia y el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM) (figuras 1.2 y 1.3). Ya entonces los autores de este titánico trabajo constataban el “poco aprecio con el que han sido considerados los instrumentos científicos en nuestro país” en comparación con los países de nuestro entorno y el penoso estado de conservación de muchos aparatos. Estos pioneros en el estudio del instrumental histórico del CSIC insistían en que un instrumento científico posee múltiples valores, pero que consideraban prioritario

Figura 1.3. Detalle de la entrada a la sección de Geología del edificio del Museo Nacional de Ciencias Naturales del CSIC. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

ligar cada aparato a investigadores, laboratorios, líneas de investigación y publicaciones; es decir, contextualizar cada instrumento en el marco de la historia de la institución, del país y de la ciencia en general. Con acierto consideraban que su trabajo ayudaría a dar mayor consistencia a los estudios de historia de la ciencia. Ellos fueron los primeros en hacer de los instrumentos una efectiva base de datos de la cultura material del CSIC. Los trabajos de Roberto Moreno, Ana Romero y Fernando Redrajo supusieron el primer inventario y catalogación general de aparatos históricos en el CSIC y la primera investigación sobre las relaciones que estos instrumentos mantienen con investigadores de la Junta para la Ampliación de Estudios (JAE) y del CSIC. Siempre que fue viable,

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Figura 1.4. Visita de Albert Einstein al Instituto Nacional de Física y Química. A la izquierda, mirando a Einstein, se encuentra Blas Cabrera y el tercero de la derecha es Miguel A. Catalán. En el centro, el catetómetro que procedía del Laboratorio de Investigaciones Físicas. Fuente: Moreno, Romero y Redrajo (1996).

se procedió a la restauración de los aparatos más destacados, razón por la cual han llegado en buen estado al siglo XXI (figuras 1.4 y 1.5). El proyecto finalizó en 1998 y, poco a poco, en otros centros del CSIC se fueron inventariando aparatos de interés histórico, de tal forma que en el año 2014 eran

994 los instrumentos considerados bienes históricos que estaban dados de alta en la base de datos del Servicio de Patrimonio del CSIC. Hasta 2014 la inclusión ocasional de nuevo instrumental en el patrimonio del CSIC se debió a la iniciativa de distintas personas

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Figura 1.5. El mismo catetómetro de la imagen anterior. Datado a principios de 1900, se conserva en el Instituto de Química-Física Rocasolano. Patrimonio histórico del CSIC (3A057). Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

que, de forma voluntarista y fragmentada, intentaron asegurar la conservación de muchos aparatos de interés. En los primeros meses de 2014, y con el objetivo de actualizar el catálogo de instrumental histórico y evitar la pérdida de aparatos, desde la delegación del CSIC en la Comunidad de Madrid se convocó una reunión, a la que acudieron investigadores interesados en instrumentación histórica, para promover una actuación coordinada desde la propia institución. Tras sucesivas reuniones, esta iniciativa se concretó en el Plan de Identificación, Recuperación y Conservación de Instrumentos y Aparatos Científicos de Interés Histórico del CSIC (Plan de

ICIH) en el que se enmarcan las iniciativas encaminadas a salvaguardar la instrumentación histórica del CSIC desde finales de 2014. A efectos prácticos, los miembros del Plan de ICIH consideramos que el interés histórico del instrumental científico del CSIC podría valorarse en función de distintos parámetros: en atención a su antigüedad (aparatos e instrumentación con más de 50 años o instrumentos creados en institutos del CSIC), a su relevancia científica (instrumentos relacionados con hallazgos de alto impacto científico), económica (instrumentos diseñados y construidos en el CSIC para su distribución comercial o su uso industrial) y didáctica 21

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Figuras 1.6. Ampolla de rayos catódicos, datada en torno a 1950 y expuesta en el ITEFI para demostrar la fluorescencia de ciertos minerales, y tubos de rayos catódicos utilizados para demostrar el experimento de Jean Perrin. Según la ley de Lorentz, los rayos catódicos sufren desviación en su trayectoria al acercarse un campo magnético. Patrimonio histórico del CSIC (5420h y 4B059). Fuente: Servicio de fotografía del Área de

(instrumentación y aparatos de medida con un alto valor como recurso educativo) (figura 1.6). Aplicando estos criterios, desde 2015 se han inventariado y catalogado más de doscientos nuevos aparatos de interés histórico de centros como el RJB, el ITEFI, el IQFR, el Instituto de Óptica Daza de Valdés, el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETCC), el Centro de Ciencias Humanas y Sociales (CCHS), la Estación Experimental Aula Dei (EEAD), el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición y la Estación Experimental de Zonas Áridas (EEZA). Para esta labor hemos contado con un pequeño laboratorio donde se pueden estudiar, limpiar y en algunos casos arreglar los instrumentos. Además pretendemos actualizar el catálogo de finales de la década de 1990 y publicar una ficha explicativa de cada instrumento en el Museo Virtual de la Ciencia del CSIC.

Consideramos que las actividades de divulgación son imprescindibles y la publicación en línea del patrimonio instrumental del CSIC se complementa con charlas, seminarios y demostraciones del funcionamiento de aparatos, con la esperanza de que la sociedad valore su conservación (figura 1.7).

Algunas razones por las que se pierden aparatos históricos Por extraño que parezca, no todas las personas directamente relacionadas con la investigación científica abogan por la conservación y recuperación del instrumental histórico. Las razones son varias: priorizan el espacio porque tienen necesidad del mismo y, en otros muchos casos, ignoran el posible valor histórico de los aparatos que tienen en sus pasillos, armarios y estanterías. De este modo, es la propia actividad científica diaria y la evolución natural de los 23

Cultura Científica del CSIC.

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Figura 1.7. Ilustración del experimento de Curie utilizada en la recreación virtual de su laboratorio con instrumentos históricos del CSIC. Ilustración: Alejandro Martínez de Andrés. Fuente: Museo Virtual de la Ciencia del CSIC.

laboratorios e institutos de investigación la que da lugar, frecuentemente, a pérdidas irreversibles del patrimonio instrumental. Otra de las razones por las que se acaba perdiendo instrumental

de interés histórico es que la relación del investigador con el instrumento ha cambiado. Antes el científico desarrollaba, mejoraba y mantenía el aparato. Ahora esto solo ocurre en los proyectos que implican el

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Figura 1.8. Balanza de precisión Kaiser & Sievers, datada en torno a 1935, utilizada en el laboratorio de Enrique Moles. Conservada en el actual Instituto de Química-Física Rocasolano. Patrimonio histórico del CSIC (3A064). Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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desarrollo de prototipos y en los laboratorios con una insuficiente financiación prolongada en el tiempo. En cualquier caso, en la actualidad, el mantenimiento corre a cargo de las empresas que venden el aparato y en menor medida de los técnicos de laboratorio. Para terminar, y dado que no podemos dejar de reconocer que en el mundo en el que vivimos los

parámetros económicos priman por encima de cualquier otra consideración, hay que tener en cuenta un dato: algunos de los aparatos históricos similares, y contemporáneos a los que custodia el CSIC, se subastan por miles de euros en el mercado del coleccionismo. Así que si no se reconoce el valor histórico de instrumentos de más de un siglo de antigüedad y tampoco se comprende el valor científico de

las balanzas con las que Enrique Moles determinaba las masas atómicas de los elementos químicos, entonces quizás se considere que recuperar estos instrumentos aumentará el valor económico del patrimonio de la institución a la que pertenezcan. Con este criterio quizás se convenza a más personas de la necesidad de conservar y estudiar este instrumental (figura 1.8).

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Bibliografía Anderson, K. (2013): “Beyond the glass cabinet: the history of scientific instruments”, Revista Electrónica de Fuentes y Archivos, 4, pp. 34-46. CSIC (s.f.): Plan de Identificación, Recuperación y Conservación de Instrumentos y Aparatos Científicos de Interés Histórico del CSIC. Disponible en http://museovirtual.csic.es/ instrumental-csic.html Bertomeu, J. R. y García, A. (2003): Abriendo las cajas negras. Los instrumentos científicos de la Universitat de València, Servei de Publicacions Universitat de València, p. 460. García de Marina Bayo, A. (2004): “Estudio de la colección histórica de instrumentos científicos del Museo de la Farmacia Hispana de la Facultad de Farmacia de Madrid”, Anales de la Real Academia Nacional de Farmacia, vol. 70, 4, pp. 813-838. González Díaz, G. y de Andrés y Toro, B. (2017): Libro descriptivo de instrumentos

científicos. Facultad de Ciencias Físicas, Museos y Colecciones de la Universidad Complutense, colección de patrimonio científico-técnico, Vicerrectorado de Extensión Universitaria, Madrid, p. 385. International Union of History and Philosophy of Science and Technology (s.f.): Scientific Instrument Commission. Disponible en https://scientific-instrumentcommission.org Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (s. f.): Museo Nacional de Ciencia y Tecnología. Disponible en http:// www.muncyt.es Moreno, R., Romero, A. y Redrajo, F. (1996): La recuperación de la instrumentación científicohistórica del CSIC, IQFR e Instituto de Óptica Daza de Valdés, CSIC. — (1996): “La recuperación de la instrumentación científico-histórica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas”, Arbor, 603, t. CLIII, pp. 9-54.

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2. La medida de la radiactividad próximos tres capítulos se

L centrarán en instrumentos os

desarrollados para realizar medidas que, como resultado final, permitieron avanzar en el conocimiento de la naturaleza y la estructura de la materia. En términos muy simplificados, hoy en día cualquier estudiante de secundaria debería saber que los ladrillos más pequeños de la materia son los átomos y que estos se componen principalmente de espacio vacío en el que podemos encontrar protones y neutrones, reunidos en el núcleo, y de una nube de electrones que lo rodea. Esta frase

resume la teoría atómica de la materia que, aunque ahora nos parezca tan evidente, se fue configurando con descubrimientos y aportaciones de la química y de la física desde finales del siglo XIX hasta mediados del siglo XX. Sin instrumentación como la que vamos a ver en estos capítulos, estos avances no hubieran sido posibles. Los aparatos protagonistas de esta parte pertenecían a los laboratorios del extinto Instituto de Radiactividad de la Universidad Central (actual Universidad Complutense de 29

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Figura 2.1. Recreación de Szilárd en su laboratorio del Instituto de Radiactividad. Ilustración: Irene Cuesta Mayor (CSIC).

Madrid) y, como hemos visto en el capítulo anterior, acabaron en el CSIC gracias a la sensibilidad y el buen juicio de varias personas.

Se trata, en su mayor parte, de instrumentos de medida muy sensibles, tanto que formaban parte de lo que sin duda era la

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tecnología punta de la época en los laboratorios que estudiaban el fenómeno de la radiactividad (figura 2.1).

Breve historia de la radiactividad Para introducirnos en este capítulo y conocer a varios personajes directamente relacionados con los aparatos protagonistas, realizaré un breve esbozo acerca del descubrimiento de la radiactividad. Aunque una historia de la radiactividad debería comenzar con el descubrimiento de los rayos catódicos, y posteriormente de los rayos X, en este caso nos saltaremos esos hallazgos para tratarlos en el siguiente capítulo. Desde que en 1895, Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) descubriera los rayos X, gran parte de la comunidad científica estaba empeñada en desentrañar la naturaleza de tan misteriosos rayos. Uno de estos investigadores fue el científico francés Antoine Henri Becquerel (1852-1908),

quien pensaba que la fluorescencia y la fosforescencia de determinadas sustancias podían producir rayos X. En 1896, descubrió con sorpresa una radiación que emanaba de ciertas sales de uranio y que era capaz de velar las placas fotográficas (figura 2.2). Sabemos por Gribbin (2006) que el interés por la luminiscencia le venía a Becquerel de familia: su padre y su abuelo habían desarrollado investigaciones previas sobre estos fenómenos, lo que permitió a Becquerel disponer de una importante colección de sustancias luminiscentes; entre ellas, disponía de las mencionadas sales de uranio, las cuales son materiales fosforescentes: emiten luz que podemos ver en la oscuridad tras haber estado expuestas a la luz del sol (figura 2.3). La hipótesis que Bequerel quería comprobar, como acabamos de decir, era que la fosforescencia de las sustancias de su colección podía producir rayos

Figura 2.2. Retrato de Antoine Henri Becquerel realizado por Paul Nadar. Fuente: Wikimedia Commons.

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Luz

Energía

Figura 2.3. Los fenómenos de luminiscencia se producen cuando un átomo emite luz tras retornar a su órbita un electrón que había saltado a una órbita superior tras haber sido excitado energéticamente. Ilustración: Irene Cuesta Mayor (CSIC).

X. Esta sospecha se basaba en que Röntgen había detectado los rayos X tras ver cómo se iluminaba una sustancia fluorescente que tenía en su laboratorio y en que había demostrado que los rayos X velaban las placas fotográficas; de hecho realizó la primera radiografía, como veremos en el próximo capítulo. Becquerel diseñó el siguiente experimento: colocaba una sustancia fluorescente o una fosforescente sobre una placa fotográfica encerrada en un envoltorio de cartón negro,

de forma que no le llegase ninguna luz; después, situaba el conjunto de placa, envoltura y sustancia fluorescente en un lugar iluminado por el sol. Si el material producía rayos X, estos impresionarían la placa fotográfica que aparecería velada al revelarse. Pero tras muchos intentos comprobó que la placa fotográfica permanecía inalterada. Un día de febrero decidió probar con otra sustancia, en este caso sales de uranio (figura 2.4). Colocó las sales sobre la placa fotográfica forrada de cartón

negro y, entre medias, una moneda de plata. Como el cielo estaba nublado guardó este montaje en un cajón a esperas de poder exponerlo al sol como había hecho anteriormente. Tras unos días de espera, Bequerel, abrió el cajón y descubrió, tras revelar la placa, la silueta intensamente marcada de la moneda. Su sorpresa fue mayúscula, pues descubrió que estas sales de uranio habían emitido rayos sin antes haber estado expuestas a la luz solar (figura 2.5).

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Figura 2.4. Cristales de uranocircita de la mina Senhora da Assunção en Portugal. Es un mineral cuya fórmula química es una sal (fosfato) de uranio y bario. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

La conclusión por evidente no dejó de ser sorprendente: la sal de uranio emitía algún tipo de radiación no visible que impresionaba las placas fotográficas. No debemos olvidar que, a ojos de la comunidad científica de la época, este descubrimiento mostraba que las sales de uranio emitían radiación a partir de la nada, lo cual entraba en conflicto con el principio de conservación de la energía. Si la energía solo se transforma de una a otra forma, ¿de dónde venía la radiación de las sales de uranio? Estos nuevos rayos, que pronto se diferenciaron de los que Röntgen descubriera un año antes, se denominaron rayos Becquerel en honor a su descubridor y se pensó que eran producidos por el uranio presente

en las sales. Pero, al contrario que los rayos Röntgen, los Becquerel emanaban de forma natural, sin necesidad de aportar previamente energía a la sustancia. Debemos tener en cuenta que la comunidad científica no tenía aún el modelo atómico de la materia que nosotros tenemos y, por lo tanto, no podía explicar el origen de

estas nuevas radiaciones. Un paso más en este sentido lo dieron nuestros siguientes protagonistas: el matrimonio Curie. Muchas fueron las penalidades que pasó Marie Curie, nacida en Varsovia en 1867, para poder estudiar y licenciarse en la Facultad de Ciencias de la Universidad de París. 33

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Figura 2.5. Placa fotográfica original del descubrimiento de Becquerel tomada por él mismo. Fuente: Wikimedia Commons.

Afortunadamente para la ciencia y para la humanidad, las superó con mucho esfuerzo y tesón y, tras un fallido intento de regreso a Polonia, volvió a Francia donde, tras casarse y dar a luz a Irene, su primera hija, decidió realizar su tesis doctoral. Pierre Curie y Marie Sklodowska se casaron un año antes del descubrimiento de Becquerel y decidieron

profundizar en el estudio de esta nueva radiación que provenía del uranio. Tras su descubrimiento, Becquerel había comprobado que esta radiación ionizaba el aire, es decir, que las sales de uranio hacían que el aire que las rodeaba pudiera conducir la electricidad. Con buen olfato, los Curie decidieron utilizar esta característica para intentar descubrir nuevas sustancias que ionizaran el aire de forma natural. Para ello, se dedicaron sistemáticamente a realizar análisis de distintos elementos químicos y sus compuestos para detectar su radiactividad. En esta tarea, Pierre se dedicaba al diseño de nuevo instrumental de medida y Marie a procesar grandes cantidades (toneladas) de rocas con minerales radiactivos. De esta forma, descubrieron que la capacidad del torio para ionizar el aire es similar a la del uranio. Pero lo más importante fue que Marie descubrió que el uranio metálico ionizaba menos el aire que el mineral de donde se sacaba, lo

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Figura 2.6. Los Curie en su laboratorio, hacia 1904. Marie está manejando un generador piezoeléctrico idéntico al conservado en el CSIC. Fuente: Wikimedia Commons.

que sugería que en este mineral llamado pechblenda, había algo más que emitía esa radiación becquereliana. Según Gamow (1971), los Curie consiguieron una tonelada de escorias de la principal mina de uranio que había en Europa en aquella época; estaba situada en un valle, el Joachimsthal, en lo que hoy es la frontera germano-checa. Con mucho esfuerzo —y, sin saberlo, a costa de su salud—, Marie terminó aislando dos nuevos elementos químicos con una alta capacidad para ionizar el aire. Los llamaron polonio (en recuerdo al país de origen de Marie) y radio. De este último consiguieron aislar, en 1902, la décima parte de un gramo y era tal la energía que emanaba (esa que era capaz de ionizar el aire)

que Pierre propuso denominar a este fenómeno radiactividad (figura 2.6). En 1903, Becquerel y los Curie recibieron el Premio Nobel de Física por el descubrimiento de la radiactividad. Estos descubrimientos hicieron a los Curie mundialmente famosos, especialmente a Marie, al ser la primera mujer en lograr tan prestigioso premio. Recibiría por

segunda vez el premio, en la modalidad de química, por el descubrimiento del radio y el polonio en 1911. Por cierto, que también su hija, Irene, obtuvo un Premio Nobel en 1935 por investigaciones relacionadas con la radiactividad, lo que indica que el talento científico y el tesón eran cualidades familiares. Los cuadernos de laboratorio utilizados por Marie aún emiten 35

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Figura 2.7. Fotografía del cuarzo piezoeléctrico conservado en el MNCN, fechado en torno a 1900. Patrimonio histórico del CSIC (4102h). Fuente: Moreno y Romero (1994).

Figura 2.8. Fotografía del mismo cuarzo. En la plataforma que cuelga en parte inferior se colocaba un peso con el que controlar la fuerza aplicada al cristal de cuarzo situado en el interior del tubo superior. Patrimonio histórico del CSIC (4102h). Fuente: Moreno y Romero (1994).

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radiactividad, la cual fue, con toda probabilidad, la causante de la leucemia que acabó con su vida a los 67 años. Al igual que ocurre en los laboratorios de vanguardia de nuestros días, el entonces novedoso fenómeno de la radiactividad necesitaba del desarrollo de instrumental y aparatos de medida diseñados en los propios laboratorios por los investigadores. Para medir esta radiación, que emanaba de cantidades muy pequeñas de sustancia, Pierre diseñó y construyó aparatos que medían, con gran sensibilidad, la conductividad eléctrica del aire que rodeaba a una muestra. Algunos de estos aparatos forman parte hoy del patrimonio de instrumentos históricos del CSIC (figuras 2.7 y 2.8). Recapitulando, podríamos decir que el descubrimiento de la radiactividad cuestionó, en un primer momento, el principio de la conservación de la energía. ¿De dónde provenía la radiación del uranio, el torio, el radio o el

polonio? ¿Cómo cantidades tan pequeñas de estos elementos podían emitir esas cantidades de energía? Todos coincidían en que esa energía provenía de los átomos de estos elementos, pero ¿cómo y dónde se almacenaba? Estas preguntas tendrían respuesta con el devenir de los años, pero para entender la expectación generada en aquella época, debemos situarnos en el paradigma de conocimiento que tenían los científicos a finales del siglo XIX y tener en cuenta la vertiginosa velocidad con la que se producían estos desconcertantes descubrimientos. Para que nos hagamos una idea sobre la rapidez en los hallazgos científicos, un año después del descubrimiento de Becquerel, J. J. Thomson descubrió el electrón que, como sabemos, es una de las partículas que componen el átomo. Ahora que tenemos un poco más claro el descubrimiento de la radiactividad y situados sus principales protagonistas, podemos valorar con más

perspectiva los instrumentos históricos utilizados en la medición de radiactividad que atesora el CSIC y situarlos en el contexto social y científico de la Europa y de la España de principios del siglo XX.

Las implicaciones sociales del descubrimiento Como hemos visto, los hallazgos de los Curie supusieron el cuestionamiento de algunas leyes de la física y esto originó un evidente interés y expectación en la comunidad científica. Pero este interés pronto trascendió a otros componentes de la sociedad: industriales, tecnólogos, médicos y sus pacientes fueron rápidamente seducidos por las distintas oportunidades que les brindaba el descubrimiento de la radiactividad y los científicos contemporáneos, incluidos los Curie, se situaron en muchos casos en el papel de emprendedores, fundando sus propias empresas y colaborando con la industria. 37

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Figura 2.9. Cartel que anuncia un aparato para radioterapia en 1913. Fuente: Wikimedia Commons.

No siempre ocurre que un descubrimiento científico tenga un gran impacto social, pero las implicaciones de la radiactividad iban más allá del entendimiento del átomo. Si nos centramos en los aspectos económicos, debemos ser conscientes de lo que estaba en la mente de mucha gente tras conocerse las investigaciones de los Curie. La enorme cantidad de energía que liberaba el radio abría un enorme abanico de posibilidades en un mundo dominado por la combustión del carbón. Pronto los minerales portadores de elementos radiactivos pasaron a ser de interés estratégico para las naciones y las empresas mineras, y se intensificaron las campañas de prospección en busca de tan ansiados elementos. Pero para encontrarlos primero hay que saber detectarlos y esto solo era posible si se desarrollaban y 38

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Figura 2.10. Trabajadoras de una fábrica de la United States Radium Corporation, alrededor de 1922. Muchas de las conocidas como radium girls acabaron por desarrollar cáncer debido a su exposición a pinturas basadas en sales de uranio. Fuente: Wikimedia Commons.

mejoraban los aparatos diseñados por los Curie y otros científicos en sus laboratorios. Esto supuso un verdadero auge de empresas de desarrollo tecnológico ligadas, en muchos casos, a los centros de investigación. Por ejemplo, Pierre supervisó trabajos de procesamiento del radio en las instalaciones de la Société Centrale de Produits Chimiques en París, empresa que también construiría varios de los instrumentos diseñados por él. Las aplicaciones terapéuticas de la radiactividad también incumbieron muy pronto a la comunidad médica y, por interés, al resto de la sociedad. Los Curie explicaron en un artículo que las células productoras de tumores podrían combatirse con radio. Según nos cuenta Herran (2008), la atracción de muchos médicos

por esta nueva línea de tratamientos originó la proliferación de clínicas especializadas, algunas de ellas con salas, llamadas emanatorios, donde los pacientes inhalaban un elemento gaseoso producto de la desintegración del radio, el radón (figura 2.9). En la segunda década del siglo XX se desarrollaron otros empleos de la radiactividad, como las

pinturas luminosas y la radiagricultura, de la que hablaremos más adelante. Las pinturas estaban compuestas de una mezcla de sulfuro de cinc y sales de radio, y se utilizaban mucho para pintar los números y las agujas de las esferas de los relojes y así poder ver la hora en la oscuridad. Las personas que trabajaban en esta industria, principalmente mujeres, eran 39

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Figura 2.11. Mapa de la radiactividad hidromineromedicinal en España. Fuente: Adaptado de Muñoz del Castillo (1905).

reconocidas porque sus manos, cabellos y labios emitían luz en la oscuridad. Su contacto con estas sustancias ocasionó la muerte a muchas de ellas (figura 2.10).

Los estudios sobre radiactividad en España Tras el trabajo de investigación de Herran (2008), queda claro que, en nuestro país, hablar del inicio de las investigaciones sobre radiactividad nos lleva al Instituto de Radiactividad. El Instituto

tiene su origen en el Laboratorio de Radiactividad creado en 1904 y dirigido por el catedrático de Mecánica Química José Muñoz del Castillo (1850-1926) en la Facultad de Ciencias de la Universidad Central de Madrid. En la década de 1880, Muñoz del Castillo había alcanzado cierta fama social en la lucha contra la plaga de la filoxera, un insecto que ataca a la planta de la vid y que suponía un grave problema en un país con grandes superficies dedicadas a este cultivo.

A finales del siglo XIX, su interés, como el de gran parte de la comunidad científica, estaba centrado en el fenómeno de la radiactividad recientemente descubierto y en 1903 consiguió una primera dotación económica para equipar el Laboratorio de Radiactividad. Con el paso de los años, y debido a la influencia política de Muñoz del Castillo, el laboratorio aumentó sus recursos, desarrolló varias líneas de investigación y en él se formaron varios científicos. En 1911 el Laboratorio ascendió a Instituto y se trasladó a la calle Amaniel de Madrid. La hipótesis que Muñoz del Castillo defendió para explicar la radiactividad no convenció y no contó con apoyo en la comunidad científica nacional ni tampoco en la internacional. Sin embargo,

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esto no menguó las capacidades del Instituto por varias razones que se expondrán a continuación. Entre los primeros resultados científicos del Instituto, se encuentra la publicación de un mapa de la radiactividad en España y fue Muñoz del Castillo quien dirigió la primera campaña de prospección geoquímica enfocada a minerales de uranio y aguas radiactivas (figura 2.11). Además, el centro contaba con el instrumental de medición para la radiactividad más sensible y moderno que podía encontrarse en nuestro país. Por lo tanto, cualquiera que quisiera medir la radiación de una sustancia y obtener una certificación oficial, se dirigía a sus instalaciones y pagaba por el servicio una tasa oficialmente establecida. No olvidemos que era el centro custodio de los únicos patrones de radio certificados internacionalmente que había en España. Por otro lado, muy relevante fue también la relación del Instituto con la comunidad de médicos, especialmente con los

especialistas en hidrología médica. Es de destacar que el centro contaba con un emanatorio. La radiactividad suscitó investigaciones en el campo de la agricultura, con el desarrollo de abonos radiactivos que, se pensaba, aumentaban la producción y el tamaño de los cultivos. En España fue el Instituto de Radiactividad quien dirigió esas investigaciones en colaboración con ingenieros de montes y productores agrícolas.

Los aparatos del Instituto de Radiactividad La colección de instrumentos que provienen de este instituto es una de las más importantes del CSIC y se encuentra custodiada por dos centros: el MNCN y el ITEFI. Como hemos dicho, los Curie emprendieron la búsqueda de nuevos elementos radiactivos aprovechando la característica que tenían de ionizar las moléculas de los gases y para ello desarrollaron, y mejoraron, diverso instrumental, como cámaras de

ionización, electrómetros, electroscopios y generadores de electricidad. Una cámara de ionización es, en esencia, un recipiente lleno de gas (aire, por ejemplo) con dos placas metálicas capaces de conducir la electricidad. El funcionamiento es sencillo: tras calibrar el aparato, aplicando un voltaje entre las placas, se procede a introducir la muestra radiactiva; los rayos que emite la sustancia ionizan el gas contenido en la cámara, es decir, las moléculas neutras del gas se transforman en iones positivos y electrones libres cuya carga, como sabemos, es negativa. Los iones positivos se dirigen a la placa negativa y los electrones correspondientes a la placa positiva, aportando, durante el tiempo que dura el experimento, una carga eléctrica a cada placa (figuras 2.12 y 2.13). El problema era que la corriente eléctrica generada en las placas de la cámara por la sustancia radiactiva era extremadamente pequeña, del orden del picoamperio (10-12 41

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Figura 2.12. Electroscopio de Curie-Cheveneau-Laborde. Datado en torno a 1910, está expuesto en el ITEFI. Patrimonio histórico del CSIC (5405h).

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Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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amperios o también 0,000000000001 amperios) y esta corriente había que medirla para así determinar cuan radiactiva era la muestra. En aquella época no había instrumentos capaces de medir cantidades tan pequeñas de corriente y si los había eran de un uso bastante complicado. Para determinar esta minúscula corriente, Pierre Curie desarrolló unos instrumentos muy sensibles: los electroscopios y los electrómetros. Los electroscopios son instrumentos que tradicionalmente se han utilizado para saber si un cuerpo está electrificado y para determinar la naturaleza, positiva o negativa, de su carga. Los electrómetros son electroscopios más avanzados que también permiten medir la cantidad de carga. Como atestiguan sus memorias, el Instituto de Radiactividad disponía de un Laboratorio Curie, convenientemente equipado, para medir la radiactividad de diversas

sustancias de acuerdo con el método que desarrolló el matrimonio francés. De este laboratorio sobreviven, entre otros, diversas cámaras de ionización, un electroscopio con cámara de ionización y un generador piezoeléctrico. El generador piezoeléctrico que se conserva en el CSIC es, sin duda, uno de los aparatos más valiosos con los que cuenta esta institución. Como el resto de

Figura 2.13. Cámara de ionización de principios del siglo XX, conservada en el MNCN. Patrimonio histórico del CSIC (4108h). Fuente: Moreno y Romero (1994).

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aparatos provenientes del Instituto de Radiactividad, fue restaurado y catalogado en los trabajos de recuperación que Moreno, Romero y Redrajo (1996) llevaron a cabo en la década de los noventa. Como hemos visto, el funcionamiento de la cámara de ionización hace que en su placa positiva desaparezca carga (debido a los electrones producidos por la ionización del gas), por lo que es necesario mantener constante esa carga para tomar medidas durante un periodo prolongado de tiempo. Para conservar el sistema con la carga eléctrica necesaria, los Curie utilizaron este aparato que se basaba en un fenómeno, la piezoelectricidad, descubierto por Pierre y su hermano Jacques unos años antes. Los hermanos Curie demostraron que al aplicar una fuerza de tracción o de compresión a un cristal de cuarzo, aparecía una carga superficial en las caras del cristal que era proporcional a la presión ejercida. Utilizando esta propiedad, Pierre diseñó el

generador de la colección, catalogado como cuarzo piezoeléctrico, que fue construido en la anteriormente citada Société Centrale de Produits Chimiques. La piezoelectricidad es el fundamento físico de gran cantidad de instrumentos de medida actuales. El aparato dotaba al método experimental diseñado por los Curie de una carga constante, necesaria para las medidas, que no era posible suministrar con las pilas de la época debido a su inestabilidad. Aun así, su utilización no era en absoluto sencilla, debiendo mantener el operador una mano siempre en el peso que se aplicaba a la lámina de cuarzo. En las figuras 2.8, 2.14 y 2.15 podemos ver el generador conservado en el CSIC, un esquema de su funcionamiento y a Marie Curie utilizando uno similar. Había ocasiones en las que no se podía disponer de un laboratorio perfectamente equipado para tomar medidas de radiactividad, principalmente en

trabajos de campo como la prospección de minerales y tierras o el estudio de aguas. Pierre también diseñó instrumentos para esas ocasiones, concretamente electroscopios, y dos de ellos se conservan en el ITEFI del CSIC. El Instituto de Radiactividad utilizó dicho instrumental para la determinación de la actividad radiactiva de aguas, como por ejemplo las del Balneario de Lérez en Galicia, y para abonos radiactivos desarrollados por el instituto. Como hemos señalado, el instituto desarrolló una intensa línea de investigación centrada en el estudio y desarrollo de abonos radiactivos. Este interés por la radiagricultura, que quizás sorprenda al lector del siglo XXI, era común en todos los países occidentales de la época, pues se creía que determinadas cantidades de sustancias radiactivas, incluidas en los abonos y fertilizantes, influían positivamente en el tamaño de las plantas. En la década de 1920 ya existían marcas de fertilizantes que comercializaban este tipo de abonos.

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Lámina de cuarzo Placas metálicas

Peso

Figura 2.14. Esquema de funcionamiento del generador piezoeléctrico. Ilustración: Alejandro Martínez de Andrés. Fuente: Museo Virtual de la Ciencia del CSIC (2014).

Aunque en el mundo desarrollado, y sobre todo en Estados Unidos, la adición de sustancias radiactivas a los suelos de cultivo fue de uso común en la primera mitad del siglo XX, no todo el mundo avalaba científicamente este proceder, principalmente por la pequeña cantidad de sustancias radiactivas empleadas que, a veces, ni siquiera superaba a la propia radiactividad natural del suelo agrícola. Según Herran (2008),

en España, uno de los científicos que planteó dudas sobre la efectividad de la radiagricultura fue Béla Szilárd y lo hizo, además, trabajando en el Instituto de Radiactividad. Szilárd, fue un investigador húngaro que tras licenciarse en Farmacia en 1904, viajó a París, donde consiguió trabajar en el laboratorio de los Curie (figura 2.16). Sus habilidades como investigador y el privilegio de trabajar en el laboratorio más

importante de la época le brindaron la oportunidad de colaborar con grandes científicos, y también con hábiles desarrolladores de instrumental, como fueron Pierre Curie y Albert Laborde. No es de extrañar que pronto diseñase sus propios prototipos de instrumental de alta sensibilidad. Esto le llevó a fundar su propia empresa, el Laboratoire de Produits Radioactifs, donde fabricó aparatos de medida para investigaciones sobre radiactividad. 45

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Figura 2.16. Retrato de Béla Szilárd y su firma ilustrando una noticia sobre una conferencia suya en la Sociedad de Hidrología. Diario La Mañana 13 de marzo de 1917. Fuente: Biblioteca Nacional de España.

Figura 2.15. Marie Curie utilizando el generador piezoeléctrico en su laboratorio en torno a 1900. Fuente: Wikimedia Commons.

El inicio de la Primera Guerra Mundial fue la razón por la que Szilárd se exilió a España y trabajó en el Instituto desde 1916 hasta el final de la contienda. Su principal función era el desarrollo de instrumental científico y algunos de sus aparatos fueron construidos en el Laboratorio de Automática que dirigía Leonardo Torres Quevedo, del que volveremos a hablar (figura 2.17).

No sabemos si lo trajo consigo o si el Instituto lo adquirió con posterioridad, pero el caso es que el CSIC conserva dos electrómetros diseñados por Szilárd. Construidos de latón y aluminio, supusieron un avance en las investigaciones sobre sustancias radiactivas, pues mejoraban significativamente la sensibilidad de las medidas. En los laboratorios del Instituto estos

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Figura 2.17. Electrómetro diseñado por Szilárd y construido en el laboratorio de Automática del Leonardo Torres Quevedo. Datación en torno a 1918. Conservado en el MNCN. Patrimonio histórico del CSIC (1A028). Fuente: Moreno y Romero (1994).

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Figura 2.18. Electrómetro de Szilárd. Data de alrededor de 1910 y está expuesto en el ITEFI. Patrimonio histórico del CSIC (5403h). Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

aparatos eran utilizados para medidas de rutina de alta precisión (figura 2.18). El instrumental para estudios de radiactividad, el más antiguo conservado en nuestro país, nos ha servido de excusa para conocer el descubrimiento de este fenómeno, sus primeras aplicaciones y los inicios de su investigación en España. Los instrumentos que abordaremos en los próximos capítulos completarán nuestra visión de las investigaciones que clarificaron la estructura del átomo y de su desarrollo en nuestras instituciones científicas. Estos aparatos son evidencias materiales de la historia de la ciencia y de nuestra ciencia, y como tal deben ser tenidos en cuenta por los historiadores. Al resto de la sociedad nos queda valorar su indudable interés científico e histórico y velar por su conservación. 48

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Bibliografía Bernal, J. D. (1976): Historia social de la ciencia 2. La ciencia en nuestro tiempo, Península, Barcelona, p. 518. Curie, M. (2011): Escritos biográficos, Colección El espejo y la lámpara 2, UAB, Bellaterra, p. 244. Frame, P. (2007): Radioluminescent Paint, Oak Ridge Associated Universities. Disponible en https://www.orau.org/ptp/collection/ radioluminescent/radioluminescentinfo.htm Gamow, G. (1971): Biografía de la física, Salvat, Barcelona, p. 262. Gribbin, J. (2006): Historia de la ciencia (15432001), Crítica, Barcelona, p. 550. Gunderman, R. B. y Gonda, A. S. (2015): “Radium Girls”, Radiology, 274(2).

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3. La producción de rayos X generación de rayos X y su uso

L para el estudio de la estructura de a

la materia se encuentran entre los avances más fundamentales la ciencia, de tal forma que se puede decir que hay un antes y un después en el descubrimiento de esta radiación. Como ocurrió con la radiactividad, los rayos X no solo ayudaron a la comprensión de la organización de la materia, sino que tuvieron implicaciones médicas inmediatas (figura 3.1). Los instrumentos protagonistas de este capítulo se encuentran custodiados en diversos Institutos del CSIC, como son el IQFR, el ITEFI y la EEZA.

Antecedentes del descubrimiento de los rayos X La historia de la ciencia nos muestra, una y otra vez, que ningún descubrimiento se produce de forma aislada, pues todo trabajo científico se basa en otro trabajo previo y en ocasiones contemporáneo. Para comprender mejor el momento y los instrumentos que se utilizaron en el hallazgo de los rayos X, deberíamos retrotraernos a mediados del siglo XVII, cuando Evangelista Torricelli (1608-1647), asistente y 51

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Figura 3.1. Recreación artística del descubrimiento de los rayos X por Röntgen. Ilustración: Alejandro Martínez de Andrés (2014), Museo Virtual de la Ciencia del CSIC.

secretario de Galileo (1564-1642) durante los tres últimos meses de su vida, inventó el barómetro de mercurio (figura 3.2). La importancia de este invento no solo radicaba en la posibilidad de medir la presión atmosférica, sino en que Torricelli fue el primero en mantener un vacío considerable en un tubo de vidrio. Pronto se diseñaron y perfeccionaron otros artefactos para extraer el aire de distintos recipientes, inaugurándose con ello la ciencia del vacío que, como veremos, confluirá con otras

Figura 3.2. Retrato de Evangelista Torricelli. Óleo sobre lienzo realizado por Lorenzo Lippi en torno a 1647. Fuente: Wikimedia Commons.

disciplinas en el laboratorio de Röntgen. Unos doscientos años más tarde, en 1830, Michael Faraday (1791-1867) (figura 3.3) se propuso investigar si en los gases se producía algún tipo de

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Figura 3.3. Michael Faraday durante una charla de divulgación y demostración de experimentos científicos, en la Royal Institution, en las navidades de 1856. Ilustración: Alexander Blaikley.

Fuente: Wikimedia Commons.

Fuente: Wikimedia Commons.

conducción iónica. Como Faraday era un magnífico experimentador, construyó para sus indagaciones un tubo de vidrio al que colocó dos electrodos en sus extremos. Utilizando una bomba de vacío extrajo el aire del tubo mientras conectaba los electrodos (ánodo y cátodo) a voltajes cada vez mayores. Su propósito era excitar el poco gas que quedase en el

Figura 3.4. Ilustración del primer transformador construido por Faraday. Se trata de un anillo de hierro al que rodean dos bobinas de alambre que se conectaban a un galvanómetro.

tubo y lo que observó fue que al aumentar el vacío en el tubo, este se iluminaba débilmente. Unos años antes Faraday había desarrollado el primer transformador basado en la ley de la inducción electromagnética que él mismo había descubierto (figura 3.4). Un transformador es un aparato que consta de dos bobinas de hilo de cobre (bobinado primario y secundario) 53

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Figura 3.5. Grabado de Henry Daniel Ruhmkorff aparecido en la Librairie Générale Scientifique et Industrielle de H. Desforges. Fuente: Wikimedia Commons.

y con el que podemos conseguir aumentar o disminuir la tensión eléctrica. Como ocurrió en el caso de la ciencia del vacío, en el campo del electromagnetismo pronto se desarrollaron nuevos y mejores transformadores. Detengámonos en un personaje relevante para nuestra historia: Heinrich Daniel Ruhmkorff (1803-1877) (figura 3.5). Apoyándose en diseños realizados por diferentes investigadores, Ruhmkorff construyó una nueva bobina de inducción, es decir, un transformador de muy alta calidad. En la década de 1860 eran estas bobinas, también conocidas como carretes de Ruhmkorff, las que se utilizaban en los laboratorios para estudiar 54

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descargas en tubos de vidrio a baja presión, estudios que, como hemos visto, inició Faraday. En estas fechas ya se habían unido la ciencia del vacío y el electromagnetismo. Para entonces el inventor alemán Heinrich Geissler consiguió espectaculares iluminaciones en el interior de tubos con elevado vacío a los que había sometido a miles de voltios de tensión utilizando un carrete de Ruhmkorff. Para el último cuarto del siglo XIX, se habían desarrollado bombas y transformadores con los que se alcanzaban vacíos elevadísimos y altas tensiones. Con estos aparatos, la comunidad científica repitió con mayor detalle las experiencias de Faraday y pronto observaron que mientras se sometía a alta tensión un tubo de vacío, se originaban unos rayos que provenían del electrodo denominado cátodo, por lo que recibieron el nombre de rayos catódicos (figura 3.6). Averiguar la naturaleza de estos rayos cautivó a los más importantes físicos de la época.

Gracias a William Crookes se descubrió que los rayos catódicos son sensibles a los campos magnéticos, lo cual indica que transportan carga eléctrica. Otros científicos comprobaron que con los rayos catódicos se podía estudiar la fluorescencia de un mineral, propiedad cuyo estudio, como vimos en el capítulo anterior, se encuentra en los orígenes del descubrimiento de la radiactividad. Crookes también señaló un hecho que será relevante en nuestro relato. Él se dio cuenta de que, o bien los rayos catódicos, o bien la fluorescencia que se producía en el tubo de vacío, eran

Figura 3.6. Carrete de Ruhmkorff produciendo una corriente de alta tensión, que es utilizada para la producción de rayos catódicos en tubo de tipo Crookes. El aparato y el tubo forman parte del patrimonio histórico del CSIC y se encuentran expuestos en el ITEFI. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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Figura 3.7. Laboratorio de Röntgen en la Universidad de Würzburg. Entre los instrumentos se pueden observar baterías, una bobina de inducción, una bomba para realizar vacío y varios tubos de vidrio. Fuente: Wikimedia Commons.

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responsables de que se velaran las placas fotográficas que se encontraban a poca distancia del experimento.

CR

TRx

EC

El descubrimiento de los rayos X Con estos antecedentes nos situamos en lo que Bernal (1976) denomina la “fase heroica” de la revolución que sufrió la física a finales del siglo XIX. Será, probablemente, la última vez que se realicen descubrimientos fundamentales en diferentes laboratorios y en un periodo tan breve de tiempo. Nos encontramos en noviembre de 1895 y, tras los antecedentes previamente expuestos, Röntgen se decide a investigar a fondo la naturaleza de los rayos catódicos. Para ello prepara un pequeño laboratorio en el Instituto de Física de la Universidad de Würzburg y se dispone a repetir cuidadosamente todos los experimentos previos de Faraday, Geissler, Crookes y otros. Entre su material de laboratorio

tenemos: un carrete de Ruhmkorff, capaz de producir setenta mil voltios y cuya bobina primaria es alimentada por unos ocho voltios, una buena colección de distintos tubos de vidrio, placas fotográficas, placas y minerales fluorescentes y una de las mejores bombas de vacío de la época, la desarrollada unos años antes por Hermann Sprengel (1834-1906) (figura 3.7). En sucesivas noches experimentando a oscuras en su laboratorio, Röntgen observó que tras producir los rayos catódicos en diversos tubos al vacío, excitados mediante el carrete de

Figura 3.8. Ilustración del montaje experimental de Röntgen. Se observa Carrete de Ruhmkorff (CR) conectado a la ampolla de vidrio (TRx) y un electroscopio (EC) que se descargaba debido a los rayos X. Ilustración: Alejandro Martínez de Andrés, Museo Virtual de la Ciencia del CSIC.

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Ruhmkorff, se iluminaban los minerales y las placas fluorescentes que tenía sobre la mesa. Incluso si durante el experimento tapaba el tubo de vacío, estos seguían iluminándose (figura 3.8). Comprobó que aun alejando varios metros las placas fluorescentes del tubo tapado, este efecto seguía produciéndose. Si no eran los rayos catódicos, ¿qué nueva radiación era capaz de iluminar las placas fluorescentes y los minerales? Al igual que Crookes, pronto se percató de que las placas fotográficas se velaban, pero para Röntgen estaba claro que se debía a una nueva radiación. En un alarde de sinceridad denominó a esta radiación “rayos X”, ya que desconocía su naturaleza. Para comprobar cómo esta nueva radiación interaccionaba con la materia interpuso distintos objetos, durante horas, entre los rayos y placas fotográficas. De esta forma comprobó cómo los rayos X traspasaban objetos poco densos y, sin embargo, les costaba más encontrar el camino

a través de objetos más densos. Con estas experiencias se inició formalmente la técnica de la radiografía (figura 3.9). En 1901, la Academia Sueca concedió a Röntgen el Premio Nobel de Física por el descubrimiento de esta nueva radiación. Tras publicar su descubrimiento en el artículo “Acerca de un nuevo tipo de rayos”, otros científicos confirmaron su descubrimiento; Becquerel además comprobó que estos nuevos rayos modificaban el comportamiento de los gases, permitiendo que condujeran electricidad, es decir, ionizándolos, algo que, como vimos en el capítulo anterior, también consigue la radiactividad. Aprovechando este hecho pronto se consiguió medir la intensidad de los rayos X comprobando el tiempo de descarga de un electroscopio en cuyo interior tenemos un gas ionizado por los mismos. Debemos ser conscientes del sentimiento que recorría a la comunidad científica en aquella época, pletórica por los descubrimientos y sus

posibilidades, pero intrigada por su situación en el paradigma del momento. Recordemos que aún se desconocía la naturaleza de los rayos catódicos y de los rayos X, pero se tenía claro cómo producir los primeros y que los segundos eran consecuencia de los primeros. La naturaleza de los rayos catódicos fue descubierta, en 1897, por Joseph John Thomson (18561940) mediante un bello experimento (figura 3.10). Thomson hizo pasar un chorro de rayos catódicos a través de un campo eléctrico generado por dos electrodos y observó cómo el haz de rayos se dirigía al electrodo positivo, lo que dejó claro que los rayos catódicos tenían carga negativa. Si los rayos catódicos eran cargas negativas en movimiento, esto implicaba que deberían generar, como ya había comprobado Faraday, un campo magnético. Thomson comprobó este hecho interponiendo un imán a la trayectoria de los rayos catódicos y observando la flexión de los mismos. Pero lo verdaderamente relevante es que Thomson calculó

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Figura 3.9. Radiografía de la mano de Anna Bertha, esposa de Röntgen tomada por él mismo. Se puede apreciar claramente los huesos de los dedos y un anillo en el dedo anular. Para la realización de esta placa se necesitaron varias horas de exposición a los rayos X. Fuente: Wikimedia Commons.

la relación entre la carga y la masa de los rayos catódicos concluyendo que estaban compuestos por “corpúsculos”. Thomson nos solo había descubierto los electrones, sino que los había caracterizado y los había hecho responsables de la corriente eléctrica (figura 3.11).

Figura 3.10. Fotografía de J. J. Thomson en su laboratorio. Destacan las fotografías de radiografías que tiene colgadas en la pared. Fuente: Wikimedia Commons.

Como manifiesta Bernal (1976), lo relevante del descubrimiento de los rayos X, al margen de sus aplicaciones médicas, es que permitió a Thomson postular que son los electrones (rayos catódicos) al incidir sobre la materia los que hacen que esta genere rayos X. Y desde entonces, además, con los rayos X

podemos conseguir que distintas sustancias generen electrones. Todos los actores relevantes de esta época asistían con excitación a un hecho: el modelo atómico de la materia empezaba a configurarse. Aunque, como veremos, aún quedan por producirse nuevos descubrimientos. 59

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Figura 3.11.Tubo de vidrio empleado para recrear el experimento de Thomson. El tubo, fechado en la década de 1950, forma parte del patrimonio histórico del CSIC (1736h) y se encuentra expuesto en el ITEFI.

Las implicaciones del descubrimiento

Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

La comunidad médica no pasó por alto que la primera radiografía aportada por Röntgen mostraba con una gran claridad los tejidos óseos y, con menos detalle, los musculares. Los profesionales de la medicina se encontraron, de pronto, con una nueva radiación invisible con la que poder investigar las partes internas del cuerpo sin necesidad de diseccionarlo: era el sueño de todo médico.

Como hemos visto, el montaje experimental para obtener rayos X no era difícil de conseguir, pues era similar al utilizado para producir rayos catódicos; la única diferencia era que si se querían realizar radiografías, se necesitaban placas fotográficas y un laboratorio de revelado. No es de extrañar que muy pronto proliferaran exhibiciones anunciando “El mayor descubrimiento de la época” donde los curiosos ciudadanos podían “ver” a través de la madera y contar las monedas que llevaran en su bolso.

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Al poco tiempo del descubrimiento de Röntgen, ya se habían realizado radiografías por cirujanos y odontólogos en Europa y América. Los zoólogos también estaban interesados y ya en 1896 se publicaron radiografías de peces y de crías de conejo. Como sucedería poco después con el descubrimiento de la radiactividad, los rayos X iniciaron un nuevo campo en la medicina y la radiología, y a partir de entonces los médicos incorporaron a sus clínicas los aparatos necesarios para producir estos rayos. Durante mucho tiempo se prefirió el uso de pantallas fluorescentes antes que las placas fotográficas. Esto permitía al médico observar en directo el interior del paciente en vez de tener que esperar al revelado de la fotografía. Esta variante de la radioscopia proyectaba en la pantalla los rayos X tras pasar a través del paciente (figura 3.12). Pero como hemos apuntado antes, la importancia del hallazgo

de Röntgen iba mucho más allá de sus aplicaciones médicas, la nueva radiación fue determinante para el estudio y la comprensión de la estructura interna de la materia. Como nos cuenta Assmus (1995), pronto se comprobó que los rayos X se propagaban en forma de ondas transversales de alta frecuencia y que además se podían polarizar, es decir, hacer que vibraran en un plano. Y

Figura 3.12. Cartel que anuncia una clínica equipada para el análisis por rayos X. El médico observa el interior del paciente a través de una pantalla fluorescente, tras la cual se encuentra el tubo de rayos X, que está conectado a un carrete de Ruhmkorff alimentado por unas baterías. Fuente: La Gazette Médicale du Centre, abril de 1898.

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Figura 3.13. Max von Laue, fotografiado por Franz Schmelhaus en 1914. Fuente: Wikimedia Commons.

Arnold Sommerfeld, al que también veremos en el próximo capítulo, utilizó su teoría de difracciones para calcular la longitud de onda de los nuevos rayos, menor que los rayos ultravioleta. Max von Laue (1879-1960) fue el primer científico que avanzó en este terreno (figura 3.13). La estructura interna de los

cristales era una incógnita en aquella época, los cristalógrafos se venían centrando desde antiguo en las características morfológicas de los cristales, es decir, en su simetría exterior. Laue manejaba la hipótesis de que los cristales estaban formados por átomos regularmente ordenados. En 1912 se propuso demostrar que los rayos X podrían difractarse en esa red de átomos que formaban los cristales y su resultado fue espectacular. Dirigió un haz de rayos X a una muestra de blenda (mineral del sulfuro de cinc) y los rayos difractados fueron dirigidos a una película fotográfica que, tras revelarse, mostró un patrón simétrico. Así se demostró la naturaleza ordenada, según ciertos patrones de simetría, de la materia cristalina.

Poco tiempo después, los británicos William H. Bragg y William L. Bragg (padre e hijo) propusieron un método para determinar la longitud de onda de los rayos X, que hoy conocemos como ley de Bragg. Como nos cuenta MartinezRipoll (2014), el modelo propuesto por los Bragg considera que el interior de los cristales está formado por planos virtuales, separados una distancia constante, que a modo de espejos paralelos reflejan los rayos X. Solo algunos de estos rayos reflejados constituirán un patrón de difracción que nos permita identificar la posición de los átomos en la estructura íntima del cristal analizado. Los rayos X permitieron que, con el tiempo, se fuera descubriendo la estructura

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cristalina de cada vez más sustancias. Se desarrollaron nuevos métodos como los de DebyeScherrer, con la muestra cristalina reducida a fino polvo y rodeada de una película fotográfica enrollada en un cilindro. Pero los patrones de difracción conseguidos eran cada vez más complejos, por lo que se desarrollaron diversos métodos de cálculo para poder desentrañar la geometría interna de los cristales partiendo de las revelaciones fotográficas. Para lograrlo, el hijo de los Bragg propuso, en la década de 1920, un método basado en las series de Fourier. Tanto Laue (1914) como los Bragg (1915) recibieron el Premio Nobel de Física por sus aportaciones a la cristalografía con rayos X. Para hacernos una idea de lo que se sabía acerca de la producción de rayos X a finales de la década de 1920, recurriremos a las palabras que uno de los introductores de esta técnica en España, Gabriel Martín Cardoso, utiliza en una de sus publicaciones (1930):

“Los rayos X son producidos en tubos cerrados provistos de dos polos o electrodos en su interior. Al hacer pasar una descarga eléctrica al través del aire enrarecido que llena el tubo, se producen los rayos catódicos, que parten del cátodo o polo negativo, consistiendo en corrientes de electrones negativos dotados de vertiginosa carrera y que al encontrar al polo positivo, ánodo, o un obstáculo cualquiera que se interponga a su paso, que pueden muy bien ser las mismas paredes del tubo, se produce un choque violento, parada repentina de los electrones y transformación de la energía que transportan, en parte en calor, y en parte también en la emisión de los rayos de Roentgen. El punto de donde estos surgen se suele denominar anticátodo; salen los rayos al través de las paredes del tubo y se difunden por el espacio circundante”. Hoy sabemos que esta parada repentina de los electrones se produce cuando al chocar con el otro electrodo, el llamado anticátodo o blanco metálico, los

electrones son desviados por los núcleos de los átomos del metal que constituyen el anticátodo. Al cambiar su trayectoria, los electrones se frenan y se produce la emisión de rayos X del tipo Bremsstrahlung: es decir, que una parte de la energía cinética que llevaban los electrones antes de chocar y ser desviados se transforma en rayos X.

Los estudios con rayos X en España Atendiendo a Mañes (2005), podemos dividir los primeros estudios españoles sobre la estructura interna de los cristales utilizando rayos X, en función del área científica interesada y de la institución involucrada. Así, encontramos investigaciones llevadas a cabo por mineralogistas y cristalógrafos por un lado, y por físicos y químicos por el otro; los laboratorios donde se desarrollaron trabajos del primer grupo pertenecían al MNCN de Madrid, a la Universidad de Barcelona y la Universidad 63

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Figura 3.14. Juan Cabrera Felipe trabajando en su montaje experimental en el Laboratorio de Investigaciones Físicas a finales de la década de 1910. Sobre su mano izquierda se observa el potenciómetro conservado en el CSIC. Fuente: Moreno, Romero y Redrajo (1996).

Central de Madrid. Podemos considerar que en el área de las ciencias naturales, los científicos más importantes en este campo fueron Francisco Pardillo Vaquer en Barcelona y Gabriel Martín Cardoso en Madrid. Debido a que los aparatos más antiguos conservados actualmente en el CSIC proceden en su mayoría del Laboratorio de Investigaciones Físicas (LIF), nos centraremos en los instrumentos que utilizaron los físicos y químicos en este centro, y en su heredero, el Instituto Nacional de Física y Química (INFQ). Según podemos ver en Sánchez Ron (1988), el LIF se fundó en 1910 siendo uno de los laboratorios de nueva creación del Instituto Nacional de Ciencias de la JAE. El LIF, dirigido por Blas Cabrera, contó en sus inicios con una dotación instrumental escasa, pero esta situación fue mejorando a partir de la década de 1920 debido a nuevos recursos económicos. En 1922 el laboratorio contaba con una sección de rayos X, dirigida por Julio Palacios, donde poco a

poco se irían adquiriendo aparatos más modernos permitiendo que fructificasen muchas líneas de investigación. Palacios había estado encargado anteriormente de la sección de Termología del LIF, pero, según nos cuenta Oliva (2013), decidió reorientar sus investigaciones a las estructuras cristalinas, debido al alto coste del equipamiento necesario para realizar los estudios de bajas temperaturas en los que se había especializado. La escasez de instrumental se suplía con aparatos construidos en España, concretamente en el Laboratorio de Automática que dirigía Leonardo Torres Quevedo. Un ejemplo lo podemos ver en la tesis doctoral que realizó Juan Cabrera Felipe, hermano de Blas, sobre la velocidad de los iones gaseosos, en 1920. En los talleres de Torres Quevedo se construyeron un conmutador y un dispositivo experimental con condensadores que, como reconoce Cabrera en su tesis, fueron esenciales en su investigación (figura 3.14).

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Según las Memorias de la JAE, de 1922 a 1924, la labor de Julio Palacios al frente de la sección de rayos X estuvo marcada, al principio, por la necesidad de dotar de instrumentos a los laboratorios para poder aplicar los métodos de Laue, Bragg y DebyeScherrer. Mientras esperaban nuevos aparatos, Palacios y sus colaboradores iniciaron las investigaciones de la sección con el uso de bobinas y transformadores antiguos, algunos tubos de vacío y un espectrómetro de Bragg convenientemente modificado. Es interesante que veamos los primeros trabajos de esta sección, pues es un bonito ejemplo de cómo “echar a andar” un nuevo laboratorio. Una de las primeras colaboradoras de Palacios en el montaje y puesta en marcha de la sección de rayos X fue Felisa Martín Bravo quien, en 1926, será la primera doctorada española en Ciencias Físicas. En su publicación sobre el estudio de la estructura cristalina del óxido de níquel, la propia Martín (1926) relata los primeros

trabajos de la sección, calificándolos como “áridos y lentos” al no disponer de “un aparato completo y moderno de espectrografía de rayos X”. Como hacemos hoy en día en la mayoría de los nuevos laboratorios de nuestro país, el equipo de Palacios trabajó con lo que tenía y utilizó su talento para modificar algunos aparatos y así lograr una instalación provisional con la que comenzar a realizar estudios de

Figura 3.15. Recreación del trabajo de Julio Palacios y Felisa Martín en el laboratorio de la sección de rayos X del Laboratorio de Investigaciones Físicas. Ilustración: Irene Cuesta Mayor (CSIC).

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estructuras cristalinas por difracción de rayos X (figura 3.15). Martín también nos comenta que pronto pudieron obtener fotografías de la estructura cristalina del cloruro sódico (la sal de nuestras cocinas) y las compararon con las publicadas por otros equipos del extranjero, permitiéndoles de este modo calibrar los aparatos de su montaje provisional. Para estos primeros trabajos sin duda contaron con carretes de Ruhmkorff y tubos de vacío del tipo Coolidge, como los expuestos en el hall del Instituto de Química-Física Rocasolano. Como constatan las memorias de la Junta de la Ampliación de Estudios, para el año de publicación de la tesis de Martín la situación de la sección había mejorado notablemente. Gracias a la Fundación Rockefeller se había adquirido un Stabilivolt; un aparato que proporcionaba tensiones estables al tubo de vacío de hasta 250.000 voltios, permitiendo también la variación de la corriente del tubo hasta los

quince miliamperios. Para entonces contaban también con un espectrógrafo de Müller y, lo que es más importante, la JAE había decidido otorgar los fondos, durante tres años, de la primera Cátedra Cajal a las investigaciones de la sección de rayos X. Esta ayuda implicaría la adquisición de nuevo instrumental y la formación de los investigadores españoles por parte de nada menos que el físico suizo Paul Scherrer quien, como hemos visto, había desarrollado junto con Peter Debye, en 1916, un método de análisis por rayos X de muestras con varios cristales reducidos a polvo. No hay duda de que la ayuda que supuso la Cátedra Cajal permitió la consolidación de la sección y el nacimiento de un núcleo de investigadores que crearían escuela. Uno de los padres de la investigación mineralógica por rayos X del que hemos hablado anteriormente, Martín Cardoso, pudo continuar su estudio sobre minerales españoles en el marco de esta

cátedra y otra investigadora, María del Pilar Álvarez-Ude Aguirre, realizó fotografías de la estructura del yeso por el método de Laue utilizando la nueva instrumentación. A comienzos de la década de 1930, todo el personal del LIF estaba a la espera del inminente traslado al nuevo INFQ que, como veremos en el capítulo siguiente, fue posible gracias la generosa donación de la Fundación Rockefeller. Según las memorias de la JAE (1931-1932), la sección de rayos X del nuevo Instituto continuó siendo dirigida por Palacios y contó por primera vez con unas instalaciones punteras gracias, entre otras cosas, a la instalación eléctrica del nuevo instituto. Según Marchesi (1934), el edificio estaba dotado de una red trifásica de 15.000 voltios, a cincuenta ciclos, que podía ser transformada a 220 y 127 voltios destinados a la red de corriente continua. El INFQ disponía también de una serie de baterías que acumulaban electricidad

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Figura 3.16. Blas Cabrera en su laboratorio del INFQ a principios de los años treinta. Se puede observar cómo la distribución de electricidad llega a su laboratorio por el techo.

Figura 3.17. Laboratorio de difracción del edificio Rockefeller. La distribución de electricidad llega por el techo. Fuente: Adaptada de Santamaría y González (2009).

Fuente: Marchesi (1934).

destinada a proporcionar tensión constante a distintos laboratorios. Como veremos, la estabilidad de la tensión eléctrica siempre fue una condición necesaria, pero difícil de conseguir en muchos experimentos. La distribución de esta electricidad también fue muy innovadora mediante cuadros repartidores en cada piso y aislando convenientemente los cables que, colgados en el techo, eran dirigidos a cada laboratorio (figuras 3.16 y 3.17).

En la memoria de la JAE de 1935 se constata que, pese a no disponer de la financiación proveniente de la Cátedra Cajal, la actividad de la sección continúa a buen ritmo, aunque se producirá un descenso en la compra de aparatos extranjeros, por lo que se utilizará instrumental español. Un ejemplo lo tenemos en la adquisición de una cámara de Weissenberg diseñada por Juan María Torroja y Miret y

construida en los talleres del propio INFQ (figura 3.18). Juan María Torroja y Miret era entonces director de los talleres del recién creado Instituto; según la memoria de la JAE (1935), la misión del taller era apoyar a todas las secciones del Instituto con la construcción, ampliación o modificación de los aparatos que necesitaran. La cámara, basada en el modelo desarrollado por el austriaco Karl Weissenberg, 67

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Figura 3.18. Cámara de Weissenberg diseñada y construida para la sección de rayos X por Juan María Torroja en los talleres INFQ a principios de la década de 1930. Patrimonio histórico del CSIC (4234h) expuesto en el Instituto de Química-Física Rocasolano. Fuente: Adaptada del original de Moreno, Romero y Redrajo (1996).

permite el análisis de patrones de difracción de rayos X en muestras de un solo cristal. Constaba de una cámara cilíndrica en cuyo eje coaxial se encontraba una cabeza goniométrica donde se depositaba el cristal a analizar. La película fotográfica se disponía en la parte interior de la superficie del cilindro. El haz de rayos X, tras pasar por un colimador, se hacía incidir sobre el cristal; la red ordenada de átomos del cristal provocaba la difracción de los rayos y generaba un patrón de difracción que se recogía en la película fotográfica. La cámara

estaba conectada a la red del INFQ y podía trabajar con tensiones que variaban de los 100 a los 250 voltios (figura 3.18). El mismo Torroja desarrollaría a mediados de 1940 una variante de este prototipo con la cámara cilíndrica en posición vertical. Este modelo fue profusamente fabricado en los talleres del Instituto Leonardo Torres Quevedo de Instrumental Científico. En el vestíbulo del actual ITEFI podemos ver un modelo de este aparato del que hablaremos en el último capítulo.

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Los aparatos conservados en el CSIC Como adelantábamos al principio del capítulo, el instrumental para la producción de rayos X conservado en el CSIC se encuentra alojado en dos institutos y una estación experimental. Los más antiguos se encuentran en el IQFR y entre ellos destacamos varios tubos de vacío, un potenciómetro circular, la cámara de Weissenberg de la que hablamos en el apartado anterior y un carrete de Ruhmkorff. Todos estos aparatos pertenecían a la sección de rayos X del LIF y posteriormente a la misma sección del INFQ. Quien visite el recibidor del Instituto de Química-Física Rocasolano podrá ver una exposición permanente de algunos aparatos históricos que se realizó en 2007 con motivo del 75 aniversario del edificio. En las vitrinas se exponen tubos de rayos X, el más antiguo fechado en torno a 1920.

Se trata de un tubo universal de tipo Coolidge, con forma de un bulbo esférico de medio metro de longitud y que fue construido por la compañía General Electric. Como sabemos por Frame (1999), este tipo de tubos fueron diseñados por William Coolidge y sustituyeron poco a poco a los de cátodo frío. El cátodo, de tungsteno, tiene forma de espiral plana, lo que indica que fue diseñado para investigaciones radiológicas generales. El catódo podía llegar a 2.700 grados centígrados (figura 3.19).

Figura 3.19. Tubo de rayos X del tipo Coolidge fechado en torno a 1920. Patrimonio histórico del CSIC (1763h) expuesto en el Instituto de Química-Física Rocasolano. Fuente: Adaptada del original de Moreno, Romero y Redrajo (1996).

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Uh

Figura 3.20. Esquema del funcionamiento de un tubo de rayos X del tipo Coolidge. Tras aplicar alta tensión al cátodo (C) los electrones se dirigen al ánodo (A) donde, tras sufrir desaceleración, producen rayos X.

Ua

Fuente: Wikimedia Commons. Adaptada del original de Hmilch (2008).

A C

X

El modo de funcionar es el siguiente: se sometía a alta tensión, hasta 100.000 voltios, según el modelo, al filamento del cátodo. Esto hacia que se calentara hasta la incandescencia y comenzara a emitir electrones cuya velocidad dependería de la temperatura. Los electrones eran atraídos por el ánodo y tras golpearlo sufrían una rápida desaceleración que implicaba que parte de la energía cinética de los mismos se transformara en rayos X (figura 3.20). La ventaja de los

tubos Coolidge era que permitían controlar la intensidad de los rayos X producidos al poder controlar la temperatura del cátodo. Al aumentar la tensión en el cátodo, se incrementaba su temperatura, esto subía el número de electrones emitidos y en consecuencia la intensidad de la radiación X. En la misma vitrina también está expuesto otro tubo Coolidge fabricado en 1930 por Siemens y en la colección del Rocasolano abundan este tipo de tubos

datados en el primer tercio del siglo XX (figura 3.21). De la literatura consultada podemos inferir que estos tubos fueron de los primeros con los que contaron Julio Palacios, Gabriel Martín y Felisa Martín en los inicios de la sección de rayos X del LIF. Otro de los aparatos más antiguos que se conserva es un potenciómetro de cursor circular que fue utilizado por Juan Cabrera Felipe en el montaje experimental con el que desarrolló su tesis acerca de la velocidad de los iones gaseosos. Como el mismo Cabrera (1920) nos comenta, necesitó que en los talleres del Laboratorio de Automática le construyeran un dispositivo formado por ocho platillos de latón aislados que funcionasen como condensadores y un conmutador rotativo

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Figura 3.21. Tubo de rayos X del tipo Coolidge fechado en torno a 1920. Patrimonio histórico del CSIC (3A045) custodiado en el Instituto de Química- Física Rocasolano. Fuente: Adaptada del original de Moreno, Romero y Redrajo (1996).

formado por un disco de cobre de dos centímetros de espesor y cinco de diámetro. La investigación de Cabrera se centraba en ionizar un gas sometiéndolo a rayos X y medir la velocidad que adquirían los iones a presiones y temperaturas establecidas. El potenciómetro le permitía medir la carga del último de los condensadores y de esta forma inferir la velocidad de los iones del gas (figura 3.22). Como hemos visto en los antecedentes del descubrimiento de Röntgen, la principal fuente de alta tensión, que alimentaba a los tubos de vacío, se conseguía gracias a transformadores del tipo Ruhmkorff. Durante muchos años no había laboratorio que no dispusiera de un carrete de Ruhmkorff, bien para el estudio de los rayos catódicos,

bien para la producción de rayos X. El CSIC alberga varios ejemplares de este tipo de instrumento, pero sin duda el más antiguo es el conservado y expuesto en el IQFR. Se trata de una bobina de inducción del tipo Ruhmkorff fechada a principios del año 1900 y construida por la casa alemana Fritz Köhler. El aparato fue catalogado y restaurado en 1996 en la actuación de recuperación de instrumental histórico del CSIC de la que hablamos en el primer capítulo (figura 3.23).

Un transformador de Ruhmkorff consta de dos bobinas de cobre con un núcleo de hierro laminado en su interior. El bobinado primario recibe corriente continua, a baja tensión, aportada generalmente por baterías. Esta corriente es interrumpida cada cierto tiempo por un interruptor, semejante a un timbre, que convierte a la corriente en pulsante. Dicha corriente pasa al bobinado secundario, que al tener un número mayor de vueltas de cobre aumenta la tensión hasta varias decenas de miles de voltios; tras conectar la 71

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Figura 3.22. Potenciómetro circular utilizado por Juan Cabrera Felipe en su tesis sobre la velocidad de los iones gaseosos. Patrimonio histórico del CSIC (3A029) expuesto en el Instituto de Química-Física Rocasolano. Fuente: Adaptada del original de Moreno, Romero y Redrajo (1996).

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Figura 3.23. Carrete de Ruhmkorff, fechado en la primera década del siglo XX, que perteneció al Laboratorio de Investigaciones Físicas. Restaurado en 1996, forma parte del patrimonio histórico del CSIC (1760h) y está expuesto en el Instituto de Química-Física Rocasolano. Fuente: Adaptada del original de Moreno, Romero y Redrajo (1996).

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Figura 3.24. Mónico Sánchez Moreno, a la izquierda, enseña el funcionamiento del aparato de rayos X portátil a un médico en 1913. Fuente: Wikimedia Commons.

bobina secundaria a un tubo de vacío, podemos obtener rayos X cuando esta corriente de alta tensión choca con el ánodo. Por último, otro de los dispositivos que conserva el CSIC relacionado con la producción de rayos X está custodiado en la EEZA en Almería. Se trata de un “aparato generador de rayos X Sánchez y corrientes de alta frecuencia” y conocer la historia de su inventor es, además de apasionante, un

acto de justicia para la historia de la tecnología española. Sabemos por Lozano (2013) que Mónico Sánchez Moreno (figura 3.24) nació en Piedrabuena, localidad de Ciudad Real, en 1880. De origen humilde, trabajó realizando recados hasta que pudo ahorrar para viajar a Madrid. Su interés autodidacta por la ciencia y la ingeniería le hizo matricularse en un curso a distancia sobre electricidad que impartía el Electrical Institute of Correspondence Instruction de Londres. Al ser capaz de combinar su aprendizaje de inglés con la realización del curso, llamó la atención del director de este, quien le recomendó para un trabajo en Nueva York. Y con poco más que el inglés científicotécnico adquirido en su formación, se marchó a la ciudad norteamericana, con mucha ilusión y poco dinero, donde se matriculó en el Instituto de Ingenieros Electricistas, titulándose como ingeniero en 1907.

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En pocos años desarrolló y patentó distintos dispositivos, como el aparato de rayos X portátil (figura 3.25), y tras trabajar en varias empresas fundó su propia compañía: la Electrical Sánchez Company, compitiendo con gigantes de la época como la General Electric de Thomas Alva Edison o la Westinghouse Electric Corporation, donde trabajaba Nikola Tesla. Tras prosperar y hacerse rico, decidió regresar a Piedrabuena, donde construyó una fábrica, el Laboratorio Eléctrico Sánchez, para desarrollar todos sus inventos. Para ello dotó a su pueblo natal de electricidad construyendo una central abastecida por carbón. En 1914 la fábrica ya estaba en producción. Con la Primera Guerra Mundial ya avanzada, y a petición de Marie Curie, Francia encargó decenas de aparatos de rayos X portátiles a la empresa de Mónico. Los franceses los utilizaron para equipar las furgonetas sanitarias que recorrerían el frente para auxiliar a los soldados heridos. Marie

Curie y su hija Irene ayudaron en esta labor durante la guerra y los soldados bautizaron a aquellas furgonetas Renault como los “petites Curie” (figura 3.26). El aparato conservado en el CSIC se presenta en una maleta que contiene, según nos cuenta el propio Mónico, un aparato de rayos X portátil que funciona con

Figura 3.25. Aparato de rayos X portátil diseñado y construido en los talleres de Mónico Sánchez en Piedrabuena. Conservado en la EEZA, forma parte del patrimonio histórico del CSIC. Fotografía: Almudena Delgado Palominos (EEZA-CSIC).

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Figura 3.26. Marie Curie en una de las furgonetas Renault que fueron modificadas para incorporar un equipo sanitario que incluía un aparato portátil de rayos X de Mónico Sánchez. Estos equipos radiológicos móviles eran conocidos como los “petites Curie”. Fuente: Wikimedia Commons.

corriente alterna de 125 voltios. Operaba enchufado a la red doméstica (entre 100 y 200 voltios) y generaba corrientes de alto potencial y frecuencia. Al conectar un tubo de rayos catódicos al terminal esférico del aparato se podían obtener rayos X, siempre que el tubo y la

pantalla fluoroscópica, para ver los huesos del paciente, se compraran por separado (figura 3.27). El aparato también servía para hacer demostraciones sobre la naturaleza de los rayos catódicos. La vida y los inventos de Sánchez nos brindan un ejemplo

Figura 3.27. Demostración del funcionamiento del aparato portátil de rayos X de Mónico Sánchez. Obsérvese cómo la ampolla de vidrio está conectada al transformador y cómo la persona observa los huesos de su mano a través de una pantalla fluorescente. Fuente: Sánchez, M. (ca. 1930).

de cómo el descubrimiento de los rayos X supuso, también en nuestro país, el impulso a nuevos desarrollos tecnológicos con importantes retornos económicos.

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4. Los espectros de la luz los anteriores capítulos hemos

E visto cómo los descubrimientos n

de los rayos X y de la radiactividad supusieron el desarrollo de investigaciones que, en último caso, permitieron a la comunidad científica profundizar más en la naturaleza de la materia. En este capítulo trataremos la espectroscopia: la técnica que ayudó, de forma decisiva, a entender la estructura del átomo y sin la cual no se hubiera desarrollado el modelo cuántico del mismo. El instrumental protagonista de esta parte fue utilizado en el LIF y en su heredero, el INFQ;

ambos fueron centros dependientes de la JAE. Las actividades realizadas en los citados centros supusieron la vanguardia de las investigaciones españolas en física y química de los primeros cuarenta años del siglo XX. Los aparatos que estudiaremos fueron heredados por el CSIC y están repartidos entre el Instituto de Óptica Daza de Valdés y el IQFR.

Breve historia de la espectroscopia Todos hemos observado la aparición de los colores del 79

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Rayo reflejado Rayo indidente

Rayo refractado Recipiente con agua

Figura 4.1. Ilustración de la refracción de la luz al pasar del aire al agua. La relación trigonométrica entre el rayo incidente y el refractado se conoce como la ley de Snell. Ilustración: Alejandro Martínez de Andrés.

arcoíris cuando la luz del sol atraviesa el vidrio de una lámpara; hoy sabemos que cada lágrima de cristal de la lámpara desvía la trayectoria de los rayos de luz que la atraviesan mediante un fenómeno conocido como “refracción”. El resultado es que la luz que emerge del vidrio se observa compuesta de multitud de colores. Siempre que un rayo de luz atraviesa un medio distinto, por

ejemplo pasa del aire al vidrio, sufre una refracción, es decir, cambia de dirección y de velocidad. Podemos saber con qué ángulo se desviará la luz cuando atraviese el nuevo medio, gracias a la ley enunciada por Willebrord Snell (1580-1626) en 1621 (figura 4.1). Desde la invención del telescopio a finales del siglo XVI se comprobaba, con preocupación, que los objetos que se deseaba observar no se mostraban perfectamente definidos precisamente porque la luz se refractaba al atravesar las lentes, lo cual ocasionaba unas imágenes con contornos difusos y coloreados en lo que se vino a llamar aberración cromática. Es preciso señalar que dicho problema no impidió a Galileo observar los satélites de Júpiter ni a Robert Hooke describir las células con su microscopio, pero cualquiera que mirara a través de una lente se enfrentaba, al igual que ahora, a la aberración producida por la refracción de la luz.

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Para resolver el problema se fabricaron lentes para disminuir la aberración cromática, algo que también se consiguió acoplando conjuntos de lentes. Sin embargo, la razón por la que se producía este fenómeno no era del todo conocida, para ello habría que esperar a una teoría o modelo que describiese la naturaleza de la luz. Fue Isaac Newton (1643-1727), en 1666, quien decidió estudiar este fenómeno de manera sistemática, ejecutando uno de los experimentos más bellos de la historia de la ciencia. Realizó un pequeño orificio en la persiana de una habitación oscura, permitiendo que pasara un fino rayo de luz solar al que interpuso un prisma convenientemente orientado. La luz atravesó el prisma refractándose (doblándose) según la ley de Snell para posteriormente salir del prisma, tras una nueva refracción, dividida en franjas de múltiples colores que Newton proyectó en una pared. Con detenimiento

estudió los colores proyectados, lo que denominamos el espectro de la luz visible, y pronto advirtió que la luz blanca procedente del sol estaba compuesta de luces de múltiples colores (figura 4.2). Este y otros experimentos permitieron a Newton desarrollar toda una nueva teoría sobre la luz y el color, que podríamos resumir en que la luz del Sol es la suma de siete tipos distintos de luz que se corresponden a siete luces de colores fundamentales, clasificados a partir del espectro, que van del rojo al violeta y que la luz está compuesta por pequeñas partículas o corpúsculos, lo que en lenguaje moderno llamaríamos fotones. Como siempre ocurre en la actividad científica, la teoría corpuscular de la luz fue inmediatamente atacada, principalmente por Hooke y Christiaan Huygens, aunque perduró más de un siglo debido a la imponente autoridad científica de Newton. Pero lo importante para nuestro relato es que se inauguró un nuevo campo de estudio: los espectros de luz.

Figura 4.2. Caricatura de Newton y el espectro de colores tras atravesar la luz blanca el prisma. Ilustración: Alejandro Martínez de Andrés.

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Figura 4.3. Espectro de luz visible donde se identifican las líneas oscuras que descubrió Fraunhofer. Fuente: Wikimedia Commons.

Tuvo que transcurrir más de un siglo para que Josef von Fraunhofer (1787-1826) estudiara con más detenimiento el espectro generado al pasar la luz solar por un prisma. Descubrió que el espectro no estaba compuesto únicamente de colores, sino que había una serie de bandas oscuras esparcidas desde el extremo rojo al violeta, conocidas hoy como líneas de Fraunhofer, de las que determinó su longitud de onda (figura 4.3). El hecho de que midiera la longitud de onda de las líneas implicaba que la idea que consideraba a la luz como compuesta por corpúsculos había

sido sustituida por la que consideraba que la luz se propagaba como una onda. Al parecer, la influencia de Newton había decaído y su teoría corpuscular había sido sustituida por la teoría ondulatoria de la luz. Fraunhofer, además, ideó otro sistema para conseguir el espectro de un haz luminoso mediante redes de difracción, y consiguió descomponer la luz mediante el fenómeno de la difracción en lugar de la refracción ocurrida en el prisma (figura 4.4). Esta incipiente técnica, la espectroscopia, muy pronto empezó a dar resultados sorprendentes e incluso permitió

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Figura 4.4. Patrón de difracción al hacer pasar un láser rojo a través de una red de difracción de 140 líneas por milímetro. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

la inauguración de un nuevo campo de investigación: la astrofísica. A mediados del siglo XIX, Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff realizaron un estudio sistemático de los espectros de luz emitidos por distintos elementos químicos al ser estos calentados mediante una llama. Pronto descubrieron que el espectro de cada elemento analizado contenía una serie de líneas brillantes ubicadas en longitudes de onda concretas, de modo que cada elemento quedaba caracterizado por estas líneas. Como explica Gribbin (2006), la comunidad científica se puso a estudiar los espectros de emisión de multitud de elementos químicos y los astrónomos comenzaron a analizar los espectros de la luz que procedían de las estrellas y de los

Figura 4.5. Espectro de emisión (arriba) tras excitar un elemento y hacerlo pasar por un gas caliente. Abajo, espectro de absorción del mismo elemento tras ser absorbida su luz por la atmósfera. Fuente: Wikimedia Commons.

planetas. Así, al detectarse las líneas brillantes características del sodio en el espectro de la luz solar dedujeron que el sodio formaba parte de la composición del sol. Al comparar los espectros de los elementos analizados en laboratorio con los procedentes de los astros, los astrónomos empezaron a descubrir la composición de las estrellas.

Kirchhoff y Bunsen se dieron cuenta de que las rayas brillantes del espectro del sodio coincidían exactamente con algunas líneas oscuras del espectro solar, es decir, tenían la misma longitud de onda. La conclusión fue que el sodio absorbía la luz solar exactamente en las mismas longitudes de onda en las que emitía cuando era calentado. El 83

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Figura 4.6. Fotografía de James Clerk Maxwell realizada en torno a 1870. Fuente: Wikimedia Commons.

espectro de absorción era, exactamente, el negativo del espectro de emisión de esa misma sustancia, o dicho de otro modo, las líneas oscuras (estudiadas por Fraunhoffer) corresponden a absorciones de luz solar realizadas por la sustancia estudiada (figura 4.5). De esta forma, se desarrollaron dos áreas de análisis espectroscópico en función del espectro a estudiar: si se estudiaban espectros de emisión, se calentaba o excitaba el elemento (o sustancia) a analizar y de su luz se obtenía un espectro oscuro salpicado de líneas de colores intensos y brillantes. Si se estudiaban espectros de absorción, se iluminaba con luz blanca un gas frío y, tras pasarlo por un prisma o una red de difracción, se obtenía un espectro

de color salpicado de líneas oscuras. Para hacernos una idea de la importancia que supuso la espectroscopia para la ciencia, citaremos dos ejemplos más. En 1800, William Herschel (descubridor, junto a su hermana Caroline, del planeta Urano) observó mientras medía la temperatura del espectro solar que el termómetro aumentaba de lectura al desplazarlo del violeta al rojo; es más, si situaba el termómetro más allá del rojo, fuera del espectro visible, su temperatura aún se elevaba más. Herschel postuló la existencia de una radiación nueva y no visible: la radiación infrarroja. Al año siguiente, Wilhem Ritter descubrió otra radiación no visible, la ultravioleta, esta vez situada más allá del violeta.

Estudiando el espectro solar durante un eclipse, en 1868, se descubrieron una serie de líneas que no se habían encontrado en ningún elemento analizado en los laboratorios; los astrónomos postularon que dichas líneas eran producidas por un elemento aún no descubierto al que bautizaron como Helio. Este gas noble fue finalmente aislado y descubierto en nuestro planeta en 1895.

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Actualmente, definimos la espectroscopia como una parte de la ciencia dedicada a investigar cómo interaccionan la radiación y la materia, pero como hemos visto en los anteriores capítulos, en la época de nuestros protagonistas se habían descubierto distintas radiaciones cuya naturaleza era objeto de discusión y tampoco estaba nada claro cuál era la estructura de la materia.

Implicaciones de la espectroscopia A finales del siglo XIX, la teoría ondulatoria de la luz estaba establecida gracias a las aportaciones previas de Thomas Young y de Agustin-Jean Fresnel, corroboradas experimentalmente por Léon Foucault. Pero fueron los trabajos de James Clerk Maxwell (1831-1879) en 1873 los que apuntalaron de manera sólida la naturaleza de la luz describiéndola como una onda electromagnética que se propaga por el medio en forma transversal,

de manera que oscilan el campo eléctrico por un lado y el magnético por otro, guardando ambos campos una relación perpendicular entre ellos (figura 4.6). El trabajo de Maxwell, resumido en sus famosas ecuaciones, sería refrendado experimentalmente por Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) (figura 4.7). Como hemos comentado con anterioridad, la segunda mitad del siglo XIX resultó ser una época trepidante, con grandes descubrimientos científicos que no siempre eran acompañados de una explicación teórica coherente, es decir, que muchas veces no se comprendían. Para entender la trascendencia de la espectroscopia en este relato debemos ser conscientes de que entre el descubrimiento de los rayos X, del electrón y del protón no transcurren más de 23 años y que anteriormente, como hemos visto, ya se habían publicado los espectros de multitud de elementos.

Figura 4.7. Fotografía de Heinrich Rudolf Hertz realizada en torno a 1890. Fuente: Wikimedia Commons.

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Figura 4.8. Espectro de emisión del hierro. Obsérvese la cantidad de líneas que lo forman. Fuente: Wikimedia Commons.

Desde las experiencias de Hertz se sabía que la aceleración de los electrones producía ondas electromagnéticas que se propagaban en todas las direcciones, por lo tanto, si los átomos tenían electrones, al excitarlos (aumentando su temperatura) deberían producir un espectro continuo y no uno formado por líneas de distintos colores aisladas. Se habían desarrollado ecuaciones matemáticas que explicaban las relaciones entre las líneas que aparecían en el espectro del hidrógeno, el elemento más sencillo de la tabla periódica, pero ninguno de los modelos sobre la estructura atómica (Thomson, Rutherford)

conseguía explicar la extraordinaria cantidad de líneas que aparecían en los espectros de emisión (figura 4.8). Las preguntas que seguían sin contestar eran ¿de dónde procedían las líneas del espectro? ¿Cuál era la estructura del átomo? Y, en concreto, ¿cómo estaban situados los electrones en el átomo? Lo que sí se tenía claro era que la excitación de los electrones de las sustancias en estudio era la responsable de la aparición de las líneas espectrales. Por otro lado, el modelo de onda electromagnética de Maxwell para la luz implicaba que para una onda de cualquier color (definido por la longitud de

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onda) existe un campo eléctrico cuya amplitud estaría relacionada con la intensidad luminosa: de esta manera, una luz roja muy intensa debería poder excitar los electrones. Pero no era así, sino que era la luz ultravioleta, con menor amplitud que la roja, la que excitaba los electrones, aunque según el modelo de Maxwell era luz de menor intensidad. Esto se comprobó con la explicación que Albert Einstein propuso para el efecto fotoeléctrico: la energía de la radiación luminosa no depende de su intensidad o amplitud, sino de la frecuencia. Así, Einstein propone en 1905 que la luz no tiene naturaleza de onda

electromagnética, sino de partículas de diferente energía relacionadas con la frecuencia o el color de la radiación. Actualmente, nos referimos a estas partículas, que aunque con distinta naturaleza nos recuerdan a los corpúsculos de Newton, como fotones. Como describe Gribbin (2006), el primer modelo de átomo que explicaba satisfactoriamente las líneas espectrales fue propuesto por Niels Bohr en 1913. Para ello se valió de las aportaciones de Max Planck y de Albert Einstein. Para Bohr, los electrones se mantienen orbitando alrededor del núcleo sin irradiar energía; estas órbitas

tienen unos radios estables, de forma que la energía de cada electrón en su órbita está definida y cuantificada. El modelo de Bohr explica las series de líneas espectrales del hidrógeno de la siguiente forma: cuando el átomo es excitado (recibe energía), el electrón adquiere energía para subir a otra órbita, pero esta condición de excitación no dura siempre y el electrón retorna a su órbita anterior emitiendo una cantidad definida de energía que se manifiesta en una línea en el espectro de emisión. El modelo de Bohr fue ampliado por Sommerfeld en 1916, introduciendo órbitas elípticas para intentar explicar las líneas espectrales complejas de otros elementos químicos, espectros que, como veremos, serán el área de estudio de Miguel A. Catalán (figura 4.9). Podríamos decir que, siguiendo las tesis de Thomas Kuhn, cuando el paradigma sustentado por la física clásica había alcanzado su mayor triunfo 87

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Figura 4.9. Series espectrales del hidrógeno. Cada excitación que recibe el electrón del átomo de hidrógeno le hace subir de orbita, al regresar emite energía que se manifiesta en una línea del espectro de emisión. Ilustración: Irene Cuesta Mayor (CSIC).

con las leyes de Maxwell, los mismos científicos que se congratulaban de este éxito realizaron hallazgos experimentales que acabarían sepultando estas ideas para dar lugar a un nuevo paradigma. Este proceso que Kuhn desarrolla en Estructura de las revoluciones científicas (1962) tiene un ejemplo, como acabamos de ver, en el desarrollo de la teoría cuántica del átomo en cuya génesis es crucial la espectroscopia.

Los estudios de espectroscopia en España Según nos cuenta Sánchez Ron (1994), a principios del siglo XX el principal centro donde se realizaban investigaciones sobre espectroscopia era el LIF, que inició oficialmente su actividad en 1910, y que se encontraba en el Palacio de las Artes y la Industria en lo que se conocía como la zona de “los altos del hipódromo”. El Laboratorio fue dirigido por Blas Cabrera y Felipe y, desde el

principio, contaba con una sección de espectrometría, con Manuel Martínez-Risco al frente. Martínez-Risco fue pensionado por la JAE en la Universidad de Ámsterdam para investigar en el laboratorio de Peter Zeeman, quien había descubierto que las líneas espectrales del sodio se dividen en presencia de un campo magnético. La estancia de Martínez-Risco en el LIF fue efímera, y la sección quedó dirigida por Ángel del Campo y Cerdán, quien había realizado su tesis doctoral sobre el estudio de los espectros de absorción de los isómeros: moléculas con la misma composición química pero diferente estructura. La JAE concedió a del Campo una pensión, lo que hoy llamamos beca, en la Sorbona, donde inició una serie de análisis

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Figura 4.10. Espectroscopio de cuarzo para estudios en la región ultravioleta de la casa Hilger. Probablemente el espectroscopio más antiguo conservado en el CSIC y patrimonio del mismo (3A001). Proviene del LIF y actualmente se conserva en el despacho de dirección del Instituto de Química-Física Rocasolano. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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Figura 4.11. Fotografía del edificio Rockefeller, sede del INFQ, en 1932. Fuente: CSIC (1982).

espectrográficos para determinar el contenido químico de las blendas (mineral compuesto por sulfuro de cinc) españolas, análisis que continuó en el LIF y cuyo principal interés era encontrar blenda con una cantidad apreciable de germanio. Contó en el laboratorio con un “espectrógrafo de cuarzo para estudios en la región ultravioleta”, que probablemente sea uno de los conservados en el IQFR (figura 4.10). En torno a 1914 comenzó a trabajar en el LIF Miguel A. Catalán, quien realizó su tesis sobre los espectros del magnesio y de la plata encontrando nuevas líneas en sus espectros. En 1920, pensionado por la JAE, Catalán

marchó a Inglaterra donde trabajó con el reconocido espectroscopista Alfred Fowler en el Royal College of Science, en cuyos laboratorios realizó el descubrimiento que le haría famoso: los multipletes. Los multipletes fueron la denominación que Catalán otorgó a un conjunto de líneas que descubrió tras analizar el espectro del manganeso, de las cuales determinó su regularidad. Su descubrimiento arrojó luz al estudio de los espectros complejos relacionados con los metales de transición de la tabla periódica y permitió a Sommerfeld ampliar su modelo atómico. En 1932, se inaugura el Instituto Nacional de Física y Química (figura 4.11). El edificio era conocido como “el Rockefeller” gracias a la financiación de la International Education Board fundada por John D. Rockefeller Jr. La sección de espectrografía del nuevo Instituto estará dirigida por Catalán. El nuevo centro supuso una mejora inestimable con

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respecto al LIF, proporcionó a Catalán amplios espacios para sus estudios y buen instrumental, con lo que no tardaría en transformarse en una verdadera escuela de espectroscopistas. En el artículo de Catalán y Madariaga (1933) sobre los espectros del molibdeno, los autores agradecen a las colaboradas Pilar Martínez Sancho y Dorotea Barnés González su trabajo en el montaje de los aparatos y en la obtención de las fotografías. Como no son muchos los ejemplos de mujeres desarrollando su actividad científica en aquellas fechas, creo justo e interesante hablar del trabajo de, por lo menos, las que utilizaron los aparatos históricos que conservamos en el CSIC (figura 4.12). Según el trabajo de Magallón (2004), siete mujeres trabajaron en la Sección de Espectroscopia, entre ellas Pilar de Madariaga, Pilar Martínez Sancho y Dorotea Barnés González. Como todas están ligadas al anterior trabajo sobre el espectro del molibdeno,

detengámonos brevemente en sus logros. Para profundizar más sobre el papel de las mujeres científicas durante estos años es recomendable seguir la investigación de Magallón. Pilar de Madariaga fue pensionada por la JAE en el Vassar College de Nueva York, donde pudo estudiar los espectros del mercurio, el níquel, el cobalto

Figura 4.12. Recreación del laboratorio de la Sección de Espectroscopia del INFQ, con Miguel A. Catalán y Pilar de Madariaga trabajando con el espectrógrafo A. Hilger. Ilustración: Irene Cuesta Mayor (CSIC).

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Figura 4.13. Dorotea Barnés González a principios de la década de 1930. Fuente: Wikimedia Commons.

y el titanio. Un trabajo relevante, por las implicaciones ambientales y de salubridad para los mineros y trabajadores, fue su intento de cuantificar las cantidades de mercurio presentes en el aire de las minas de Almadén y en las chimeneas de sus hornos. Pilar Martínez fue imprescindible en la organización de los nuevos laboratorios de espectroscopia del INFQ y trabajó sobre el efecto Zeeman en las líneas espectrales del molibdeno; también publicó, junto con Catalán, un estudio sobre el espectro del cromo.

Dorotea Barnés estuvo pensionada en Yale y en la Sección de Espectroscopia del Smith College (figura 4.13). Allí trabajó con Mary Lousie Foster sobre el espectro de absorción de la cistina y realizó un máster al respecto. Barnés es la investigadora con más publicaciones de la sección y fue clave en la introducción de, por entonces, una nueva técnica: la espectroscopia Raman. Como hemos visto, fue el merecido prestigio de Catalán el que ayudó a dotar al INFQ de aparatos modernos y junto a él se

desarrolló una importante escuela de investigadores de entre los que solo hemos mencionado a las tres anteriores. En el libro de Sánchez Ron (1994) se puede profundizar en la vida y la obra del mejor espectroscopista que hemos tenido en España. Pero ahora ha llegado el momento de hablar sobre los testigos mudos de la labor de nuestros espectroscopistas, los aparatos e instrumentos que con mucho esfuerzo económico la JAE pudo adquirir y nuestros investigadores instalaron, calibraron y utilizaron.

Los aparatos que conserva el CSIC La luz a estudiar puede provenir directamente de las estrellas a través de un telescopio, tras lo

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Figura 4.14. Galvanómetro datado en torno a 1900 que fue utilizado en el LIF. Patrimonio histórico del CSIC (1785h). Fuente: Adaptada de Moreno, Romero y Redrajo (1996).

cual es conducida al espectrógrafo para conseguir su espectro y analizarlo. En los análisis de elementos en laboratorio se emplean otras técnicas para conseguir la luz. Generalmente se calienta la muestra utilizando una llama, una chispa eléctrica de alta tensión o se utiliza el método de arco voltaico, el utilizado por Catalán, en el cual se hace pasar una descarga eléctrica, de corriente continua, por la muestra a estudiar a través de unos electrodos. El arco se podía producir a presión y atmósfera normales o dentro de un tubo al que se le había aplicado un vacío. Para la calidad de los espectros obtenidos mediante esta técnica eran determinantes el tiempo de excitación eléctrica del material, el tiempo de exposición de la

placa fotográfica y que la intensidad y voltaje conseguidos fueran constantes. Si el lector quiere conocer más las técnicas empleadas en aquella época puede consultar la tesis doctoral de Catalán (1917), donde se realiza

un repaso pormenorizado de las mismas. Tras obtenerse el espectro, se fotografiaba para su estudio utilizando placas de distinto tamaño que serían reveladas en una sala oscura. Para trabajar con 93

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Figura 4.15. Catalán en el laboratorio de espectroscopia trabajando con el espectrógrafo de grandes dimensiones. Fuente: Moreno, Romero y Redrajo (1996).

estos métodos es necesaria una fuente de corriente eléctrica tanto continua como alterna: la sección de espectrografía del LIF disponía de bobinas de inducción (del tipo Ruhmkorff ), baterías, reguladores de tensión (potenciómetros) y diversos aparatos de medida (galvanómetros), algunos de los cuales aún se conservan en el CSIC (figura 4.14). El instrumental histórico dedicado a la espectroscopia se encuentra custodiado por dos centros, el Instituto de Óptica Daza de Valdés y el IQFR, y fue catalogado, y en su mayor parte restaurado, en los trabajos de

Moreno, Romero y Redrajo (1996). En el vestíbulo del Daza de Valdés podemos contemplar un espectrógrafo de grandes dimensiones de la célebre casa británica Adam Hilger, utilizado, a principios de la década de 1930, por Catalán y Madariaga en sus investigaciones sobre los espectros del molibdeno y que permitía el estudio en la región infrarroja y en la ultravioleta. De la óptica del aparato solo se conserva una lente y un prisma de cuarzo. Este tipo de espectrógrafos grandes presentaba ventajas debido a su compacidad.

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Figura 4.16. Espectrógrafo Hilger expuesto en el vestíbulo del Instituto de Óptica Daza de Váldes. Patrimonio histórico del CSIC (1002h). Fuente: Adaptada de Moreno, Romero y Redrajo (1996).

La luz a estudiar entraba por una rendija de apertura regulable, luego era dirigida mediante la reflexión en un espejo a lo largo del tubo de latón estañado, posteriormente el haz de luz era colimado por una lente que lo enfocaba en el prisma donde el haz, ya refractado, era de nuevo reflejado en sentido contrario hacia la placa fotográfica. En ocasiones, la cámara fotográfica tenía un objetivo de cuarzo. El espectrógrafo era intercambiable, lo que permitía sustituir el prisma por otro elemento dispersivo como una red de difracción; de hecho, Catalán y Madariaga lo utilizaron con una red de difracción de un radio de curvatura de 3 metros. Tanto la lente colimadora como el elemento dispersivo (prisma o red), y también la placa

fotográfica, podían ajustarse en diferentes posiciones y orientaciones con respecto al haz luminoso. Los espectros se obtenían revelando las placas fotográficas de 4 x 10 pulgadas de la casa Eastman (figuras 4.15 y 4.16). Un modelo similar de espectrógrafo, pero de menores dimensiones, se muestra en el rellano de las escaleras del Daza de Valdés, conservándose también el prisma y una lente. Ambos aparatos fueron adquiridos para el

que entonces era el buque insignia de la físicoquímica española, el Instituto Nacional de Física y Química. Pero el CSIC conserva instrumental de mayor antigüedad y que ya estaba en uso en las dependencias del LIF. De nuevo en el vestíbulo del Daza de Valdés podemos observar un interferómetro, fechado alrededor de 1900, equipado con material para el registro fotográfico de la casa Officine Galileo. Formó parte de la Sección de 95

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Figura 4.17. Interferómetro de Michelson procedente del LIF. Datado en torno a 1900. Está expuesto en el vestíbulo del Instituto de Óptica Daza de Váldes. Patrimonio histórico del CSIC (2954h). Fuente: Adaptada de Moreno, Romero y Redrajo (1996).

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Espectroscopia y pudo ser utilizado por Martínez Risco para sus investigaciones sobre el efecto Zeeman antes de su marcha a Zaragoza (figura 4.17). Otro aparato, un interferómetro de Michelson también perteneciente al LIF, se conserva en los almacenes de Arganda del CSIC. Ambos instrumentos eran utilizados para realizar medidas precisas de la longitud de onda observando patrones circulares de interferencia (figura 4.18). En el despacho de dirección del IQFR se conservan dos aparatos de especial interés. El primero perteneció al LIF y es con mucha probabilidad el espectrógrafo más antiguo conservado en nuestro país, pues se estima su antigüedad en la primera década de 1900 y afortunadamente está completo. Moreno (1996) dedujo que era de la casa Hilger por el tipo de pie y de barniz (figura 4.10). El segundo es un espectroscopio de la casa Zeiss datado a principios de la década de 1930 y que fue adquirido por

el entonces nuevo INFQ. Lo interesante de este espectroscopio de prisma es que fue utilizado como modelo a copiar por el Laboratorio y Taller de Investigación del Estado Mayor de la Armada (LYTIEMA) tras la Guerra Civil Española según Moreno, Romero y Redrajo (1996) (figura 4.19).

Figura 4.18. Interferómetro de Michelson procedente del LIF. Datado en torno a 1920. Patrimonio histórico del CSIC (2A005). Fuente: Adaptada de Moreno, Romero y Redrajo (1996).

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Figura 4.19. Espectroscopio de la casa Zeiss perteneciente al INFQ. Patrimonio histórico del CSIC (3A062). Actualmente se conserva en el despacho de 98 dirección del Instituto de Química-Física Rocasolano. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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5. Sobre la vida y la Tierra este capítulo conoceremos

E algunos de los instrumentos n

históricos utilizados en investigaciones biológicas, geológicas y médicas. Estos aparatos están custodiados en el MNCN, el RJB y el Instituto Cajal (IC), todos ellos centros del CSIC. La dilatada historia del MNCN y del RJB, pues ambos centros extienden sus raíces hasta mediados del siglo XVIII, hace que podamos disfrutar de instrumental de una considerable antigüedad. De menor antigüedad, pero evidente importancia histórica, son los

aparatos utilizados por Ramón y Cajal en sus célebres investigaciones sobre el sistema nervioso y que forman parte del legado Cajal que alberga el IC. El instrumental protagonista está compuesto en gran medida por microscopios, aunque las colecciones también albergan otros aparatos como micrótomos o pantógrafos. El hecho de que el CSIC albergue una amplia muestra de microscopios de tan diversas épocas nos permitirá conocer, a grandes rasgos, el desarrollo de la microscopia a lo largo de tres siglos. 101

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Comenzaremos por un breve recorrido histórico de la microscopia para conocer mejor las partes y funcionamiento de los microscopios ópticos que forman parte del patrimonio histórico del CSIC. Para entender el contexto en el que fueron utilizados estos instrumentos, relataremos una breve historia de dos de los centros que conservan tan importantes colecciones.

Breve historia de la microscopia

Figura 5.1. Retrato de Leeuwenhoek realizado por Jan Verkolje alrededor de 1680. Expuesto en el Rijksmuseum de Ámsterdam. Fuente: Wikimedia Commons.

El conjunto de métodos y técnicas encaminadas a poder visualizar los objetos invisibles para nuestros ojos se conoce como microscopia. En este capítulo nos referiremos únicamente a la microscopia óptica que es aquella que utiliza como fuente luminosa la luz visible y que consigue aumentar los objetos para que podamos verlos con nuestros ojos o fotografiarlos con una cámara. El invento del primer microscopio se atribuye, a finales

del siglo XVI, a Zacharias y Hans Janssen. Padre e hijo eran dos fabricantes de vidrio holandeses cuya curiosidad les llevó a colocar dos lentes en los extremos de un tubo cerrado y, tras enfocar un objeto, descubrieron que su imagen era ampliada. Este montaje de dos o más lentes en el interior de un tubo recibe el nombre de microscopio compuesto. En 1625 Galileo presentó un instrumento mejorado a la Accademia dei Lincei que fue bautizado por Giovanni Faber como microscopio, en griego antiguo “ver lo pequeño”. Pero no fue la primera vez que la humanidad conseguía ver aumentado lo que al ojo le costaba vislumbrar. Desde antiguo, se sabía del poder de aumento de algunos vidrios con forma esférica rellenos de agua, experiencia que todos hemos podido constatar al observar el aumento producido en el fondo de un vaso de cristal con agua. Un sistema más sencillo que el de los Janssen, pues utilizaba una

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sola lente, fue el que permitió a Anton van Leeuwenhoek (16321723) observar por primera vez bacterias y diversos microorganismos en la década de 1670 (figura 5.1). Merece la pena detenerse en la figura de Leeuwenhoek, pues es un ejemplo de científico autodidacta que llegó a recibir los más altos honores y reconocimientos como hombre de ciencia. Leeuwenhoek era un comerciante de telas que, para observar el patrón del hilado y determinar la calidad de los

tejidos, desarrolló una lupa soplando y puliendo él mismo el vidrio. El resultado fue asombroso, pues multiplicó considerablemente la capacidad de aumento de las lupas de la época y desarrolló un instrumento de fácil manejo que conocemos como microscopio simple. El instrumento inventado por Leeuwenhoek constaba de una pequeña lente biconvexa, de dos a tres milímetros de diámetro, insertada en una placa de latón que se colocaba muy cerca del ojo. La muestra a observar se

Figura 5.2. Microscopio Leeuwenhoek en la Universidad de Utrecht. Fuente: Wellcome Library, Londres. Wellcome Images.

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Figura 5.3. Dibujos realizados por Leeuwenhoek y publicados en 1678 que muestran sus observaciones de espermatozoides de conejos y perros.

colocaba sobre el extremo de un alfiler, que se movía a voluntad mediante un tornillo giratorio y era iluminada directamente por la fuente de luz que generalmente era el Sol (figura 5.2). Dotado de este instrumento y de su insaciable curiosidad, Leeuwenhoek fue el primero en observar y describir, entre otras muchas, las bacterias de su propia boca, numerosos protistas presentes en el agua, las fibras musculares y los espermatozoides de diversas especies (figura 5.3). Sus observaciones pronto se hicieron célebres y fueron ampliamente difundidas por la Royal Society de Londres. Su

Figura 5.4. Ilustración de un microscopio utilizado por Hooke. Fuente: R. Hooke (1665).

fama y prestigio hicieron que fuera visitado en su residencia por personalidades de la época como el zar Pedro el Grande y de científicos como Leibniz. Puede parecer sorprendente que Leeuwenhoek realizara todas

estas observaciones con una simple lupa cuando ya existían microscopios compuestos. Pero debemos tener en cuenta que con su método consiguió construir lentes capaces de proporcionar más de doscientos aumentos y

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una resolución de una micra, es decir, una milésima parte de un milímetro. Volveremos a estos dos conceptos (aumento y resolución) un poco más adelante. El siguiente hito de esta historia son las observaciones que Robert Hooke (1635-1703) realizó con un microscopio compuesto y que publicó en su Micrographia, obra de gran éxito y difusión en la época. El microscopio, iluminado por una lámpara de aceite, permitió la observación de las membranas de las células vegetales y los detalles más asombrosos de insectos como el piojo (figuras 5.4 y 5.5). Aunque el microscopio de Hooke tenía una capacidad de aumento similar al de Leeuwenhoek, su resolución era menor y, como el propio Hooke admitía, las aberraciones cromáticas de la imagen eran mayores que en un microscopio simple (Masters, 2008). Antes de continuar con este breve recorrido histórico de la microscopia conviene definir, de forma sencilla, algunos conceptos.

Remitimos al capítulo anterior, donde ya vimos el fenómeno de refracción que sufre la luz al atravesar una lente y las consecuencias, como la aberración cromática, en la claridad de la imagen que observábamos (figuras 5.6 y 5.7). Hoy en día todos estamos familiarizados con las fotografías digitales y somos conscientes de que al aumentar el tamaño de una

Figura 5.5. Ilustración realizada por Hooke de un piojo. Fuente: R. Hooke (1665).

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El rayo se desvia hacia la normal El rayo se aleja de la normal

Nor

mal

Rayo incidente

mal

Nor Ray

o em

erg

ent

e

Figura 5.6. Esquema de la refracción que sufre la luz al atravesar una lente y al salir de ella. Ilustración: Alejandro Martínez de Andrés. Fuente: Adaptado de López Sancho et al. (2009).

Figura 5.7. Esquema que representa la aberración cromática en una lente. Las distintas longitudes de onda de la luz visible sufren refracciones con distinto ángulo y no convergen en el mismo foco; este es el motivo de que la imagen se observe con contornos borrosos y de distintos colores. Ilustración: Alejandro Martínez de Andrés. Fuente: Modificado de López Sancho et al. (2009).

imagen haciendo zoom en nuestro ordenador, llega un momento en el que no podemos distinguir con claridad ciertos detalles. Esta analogía nos puede servir para comprender el aumento y la resolución de las lentes de un microscopio. El aumento con el que vemos una imagen de un objeto a través de un microscopio es la relación entre el tamaño de la imagen y el tamaño original del objeto. En los microscopios actuales podemos determinar el aumento que estamos consiguiendo al observar un objeto multiplicando el

aumento que conseguimos con el objetivo seleccionado por el aumento del ocular; los microscopios ópticos actuales logran aumentos de hasta 1.500 veces el objeto original con una resolución aceptable. El aumento está relacionado con el diámetro de la lente y con la distancia de la misma al objeto que observamos, de tal manera que conseguimos un aumento mayor cuanto menor es el diámetro de la lente y cuanto más la acercamos al objeto (figura 5.8). Por otro lado, la resolución con la que vemos una

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Figura 5.8. Fotografía de un objetivo de 100 aumentos. Para calcular el aumento total habrá que multiplicar esa cifra por la magnificación del ocular. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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Figura 5.9. Objetivo de inmersión de la marca Ernst Leitz. Colección de aparatos históricos del Real Jardín Botánico del CSIC. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

imagen de un objeto cuando miramos por un microscopio es la distancia mínima a la que podemos distinguir dos puntos contiguos en ese objeto.

Aclarados estos conceptos, continuemos con la historia. A finales del primer tercio del siglo XVIII, Chester Moore Hall (1703-1711) inventa la lente acromática, combinando dos

lentes de vidrio con distinta curvatura e índice de refracción. Con este sistema de dos lentes, denominado doblete, consigue minimizar la aberración cromática y, por lo tanto, mejorar la calidad de la imagen que observamos. Unos años más tarde John Dollond (1706-1761), de quien luego volveremos a hablar, patentó este sistema consiguiendo un enorme éxito comercial. Para esta época, los microscopios compuestos habían reducido la aberración cromática, pero las imágenes seguían siendo poco claras debido a la superficie curva de las lentes, fenómeno conocido como “aberración esférica”. El siguiente avance en la microscopia tuvo que esperar al primer tercio del siglo XIX y llegó de la mano de Joseph Jackson

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Lister (1786-1869), quien mejoró la combinación de distintos tipos de lentes e incluyó una separación entre las mismas para disminuir la aberración esférica. En este siglo también se inventó el objetivo de inmersión, que se sumerge en un líquido, agua o aceite junto al objeto a observar, aumentando así la resolución (figura 5.9). En paralelo al desarrollo de la parte óptica de los microscopios, evolucionó la parte mecánica, mejorando los sistemas de cremallera necesarios para un enfoque suave y continuo, así como los controles de movimiento del tubo y la platina y el revólver portaobjetivos. A mediados del siglo XIX aparecieron los primeros microscopios con dos oculares, de la casa francesa Nachet, que permitían una observación más cómoda y descansada. A finales de ese siglo Zeiss desarrolló un microscopio binocular que permitía observar el relieve de los objetos. Hasta la llegada de nuestro siguiente protagonista las mejoras en los microscopios se iban

incorporando mediante lo que podríamos llamar una metodología de ensayo-error. Se realizaban distintas combinaciones de lentes y se probaba si suponían un avance en la resolución. Con el trabajo de Ernst Abbe (1840-1905) se aplicaron principios matemáticos al diseño y fabricación de lentes, lo que contribuyó al éxito de la marca alemana Zeiss, debido a la calidad óptica de sus instrumentos (figura 5.10). Las ideas de Abbe supusieron un nuevo paradigma en la teoría de formación de imágenes en un microscopio. Para él, únicamente la imagen de los cuerpos que emiten luz por sí mismos se forma siguiendo las leyes de la óptica geométrica. Pero las imágenes de un objeto que observamos por un microscopio necesitan de la iluminación del mismo y, por lo tanto, se producen fenómenos de difracción. Abbe es el primero que teoriza sobre el papel de la difracción de la luz en la formación de una imagen

Figura 5.10. Ernst Abbe. Fotografía: Emil Tesch. Fuente: Fuente: Wikimedia Commons.

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Figura 5.11. Ilustración esquemática de un microscopio y sus partes a finales del siglo XIX. Pi: pie; L: haz de luz; E: espejo; D: diafragma; C: Sistema condensador; P: platina; M: muestra; O: objetivo; B: brazo; OC: ocular. Ilustración: Irene Cuesta Mayor (CSIC).

en un microscopio, relacionándola con las distintas aberraciones y, por lo tanto, con el poder de resolución del instrumento.

En 1873, Abbe propuso en su teoría del microscopio que debido a la difracción de la luz visible utilizada para iluminar una muestra en un microscopio, la distancia mínima de resolución entre dos puntos de esa muestra está relacionada con la mitad de la longitud de onda de la luz utilizada. Por este motivo, los microscopios ópticos actuales tienen un límite de resolución de 0,2 micras que está directamente relacionado con el intervalo de longitud de onda de la luz visible (entre 0,4 y 0,7 micras). Las ideas de Abbe tardaron un poco en ser reconocidas por la comunidad científica. Nos cuenta Joaquín M. Castellarnau (18481943), su más firme defensor y divulgador en España, que “la nueva teoría, la verdadera, sobre la visión microscópica es aún muy poco conocida. A pesar de […] haberse dado cuenta de ella en la Real Sociedad de Microscopia de Londres […], su conocimiento no se ha difundido más allá de un círculo muy pequeño” (Castellarnau, 1885).

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En cualquier caso, las ideas de Abbe interesaron a un industrial que había fundado una fábrica de instrumentos ópticos, Carl Zeiss (1816-1888). La colaboración entre Abbe y Zeiss es un ejemplo más de cómo una idea surgida del campo académico puede tener aplicaciones tecnológicas e industriales revolucionarias. Y aunque suene a publicidad, desde el inicio de esta colaboración, la marca Zeiss ha sido sinónimo de calidad en las lentes. Según afirma Castellarnau (1885): “El profesor Abbe es hoy la primera autoridad europea en óptica microscópica, y actualmente director científico de los talleres de construcción de microscopios del doctor Zeiss, en Jena. Es bien sabido que los microscopios, y sobre todo los objetivos Zeiss, gozan de la más alta reputación y hacen la competencia a los que salen de los mejores talleres de Inglaterra y de los Estados Unidos; y que todos, y especialmente los sin rival de inmersión homogénea, están construidos según fórmulas calculadas por el profesor Abbe”.

Las aportaciones de Abbe al mundo de la microscopia sin duda serán siempre agradecidas por todos los científicos que tienen esta técnica como fundamental en su trabajo. A él se deben, por ejemplo, las lentes condensadoras que se utilizan para concentrar la luz en muestras cuando son observadas con objetivos de grandes aumentos y los objetivos apocromáticos con los que se redujeron aún más las aberraciones cromática y esférica. Sin duda aquella fábrica de instrumental óptico establecida en la ciudad alemana de Jena sería el foco de una revolución en la tecnología óptica. Otro colaborador de la empresa Zeiss, August Köhler (1866-1948), inventó un método que permitía iluminar de forma uniforme y eficiente la muestra, lo que posibilitó el inicio de la fotomicrografía (Masters, 2008). A través de este pequeño relato histórico comprobamos cómo a finales del siglo XIX ya se han desarrollado microscopios de un aumento y resolución suficientes

para estudiar con detenimiento la anatomía y morfología de insectos y plantas, los especímenes más pequeños de la naturaleza, diversos tejidos animales y vegetales, y, por supuesto, las células y su estructura. Así, no podemos extrañarnos de que el desarrollo de la microscopia y el de la biología hayan ido parejos desde las primeras observaciones de Hooke y Leeuwenhoek y que el desarrollo de la teoría celular, de Schleiden y Schwann, ocurriese a lo largo del siglo XIX, cuando se estaban alcanzando altos estándares de calidad en los microscopios (figura 5.11).

Algunos instrumentos históricos del Museo Nacional de Ciencias Naturales Realizaremos un breve recorrido por la historia del museo, que nos ayudará a poner en contexto a los personajes y los instrumentos más representativos. Se puede ampliar su conocimiento con el texto de 111

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Javier Sánchez Almazán citado en la bibliografía. Los inicios del MNCN como institución se encuentran en el Gabinete de Historia Natural que, a cargo de Antonio Ulloa, fue fundado en 1758 por el rey Fernando VI. Hubo que esperar al reinado de Carlos III para que el gabinete incorporase la famosa colección de Pedro Franco de Dávila (1711-1786), quien quedó a cargo de la Institución bajo el nombre de Real Gabinete de Historia Natural, con acceso al público desde 1776 (Moreno et al., 1995). Tras la muerte de Franco de Dávila será José Clavijo y Fajardo (1726-1806) quien llevará las riendas del Real Gabinete, incorporando nuevos ejemplares a sus fondos, entre ellos los de las expediciones de Alexander von Humboldt. Tras la invasión napoleónica, el Real Gabinete cambió su nombre por el de Real Museo de Ciencias Naturales, al que se unió el RJB, y en 1847 volvió a cambiarlo por el de Museo de Historia Natural.

Tras la incorporación de Mariano de la Paz Graells (18091898), el museo se reorganizó y emprendió diversos programas de investigación; Graells es nombrado director, en 1851, del museo y del RJB. A principios del siglo XX el museo se traslada a su sede actual bajo la dirección de Ignacio Bolívar. En 1907 se incorpora a la recién fundada JAE, lo que lleva al centro a emprender numerosos proyectos de investigación y ampliación de colecciones (Moreno et al., 1995). En 1995, se realizó el primer trabajo de recuperación del instrumental histórico del MNCN. En total se catalogaron, y en muchos casos restauraron, 164 aparatos de diverso tipo y procedencia. El ingente trabajo de Roberto Moreno, Ana Romero y Fernando Redrajo fue la base de la actual colección de instrumentos científicos del MNCN conservada por Julio González Alcaide. Para este capítulo he considerado necesario hablar de

cinco instrumentos del MNCN que, además de su indudable valor histórico, son representativos de las diversas formas de trabajar en el campo de las ciencias naturales en función del desarrollo de las técnicas microscópicas. El microscopio más antiguo que forma parte del patrimonio histórico del CSIC es el conocido como “microscopio variable”, desarrollado en los talleres de George Adams sénior. Datado en torno a 1750, se trata de un instrumento fabricado en latón que tenía la posibilidad de usarse como microscopio compuesto o simple, de ahí el nombre de “variable”, y que podía utilizarse para examinar muestras biológicas y geológicas mediante luz transmitida y luz reflejada. Al parecer, solo se conservan tres ejemplares en el mundo. Se atesora prácticamente completo y fue catalogado y restaurado en el proyecto de recuperación de instrumental histórico del CSIC desarrollado a finales del siglo XX (Moreno et al., 1995) (figura 5.12).

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Figura 5.12. Microscopio variable G. Adams. Patrimonio histórico del CSIC (4081h). A destacar el tubo montado con ocular y el objetivo nº 5, abrazado junto con el portamuestras doble al listón recto móvil gracias a la rueda con piñones. Junto al pie tres objetivos y un accesorio para las muestras.

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Fuente: Servicio Fotográfico del MNCN.

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Figura 5.13. Ilustración de las partes del microscopio variable según el catalogo publicado por el fabricante. En la ilustración solo aparece un portamuestras cuando el ejemplar del MNCN conserva dos. Fuente: Adaptado de Adams (1771).

En el trabajo de Moreno, Romero y Redrajo (1995) y en el de González-Alcalde y SáezDégano (2010) se apuntan diversas hipótesis sobre la propiedad de este instrumento y cuándo paso a formar parte del museo. Personalmente, me inclino a pensar que el

microscopio formó parte del Real Gabinete de Historia Natural en tiempos de Franco Dávila. Junto con otros instrumentos del MNCN, fue nuevamente restaurado por González-Alcalde y Sáez-Dégano en 2008. Se trata de un microscopio construido conforme al gusto de los nuevos científicos de la ilustración. Como se describe en el catálogo del aparato (Adams, 1771), la base la forman tres patas plegables sobre las que está sostenido el brazo móvil al que se conectan lo que hoy llamaríamos la platina y el tubo con el sistema óptico (figura 5.13). El enfoque se conseguía gracias a una rueda dentada, acoplada al brazo, que se giraba con dos mandos laterales que originalmente eran de marfil. Dispone de un espejo cóncavo de

7,6 centímetros de diámetro para reflejar la luz (solar o artificial) e iluminar la muestra. Contaba con siete objetivos, de los que se conservan cuatro, con forma de botón que se enroscaban al tubo y a adaptadores especiales. Tanto el espejo como el brazo del microscopio podían inclinarse y las platinas estaban dotadas de movimiento horizontal. Una curiosa característica de este microscopio es que algunos de sus objetivos eran del tipo Lieberkün, que poseen una pequeña superficie plateada reflectante, rodeando la lente del objetivo, para reflejar luz hacia la muestra. La idea, que al parecer se remonta a Descartes, permite iluminar objetos opacos, como, por ejemplo, minerales. El propio catálogo aclara cómo utilizar esta joya para observar,

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con cierto detalle, la anatomía de insectos, que se podían estudiar vivos gracias a una cápsula especial que no se conserva y la circulación sanguínea de pequeños anfibios y peces, así como la morfología de objetos opacos por luz reflejada. La siguiente maravilla instrumental es un microscopio compuesto de la marca inglesa Dollond, datado en torno a 1780, que también fue recuperado y restaurado en 1995. Es de los primeros microscopios de la Ilustración que incorpora un revólver para intercambiar distintos objetivos. Utilizado para uso biológico, se conservan algunos accesorios como oculares, objetivos y unas pinzas en una caja de caoba con la inscripción del comercial francés. Se encontró desguazado y fue ensamblado y restaurado en dos ocasiones (Moreno et al., 1995; GonzálezAlcalde y Sáez-Dégano, 2008) (figura 5.14). Como el anterior, este microscopio también tiene un acabado muy común al

instrumental de la época, igualmente reposa en un pie de tres brazos plegables y permitía la inclinación del brazo para hacer más cómodas las observaciones. Hay que destacar que las lentes que incorpora ya tenían una corrección acromática mediante un doblete que, como hemos

Figura 5.14. Microscopio compuesto Dollond. Patrimonio histórico del CSIC (4082h). A destacar el revólver portaobjetivos y la caja original del comerciante con accesorios. Fuente: Servicio Fotográfico del MNCN.

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Figura 5.15. Microscopio petrográfico Nachet con caja original y accesorios. Patrimonio histórico del CSIC (4084h). Fuente: Servicio Fotográfico del MNCN.

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visto, patentó John Dollond y que le hizo alcanzar gran fama comercial. Se atribuye su propiedad a Eugenio Izquierdo de Rivera y Lazaún, lo que le sitúa en el Real Gabinete de Historia Natural en la época de Clavijo y Fajardo (González-Alcalde y SáezDégano, 2008). A continuación conoceremos un instrumento utilizado para observar materiales opacos. Se trata de un microscopio con polarizadores que era considerado un instrumento de vanguardia en su época. Es un microscopio petrográfico, datado en torno a 1880, construido por la casa francesa Nachet y que se encuentra entre los instrumentos del denominado “legado Castellarnau” (Moreno et al., 1995). Como hemos visto anteriormente, Castellarnau fue el introductor de las teorías microscópicas de Abbe en España. Este ingeniero de montes catalán llegó a ser presidente de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales y, entre otras distinciones, recibió la

Medalla Echegaray. Su faceta científica es muy transversal, los campos en los que más destaca son la óptica, la microscopia y la histología vegetal. Al fallecer, en 1943, legó sus instrumentos científicos al MNCN y, entre ellos, se encuentra este microscopio del que nos habla en sus memorias: “… pronto le substituí por un gran modelo Nachet provisto de la serie completa de objetivos, incluso el de l/l2 pulgada, de corrección e inmersión, que hizo mis delicias estudiando las valvas de las diatomeas más difíciles” (Castellarnau ,1942; Moreno et al., 1995). Los microscopios Nachet eran considerados tecnología punta en su época. Su diseñador, Alfred Nachet (1831-1908), introdujo la visión estereoscópica, algo que sin duda siempre agradeceremos todos los que alguna vez hemos pasado horas mirando a través de estos instrumentos. Como hemos dicho, se trata de un microscopio petrográfico destinado para la observación de

preparaciones de minerales y rocas, tanto por luz transmitida como por luz reflejada. El pie, con forma de herradura, estaba relleno de plomo para dotar de estabilidad al aparato, que era iluminado por un espejo circular plano-cóncavo. El polarizador, situado justo por encima del condensador, es un cristal de calcita que permite que la luz que ilumina la muestra vibre en un solo plano; en combinación con el analizador, que en este microscopio ocupa una hendidura de la parte inferior del tubo, se utiliza para analizar e identificar sustancias cristalinas en función de los patrones de extinción y grados de birrefringencia que se observen (figura 5.15). El siguiente aparato fue utilizado para observaciones entomológicas. Se trata de un microscopio portátil de la firma alemana Ernst Leitz. Por su número de serie podemos datarlo en torno a 1910, lo que lo sitúa en la época en la que Bolívar, célebre entomólogo, dirigía el 117

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Figura 5.16. Microscopio portátil para observaciones entomológicas montado sobre su maleta de transporte. Patrimonio histórico del CSIC (4092h). Fuente: Servicio Fotográfico del MNCN.

museo. Este tipo de microscopios fueron originalmente diseñados para que los inspectores sanitarios recorrieran las ganaderías y mataderos en busca de triquina, que es un parásito que infecta a animales cuya carne consumimos los humanos. En el MNCN fue adaptado para observar insectos en estudios entomológicos de campo. Desmontable y diseñado para que cupiera en su maletín de madera, disponía de accesorios como pinzas y tijeras, y una platina, que no se conserva, para las muestras. Los entomólogos dispusieron un soporte para pinchar los insectos y así poder observarlos. La combinación del ocular y el objetivo podía aumentar hasta cien veces el tamaño de la muestra (Leitz, 1907) (figura 5.16). El último aparato del que vamos a hablar en esta resumida relación de instrumental histórico 118

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conservado en el MNCN es un pantógrafo de gran belleza, construido en Francia por Adrien Gavard, datado alrededor de 1860 (Moreno et al., 1995). En su estudio del aparato Julio GonzálezAlcalde (2009) nos describe un instrumento formado por cuatro barras de latón que, tras unirse por puntos que les permitan rotar y desplazarse, es utilizado para copiar y grabar figuras o dibujos a diferentes escalas. Su uso en el museo probablemente se centrase en la reproducción de planos

cartográficos, en las fechas en las que Graells dirigía la institución. La cartografía siempre ha sido una ciencia necesaria para la planificación de expediciones científicas y los mapas cartográficos han sido uno de los resultados de dichas expediciones. La utilidad y prestigio del pantógrafo fueron reconocidos con dos medallas que recibió en las exposiciones universales de París (1855) y Londres (1862) (figura 5.17).

Figura 5.17. Pantógrafo de Adrien Gavard en su maleta original. Patrimonio histórico del CSIC (4118h). Fuente: Servicio Fotográfico del MNCN.

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Antes de continuar con algún ejemplo de microscopio histórico conservado en el RJB, me gustaría aclarar que en este libro utilizaré la nomenclatura empleada en óptica y microscopia para referirme a estos instrumentos. De acuerdo con lo expresado en la breve historia de la microscopia, con lupa nos referimos a un aparato con una sola lente de ampliación y con microscopio al instrumental que cuenta con al menos dos lentes, un ocular y un objetivo. Realizo esta aclaración porque en los campos de la biología y de la geología se suele emplear el término lupa, por ejemplo, lupa de disección o lupa para minerales opacos, para los microscopios compuestos, sean de luz reflejada o transmitida.

Algunos instrumentos históricos del Real Jardín Botánico Al igual que en el apartado anterior, realizaremos un breve recorrido por la historia del RJB,

que puede ampliarse con la correspondiente bibliografía. En 1755 Fernando VI ordena la creación del Real Jardín Botánico de Madrid a orillas del río Manzanares, pero es bajo el reinado de Carlos III cuando se traslada a su actual ubicación en el Paseo del Prado, donde se inaugura en 1781. Desde el comienzo, esta institución promovió diversas expediciones a América y Filipinas, y realizó una importante provisión de herbarios. A mediados del siglo XIX tuvo como director a Mariano de la Paz Graells (18091898) que, como hemos visto, también dirigía el MNCN, bajo cuyo mandato se construye un invernadero. En 1910 el RJB pasa a formar parte del Instituto Nacional de Ciencias Físico-Naturales, centro creado por la JAE, junto con otras instituciones preexistentes como el MNCN, el Museo de Antropología y el Laboratorio de Investigaciones Biológicas de Ramón y Cajal (JAE, 1912). Los siguientes años, el RJB es dirigido

por Apolinar Federico Gredilla y Gauna. En 1916 se realiza un estudio sobre hongos nuevos o poco conocidos cultivados en el RJB bajo la dirección de Arturo Caballero y Romualdo González Fargoso (JAE, 1918). En 1920 la dirección pasa a Ignacio Bolívar, que continua como director del MNCN y como vocal de la JAE; y en 1922 consta la existencia de un Laboratorio de Fitografía y otro de Fisiología vegetal en el RJB (JAE, 1925). Tras la Guerra Civil, el RJB pasa a depender del CSIC. Hasta la fecha, el microscopio más antiguo conservado en el RJB, conocido bajo la denominación comercial Soporte IX, es un sencillo microscopio de la casa alemana Carl Zeiss datado en torno a 1890 (figura 5.18). En este instrumento el soporte y el brazo están modelados en una sola pieza, y destaca en él la elegante forma de trípode que adquiere el pie. De platina circular y con un gran orificio central, está equipado con un ajuste de enfoque grueso mediante un sistema de piñón y

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Figura 5.18. Microscopio Stand IX de la casa Carl Zeiss datado en torno a 1910. Patrimonio histórico del CSIC (2206h). A destacar su elegante pie en forma de trípode y su único mando de enfoque grueso. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

cremallera que permite el uso de objetivos de potencia media. Este microscopio ya estaba equipado con un objetivo acromático, que no se ha conservado, según las especificaciones de Abbe (Zeiss, 1913). Aunque la propia empresa lo recomienda para la detección de triquina (Zeiss, 1891), es un microscopio que puede ser utilizado para examinar tanto objetos de baja opacidad, como minerales y muestras metalográficas si se dispone de iluminación vertical. Continuando con la casa Zeiss, el siguiente aparato es un microscopio utilizado para la observación y disección de especímenes en el campo. Como ya dijimos anteriormente, en 1897 la empresa Zeiss desarrolla un nuevo microscopio binocular que otorga una visión

estereoscópica y permite ver con cierto relieve las muestras. Este tipo de instrumento, conocido como microscopio de Greenough, fue producido por la empresa alemana tras aceptar la propuesta del estadounidense Horatio S. Greenough. En realidad, este aparato está compuesto de dos microscopios independientes, cuyos tubos ópticos están inclinados unos siete grados entre sí, equipados con sendos prismas de reflexión interna que permiten que la imagen no llegue invertida al observador (Zeiss, 1913). Utilizado para observaciones tanto de luz transmitida como reflejada, este microscopio fue ampliamente utilizado en observaciones de insectos, vegetales, rocas y minerales. Y dado que mostraba la imagen

derecha y con relieve del objeto, su utilidad para el montaje de colecciones entomológicas y para la disección de ejemplares era evidente. 121

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Figura 5.19. Microscopio binocular de la casa Carl Zeiss datado en torno a 1910. Patrimonio histórico del CSIC (2204h). A destacar el ligero ángulo de separación de los dos microscopios que lo componen y las alas de madera laterales para reposar las manos en trabajos de disección. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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El microscopio conservado en el Botánico, datado en torno a 1910, conserva tres pares de objetivos acromáticos y cinco oculares originales que, combinados, permitían un aumento de entre 8 y 200 veces el tamaño original del objeto. También se conservan las alas laterales de madera que, utilizadas para reposar las manos, hacían más cómoda la observación (figura 5.19).

Algunos instrumentos históricos del Instituto Cajal No podemos terminar este capítulo sin hablar, aunque sea de forma breve, de algunos de los instrumentos que Cajal utilizó en sus investigaciones sobre la estructura del sistema nervioso. Aunque parezca extraño, la relación de Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) con las técnicas microscópicas se inicia tarde, tras su licenciatura en Medicina y su penoso paso por la guerra de Cuba. En el Madrid de

1877, donde acudió para examinarse y obtener el doctorado, algunos profesores le mostraron distintas preparaciones microscópicas que le entusiasmaron tanto que decidió montar su propio laboratorio, comprar su primer microscopio y dedicarse a la histología. Ya en 1884 es nombrado catedrático en la Universidad de Valencia, donde se traslada e inicia una fecunda época de trabajos microscópicos: en el campo epidemiológico sobre el microbio causante del cólera, y en el campo de la histología, publicando una extensa obra: Manual de histología normal y técnica micrográfica, en 1905 (Fernández Santarén et al., 2006). Prueba de la necesidad que Cajal tenía de los microscopios y de su destreza con ellos es esta imagen en su laboratorio de Valencia, fechada en torno a 1885 (figura 5.22). En Manual Cajal nos describe minuciosamente los microscopios compuestos más sofisticados de la época, es decir, los de la empresa alemana Zeiss, y cómo las demás 123

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Figura 5.21. Fotografía del microscopio Reichert conservado en el Instituto Cajal. Fuente: http://www.cajal.csic.es/LegadoCajal

Figura 5.20. Ilustración del modelo de microscopio Reichert utilizado por Cajal. Con un nuevo sistema de enfoque fino contaba con el condensador diseñado por Abbe. Fuente: Adaptada del catálogo Reichert (1908).

casas europeas empiezan a copiar los elementos más novedosos de la firma establecida en la ciudad de Jena (Cajal, 1893). Que nuestro primer premiado con un Nobel de Medicina fue siempre un firme defensor de la óptica Zeiss queda demostrado en el uso

y alabanzas que realiza del objetivo apocromático de esta marca. En su Histología del sistema nervioso del hombre y de los vertebrados (1899-1904) podemos ver una gran cantidad de láminas realizadas a partir de preparaciones observadas con objetivos apocromáticos de inmersión de diversas aperturas, principalmente 1,30 y 1,40. Como ya hemos hablado bastante de aparatos de la casa Zeiss, de entre los instrumentos que se conservan en el CSIC utilizados por Cajal describiremos un microscopio y un micrótomo de otra casa con buena fama: la austríaca Reichert. En el legado Cajal, conservado en el IC, podemos encontrar un microscopio muy utilizado en la investigación histológica. Se trata del modelo AII de platina circular, que en su momento contaba con un nuevo tornillo micrométrico alojado en la parte

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superior. Aunque solo se conserva uno, el microscopio contaba con tres objetivos apocromáticos de 16, 8 y 4 milímetros de distancia focal, ajustados en un revólver, y un objetivo de inmersión de 1,35 de apertura. Este instrumento tenía incorporado el sistema de condensación de la luz inventado por Abbe que, junto con el diafragma, podían ser movidos verticalmente mediante un sistema de cremallera (Reichert, 1908-09) (figuras 5.20 y 5.21). En palabras de Cajal, “los cortes de tejidos que es preciso practicar en histología deben reunir dos cualidades: ser transparentes y poseer un grosor uniforme.” (Cajal, 1893). Por lo tanto, el disponer de buenos micrótomos se hizo indispensable para cualquier laboratorio de histología. Con estos instrumentos se pueden realizar de forma segura cortes muy finos en diversos tejidos, que permiten montar preparaciones óptimas para su estudio microscópico. En el IC se conservan varios aparatos

con esta finalidad utilizados por Cajal, uno de ellos es un micrótomo de deslizamiento con el que se pueden efectuar cortes de manera seriada (figuras 5.23 y 5.24). El aparato, que corresponde al modelo 292 de la marca austriaca, tiene un acabado en níquel para prevenir la oxidación y es de fácil

Figura 5.22. Autorretrato de Cajal en su laboratorio de Valencia. Sobre la mesa tres microscopios y diversos frascos con soluciones para la tinción de muestras. El microscopio que está justo a su lado es un Zeiss de soporte tipo Va. Fuente: Wikimedia Commons.

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Figura 5.23. Ilustración del modelo de micrótomo de deslizamiento utilizado por Cajal. Fuente: Adaptado del catálogo Reichert (1908).

desmontaje, lo que permite su limpieza a fondo. Cuenta con un tornillo micrométrico para determinar el espesor de los cortes, que se realizaban con una cuchilla de 12 centímetros de largo. Figura 5.24. Fotografía del micrótomo Reichert conservado en el Instituto Cajal. Fuente: http://www.cajal.csic.es/LegadoCajal

Algunas consideraciones Tras esta breve incursión por las colecciones de instrumentos históricos dedicados a la medicina y a las ciencias naturales, puede comprobarse que el CSIC alberga una interesante y bastante

completa colección de microscopios. Al estudiar esta colección observamos que en un siglo se pasa de una construcción artesanal, propia de talleres, que dotaba a los microscopios Adams y Dollod de un acabado ciertamente artístico, a un diseño y construcción propios de las incipientes fábricas de instrumentación científica del siglo XIX, que, sin renunciar a un acabado con líneas suaves y estéticamente agradable, se caracterizan por una fabricación seriada de los componentes del microscopio para su posterior ensamblaje. El amplio intervalo temporal de los instrumentos y la variedad de marcas y ópticas permiten un estudio muy representativo de la historia de la microscopia óptica, sin duda una de las técnicas que más ha contribuido al desarrollo de la ciencia.

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Bibliografía Adams, G. (1771): Micrographia Illustrata, or, the Knowledge of the Microscope Explain’d together with an account of a new invented universal, singles on double, being applied to an improv’d solar apparatus microscope, cuarta edición, Londres, pp. 588. De Castellarnau, J. M. (1885): Visión microscópica. Notas sobre las condiciones de verdad de la imagen microscópica y el modo de expresarlas, Fortanet, Madrid, p. 116. — (1942): Recuerdos de mi vida, Imprenta Aldecoa, Burgos, p. 176. Ernst Leitz Wetzlar (1907): Optical Works, (s.l.), p. 126. García Barreno, P.; Sánchez Ron, J. M y Santarén, J. F. (2006): Santiago Ramón y Cajal. Un siglo después del Premio Nobel, Fundación Marcelino Botín, Madrid, p. 311. González-Alcalde, J. (2009): “El pantógrafo del Museo Nacional de Ciencias Naturales: una pieza singular del patrimonio histórico”, en El naturalista en su siglo: homenaje a Mariano de la Paz Graells en el 200 aniversario de su nacimiento,

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6. Los sonidos del habla esgraciadamente,

es habitual

D encontrar textos que ignoran el

trabajo experimental que se realiza en el amplio campo del saber comúnmente conocido como humanidades. Una y otra vez constato que el ciudadano medio tiene asumido que cualquier investigación en humanidades se hace únicamente en archivos y bibliotecas, dejando los laboratorios, y su instrumental para las investigaciones de las “ciencias”. Actualmente esa percepción debería ir desapareciendo, pues está totalmente alejada de la realidad, como se puede comprobar, por

ejemplo, visitando las instalaciones del Centro de Ciencias Humanas y Sociales del CSIC. Sin embargo, a principios del siglo XX eran muy pocos los procedimientos experimentales en el campo de la lingüística y esto concede más valor a los protagonistas de este capítulo, en el que pretendemos dar a conocer la función de los aparatos utilizados en las pioneras investigaciones sobre fonética experimental de nuestro país. Este instrumental fue testigo del primer esfuerzo coordinado para estudiar los sonidos del 129

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Figura 6.1. Recreación de Tomás Navarro Tomás en el Laboratorio de Fonética. Ilustración: Irene Cuesta Mayor (CSIC).

idioma español desde una perspectiva que integraba la lingüística, la fonética, la etnografía, la fisiología y la acústica. Algunos de los aparatos que veremos cuentan con más de un siglo de antigüedad y están actualmente conservados en el

CCHS del CSIC. Todos ellos fueron utilizados en el Laboratorio de Fonética, perteneciente al Centro de Estudios Históricos (CEH) de la JAE (figura 6.1). Conocer la función de estos instrumentos nos ayudará a

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comprender los esfuerzos de los investigadores relacionados con proyectos tan importantes como el Atlas Lingüístico de la Península Ibérica (ALPI) o el Archivo de la Palabra.

El habla El habla o lenguaje oral es la forma de comunicación más extendida y quizás la más antigua utilizada por la especie humana. Aunque no es la única manera de comunicarnos, es la que nos interesa analizar en este capítulo. Si se realiza un pequeño ensayo mental de lo que sucede cuando se habla, se puede ver que entran en conjunción distintos elementos: en primer lugar, debemos saber lo que queremos decir y esto tiene implicaciones, entre otras, en la neurología y la lógica; posteriormente, debemos producir los sonidos que se correspondan con lo que queremos decir, proceso en el que entran en juego partes de nuestro cuerpo que estudian la anatomía y la fisiología. Una vez emitido el

sonido, debemos caracterizarlo e investigar su transmisión, algo a lo que se dedica de forma general la acústica, pero en el caso de los sonidos producidos al hablar es la fonética la encargada de estudiarlos. Una interesante introducción acerca de los cometidos de la lingüística y la fonética puede encontrarse en el libro de Trujillo Sáez et al. (2002), recogido en la bibliografía. El estudio del habla tiene múltiples aplicaciones, desde la investigación sobre el origen de las lenguas, el estudio de sus relaciones y su variación geográfica, área conocida como Dialectología, hasta la corrección de los defectos en la pronunciación. Como veremos, fue el interés por conocer la distribución geográfica de las variedades lingüísticas de la península ibérica lo que condicionó la carrera investigadora de Tomás Navarro Tomás, sin duda el protagonista de este capítulo. Pero antes, detengámonos un poco en la

naturaleza del sonido y en cómo podemos estudiarlo.

Algunas nociones básicas sobre el sonido Podemos definir el sonido como el transporte de energía a través de un medio. Esta energía tiene un origen mecánico, es decir, se debe a la oscilación o vibración de un elemento físico como pueden ser nuestras cuerdas vocales o la piel de un tambor al golpearla. Por ejemplo, en el caso de nuestras cuerdas vocales, la energía con la que vibren u oscilen será transmitida al aire en forma de ondas sonoras. El sonido únicamente se transmite en medios cuyos componentes gozan de una cierta elasticidad. Cualquiera puede comprobar el origen mecánico del sonido con solo poner su mano en la garganta cuando habla o en un altavoz de graves cuando emite música y sentir la vibración que es la fuente del sonido. La velocidad con la que esta energía (ondas sonoras) se 131

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Destrucción

Construcción

Figura 6.2. Las ondas sonoras son longitudinales, pues las moléculas se desplazan en el mismo sentido que la señal sonora. Las ondas sonoras de diferentes fuentes se suman (interferencia constructiva) cuando su fase coincide. La interferencia destructiva (resta de ondas) cuando las ondas están desfasadas, por ejemplo, coincide una zona de alta concentración de moléculas con una de baja concentración. Ilustración: Irene Cuesta Mayor (CSIC).

propague dependerá del medio; por ejemplo, el sonido se transmite por el aire a menor velocidad que por el agua. La primera medida de la velocidad de transmisión del sonido en el aire la efectuó Galileo Galilei calculando un valor de 350 metros por segundo, lo que no dista mucho de las medidas actuales.

Si pudiéramos ver, a cámara lenta, la piel de un tambor al ser golpeada, observaríamos que responde de forma elástica, alternando en su superficie sucesivos valles y montañas. Es decir, la energía suministrada en el golpe hace vibrar la membrana hasta que esta se detiene. El movimiento de la piel golpea a las moléculas del aire contiguo

provocando variaciones en la presión del aire, las cuales se comportan de forma elástica transmitiendo esta energía a las moléculas vecinas a través de la atmósfera del auditorio. Estas moléculas vibran oscilando en torno a un punto de equilibrio. Esa vibración, al ser armónica, se puede representar gráficamente como una onda.

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Decimos que las ondas que transportan el sonido son longitudinales porque la energía que transmiten hace que las moléculas del aire oscilen en la dirección de propagación del sonido (figura 6.2). Cada vez que hablamos intentamos transmitir una idea pronunciando una serie de sonidos. Estos sonidos tienen unas características físicas, percibidas por quien nos escucha, que son debidas a la forma en que nuestro cerebro ordena los elementos anatómicos (cuerdas vocales, dientes, lengua, etc.) que producen las palabras. A continuación, veremos algunas de esas características. Cuando escuchamos un sonido, la duración y el tono de este vienen definidos, respectivamente, por el periodo y la frecuencia de la onda sonora emitida. Como la fuente de todo sonido es una vibración, la frecuencia es el número de oscilaciones producidas por esa vibración en cada segundo. En reconocimiento al trabajo de

Longitud de onda

Amplitud

Heinrich Rudolf Hertz en la comprensión de las ondas electromagnéticas, que son transversales y no longitudinales como el sonido, la comunidad científica estableció el hercio o hertz como unidad equivalente al número de oscilaciones por segundo. Así, cuando golpeamos un diapasón para afinar un instrumento, este vibra 440 veces por segundo, transmitiéndose esta vibración por el aire hasta que llega a nuestros oídos y es interpretada por nuestro cerebro como una nota musical denominada “la”; esta nota tiene una frecuencia de 440 hercios. Dentro del rango de frecuencias de sonidos que

Figura 6.3. Parámetros de una onda: longitud y amplitud. Longitud: distancia entre dos puntos sucesivos con la misma vibración, por ejemplo, dos crestas de la onda. Amplitud: máxima distancia de un punto de la onda desde su posición de equilibrio. Ilustración: Irene Cuesta Mayor (CSIC).

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percibe el oído humano, denominamos sonidos de tono agudo a aquellos de frecuencias elevadas y sonidos de tono grave a los de frecuencias bajas. El volumen con el que percibimos un sonido es otra característica física vinculada, en este caso, con la cantidad de energía que hace vibrar a la fuente del sonido. Esta intensidad en la vibración provoca un desplazamiento oscilante mayor de las moléculas del aire que transmiten el sonido y esto tiene su traducción matemática en un parámetro de la onda sonora conocido como “amplitud” (figura 6.3). Al referirse a un desplazamiento, la amplitud se mide en metros, pero cuando se relaciona con la cantidad de energía que origina el sonido, el volumen o intensidad sonora se suele medir en decibelios (dB) cuya unidad es el belio o bel, en honor a Alexander Graham Bell. Antes de describir el aparato fonador humano debemos ser conscientes de que la vibración mecánica que origina cualquier

sonido puede ser transmitida elásticamente a zonas o elementos que refuercen ciertas frecuencias. Por ejemplo, la caja del tambor o de la guitarra, son partes del instrumento que al vibrar refuerzan ciertas frecuencias originalmente producidas por la piel o las cuerdas de sendos instrumentos. Este fenómeno, conocido como “resonancia”, permite que oigamos con mayor claridad el tambor o la guitarra. La resonancia también contribuye a sumar al sonido original otros sonidos procedentes de los nuevos elementos vibrantes (la caja de la guitarra o la del tambor), de tal manera que a nuestros oídos llegue una onda sonora compuesta por la suma de otras más simples, llamadas armónicos, que nuestro oído puede ser capaz de distinguir. Estos matices de un sonido debidos a la intensidad de los distintos armónicos que lo componen caracterizan el timbre de un sonido y nos permiten, por ejemplo, distinguir un sonido de la misma frecuencia (nota)

producido por dos instrumentos musicales similares. También debemos saber que los elementos que actúan como resonadores solo vibran a determinadas frecuencias, así que, de facto, actúan como filtradores de algunas frecuencias. Por lo tanto, cuando se analizan las ondas sonoras del habla, se comprueba que algunas de las frecuencias de las cuerdas vocales han sido filtradas por los elementos resonantes de nuestro aparato fonador.

El aparato fonador y la articulación de sonidos En la especie humana, el aparato fonador está formado por todos los órganos y partes de nuestro cuerpo que intervienen en el habla. Los principales elementos que lo constituyen son los pulmones, la laringe, la faringe, la cavidad bucal y la nariz (figura 6.4). Al expirar, los pulmones del aparato respiratorio inyectan, a través de la tráquea, el aire que hará vibrar las cuerdas

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Figura 6.4. Principales elementos del aparato fonador. Ilustración: Irene Cuesta Mayor (CSIC).

Faringe

Cavidad nasal

vocales; el caudal de este aire estará directamente relacionado con la energía de vibración. Las cuerdas vocales son unos pliegues de tejido elástico situados en la laringe. Además de excitar las cuerdas vocales, el aire inyectado en la laringe puede pasar a la faringe, cuando la epiglotis lo permita, conectando con la boca y la nariz. Como vemos, la especie humana utiliza, en la producción de sonidos, elementos del sistema respiratorio y del sistema digestivo. Una buena analogía es comparar el aparato fonador humano con un instrumento musical de viento. Así, el tubo resonador de este serían las cavidades compuestas por la laringe, la faringe y la cavidad buco-nasal y, siguiendo la analogía, la lengüeta que vibra en

Laringe

Boca

Tráquea Epiglotis Pulmones

Diafragma

un instrumento sería equiparable a las cuerdas vocales. Las vibraciones producidas en las cuerdas vocales resuenan en la laringe y, tras escapar a la faringe,

Cavidad pleural

sufren una nueva resonancia modulada por la lengua, los dientes, los labios y el velo del paladar de la cavidad buco-nasal. Esta modulación, conocida como 135

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Figura 6.5. Portada del Manual de pronunciación española de Tomás Navarro Tomás. Edición de 1918. Fuente: Centro de Estudios Históricos.

la articulación del sonido, caracteriza las distintas pronunciaciones del habla. Se comprenderá mejor el concepto de articulación con las propias palabras de Tomás Navarro en su Manual de pronunciación española (1918): “Los movimientos de los labios, de la lengua y del velo del paladar modifican la forma y el espacio de la cavidad bucal, haciendo que el aire produzca a su paso efectos acústicos más o menos diferentes. A la especial posición adoptada conjuntamente por dichos órganos en el momento de producir un sonido, se le llama articulación”. Tras un siglo de su publicación, la claridad del lenguaje de este manual lo convierte en un gran texto de divulgación, siendo la principal referencia bibliográfica de la fonética española y un libro muy utilizado aún en la enseñanza universitaria (figura 6.5). En un instrumento de viento podemos conseguir diferentes notas (distintas frecuencias) al variar la cantidad de aire que

resuena en el tubo; por ejemplo, en el trombón aumentamos la frecuencia al disminuir la longitud del tubo, produciendo notas en tonos más agudos. De forma análoga, el aparato fonador también es capaz de conseguir distintas características del sonido modificando el volumen y la presión del aire que ocupa sus cavidades resonantes; esto lo hace, por ejemplo, a través del movimiento de la lengua y de los músculos de la faringe. Una vez que hemos introducido la naturaleza del sonido y los elementos anatómicos que nos permiten hablar a los humanos, es momento de conocer más a fondo a uno de los pioneros en los estudios de fonética experimental de nuestro país.

Tomás Navarro Tomás y el Laboratorio de Fonética Experimental Como vemos en Molina Martos (2018) y Sánchez Ron (2007), el interés por realizar un estudio

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sistemático y empírico de las variedades lingüísticas de la península ibérica surge, en torno a 1911, como una idea original de Ramón Menéndez Pidal, quien de inmediato se percató de la necesidad de adquirir el instrumental adecuado y, más importante aún, de disponer de investigadores formados en las técnicas experimentales necesarias. Por esas fechas, el reconocido filólogo era vocal de la JAE y en 1910 había puesto en marcha y dirigía el CEH (figura 6.6). Para el inicio y desarrollo de este amplísimo estudio, Menéndez Pidal pensó en uno de sus discípulos más brillantes, Tomás Víctor Navarro Tomás (1884-1979). Pronto se comprenderá que Navarro Tomás era, sin duda, la persona más indicada. La relación de estos dos grandes investigadores de la lengua se inició cuando Menéndez Pidal fue profesor de Navarro Tomás en los últimos años de la carrera de Filosofía y Letras que este último cursaba en

Figura 6.6. Ramón Menéndez Pidal.

la Universidad Central de Madrid. Su amistad se hizo más profunda al dirigir Menéndez Pidal la tesis doctoral de Navarro Tomás. Ya en su época de estudiante, Navarro Tomás estuvo interesado en el estudio de los archivos documentales. En 1907, se le concede una subvención de 1.022

Ilustración: Emeric Tauss Torday Fuente: Wikipedia Commons.

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pesetas, de la recién creada JAE, para realizar un estudio dialectal en el Alto Aragón. Esta investigación le hace recorrer durante tres meses la zona, centrándose en el estudio filológico de la escritura de los documentos archivados, principalmente en ayuntamientos e iglesias. Con este trabajo logra demostrar las diferencias que se daban entre el lenguaje documental y el vulgar en el Alto Aragón en la Edad Media. Además, transcribe muchos documentos y señala las épocas donde otra lengua romance, el catalán, prevalecía en los archivos documentales (Navarro Tomás, 1908). En 1909 obtiene por oposición una plaza de funcionario en el Cuerpo de Archiveros, Bibliotecarios y Arqueólogos del Estado y, tras un destino inicial en Ávila, consigue un puesto en Madrid, en el Archivo Histórico Nacional. Una segunda ayuda concedida por la JAE en 1910 le permitió estudiar el lenguaje castellano escrito en

archivos de La Rioja y Vitoria, continuando, tras instalarse en Madrid, sus investigaciones en el recién fundado CEH. Desde el inicio, la sección tercera de este centro, dirigida por Menéndez Pidal, se centraba en el estudio de los “orígenes de la lengua española” y contó, entre otros, con Tomás Navarro como investigador. En la memoria de la JAE publicada en 1912, que corresponde al bienio 1910-11, se destacan los primeros trabajos de campo para delimitar zonas fonéticas de León y se alude a la recopilación de gráficos de consonantes que los “Sres. Blanco y Navarro han formado para el Laboratorio de Fonética Experimental”. Así, a finales de 1911 tenemos a nuestro protagonista realizando estudios de fonética en los dialectos de la lengua española, tanto en su vertiente escrita, para lo que tenía sobrada experiencia, como lo demuestran sus trabajos en diferentes archivos, como en su vertiente oral, con excursiones a determinadas zonas de España

para estudiar in situ la lengua hablada por la población. Es en este momento cuando surge la anteriormente mencionada idea de Menéndez Pidal de realizar un amplio estudio que culmine en un atlas donde se muestren las distintas variedades lingüísticas de nuestro país, consciente de la necesidad que tenían él y sus colaboradores de formarse en técnicas experimentales. Nos cuenta García Mouton (2015) que Guilliéron y Edmont habían publicado, en 1902, el primer volumen del Atlas Lingüístico de Francia y es en este contexto cuando Menéndez Pidal constata la necesidad de realizar un proyecto similar en España, aunque pasados unos años se llegará a la conclusión de ampliarlo a la península ibérica. Nuestro país debía atender un programa similar máxime cuando, como señala Sánchez Ron (2007), las más recientes publicaciones sobre fonética española eran de lingüistas foráneos, franceses y alemanes, principalmente.

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Figura 6.7. Rousselot ajustando los estiletes de un quimógrafo en su laboratorio en 1924. Fuente: L´Illustration, 4219.

En 1912, la JAE concede a Navarro Tomás una pensión para estudios sobre fonética experimental en Francia y Alemania, donde adquirirá conocimientos sobre la “técnica y aplicación de los aparatos registradores e inscriptores de la palabra, construcción de paladares artificiales y prácticas de investigación dialectal” (JAE, 1914). En los casi dos años que duró su beca, Navarro Tomás conoció, de primera mano, los laboratorios de fonética más avanzados de Europa, como el Laboratorio de Rousselot en París, y a algunos de los investigadores más relevantes, como Maurice Grammont en Montpellier o Panconcelli-Calzia en Hamburgo (figura 6.7). Tras su estancia por diversas ciudades europeas, Navarro

Tomás obtuvo conocimientos sobre cómo se habían realizado otros atlas lingüísticos, aprendió técnicas y desarrolló destrezas experimentales con una serie de aparatos que le serían muy útiles en su posterior labor en España. Además de trabajar y entablar relaciones con los fonetistas más relevantes, Navarro también estableció contactos con diseñadores y fabricantes de instrumental científico; la propia memoria de la JAE citada anteriormente revela que “el pensionado compró en Hamburgo, para la Junta, varios aparatos de fonética, que figuran actualmente en el laboratorio del Centro de Estudios Históricos”. Esta pensión concedida a Navarro Tomás ha sido ampliamente documentada por Sánchez Ron (2007) y García Mouton (2015).

El vasto bagaje de conocimientos y experiencias que Navarro Tomás tenía tras su regreso a Madrid le permitió iniciar sus estudios experimentales de fonética, en el Laboratorio del CEH, que fueron publicados en la recién creada Revista de Filología Española. 139

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Figura 6.8. Fotografía de un yugo en Campo Peñaranda, Salamanca. Fuente: Fotografía adaptada del Atlas Lingüístico de la Península Ibérica, 2016, CSIC.

Un ejemplo de la destreza experimental que empezaba a desarrollar lo demuestra en su artículo “Siete vocales españolas”, donde analiza los datos, obtenidos en Hamburgo, tras realizar radiografías de su boca mientras pronunciaba palabras como padre, tener, aquella, pide, olor, olla y tu. El objetivo de estos experimentos era investigar cómo se articulaban la lengua, los labios y

los dientes cuando Navarro Tomás pronunciaba estas palabras; en concreto, estaba interesado en determinadas vocales de dichas palabras. Con el uso combinado de radiografías y un paladar artificial realiza un estudio sistemático que nos revela, por ejemplo, cómo para pronunciar la segunda e de la palabra tener, “la punta de la lengua se apoya contra los incisivos inferiores más suavemente que en la e de aquella”, para ello mide la apertura de los labios y de las mandíbulas y concluye que la articulación de esta e es similar a la de las palabras saber, ver o cerca. La cantidad de datos sobre el experimento: intensidad del aparato de rayos X utilizado; el tiempo de exposición, las características del paladar artificial, el montaje experimental y las variables medidas demuestran el nivel que tenía como investigador experimental (Navarro Tomás, 1916).

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El Atlas Lingüístico de la Península Ibérica Como podemos saber por García Mouton (2015), la puesta en marcha del ALPI se demoró por diversas razones: por la propia evolución que tuvo la idea original, por la ausencia de fondos económicos y por la necesidad de formar a los encuestadores. En 1929, Tomás Navarro comenzó el entrenamiento de encuestadores y la elaboración de los cuestionarios que estos habrían de aplicar a los sujetos de estudio. En 1931 se iniciaron las primeras encuestas en la provincia de Cáceres y los problemas económicos se solucionaron al año siguiente con aportaciones anuales del Gobierno español a través de la Junta de Relaciones Culturales y otros fondos concedidos por la JAE. Para que todos los encuestadores del atlas realizaran el trabajo de campo con el mismo criterio, Navarro Tomás impartió desde 1931 hasta 1933 diferentes cursos de dialectología y transcripción fonética a los

colaboradores (JAE, 1933 y 1935). El trabajo llevado a cabo para desarrollar el ALPI fue ingente, la península ibérica se dividió en áreas lingüísticas a las que se asignaron una pareja de encuestadores. Así, pueblo a pueblo y año tras año, a través de las encuestas y de las observaciones de los encuestadores, se fue realizando un estudio sistemático de las variedades lingüísticas de la península. Pero Tomás Navarro comprendió pronto la necesidad de recopilar otro tipo de datos que ayudaran a enriquecer la investigación fonética y, por este motivo, desde el inicio concibió otro cuestionario que reflejara la forma que los hablantes tenían, por ejemplo, de referirse a objetos de uso cotidiano. De esta forma el ALPI era más que un estudio lingüístico, era también un estudio etnográfico (figura 6.8). Cuando comenzó la guerra civil española, prácticamente todas las encuestas programadas habían sido realizadas y Tomás

Navarro custodiaba los documentos. El exilio forzado al que se vio sometido le hizo acabar en Estados Unidos, donde esperó pacientemente la posibilidad de publicar los resultados de su gran anhelado proyecto. Desde el exilio, Tomás Navarro negoció las condiciones para la publicación del ALPI, y tras concluir encuestas en el área portuguesa y en pueblos valencianos y catalanes, el atlas fue publicado en 1962 por el CSIC (Navarro Tomás, 1968-1969) (figura 6.9). Se pueden conocer y ampliar más datos biográficos de Navarro Tomás en el emotivo artículo de Fuster Ruiz (1980) recogido en la bibliografía. En cuanto al ALPI, el artículo de García Mouton, citado previamente, aporta más información sobre el trasfondo científico del proyecto, las vicisitudes que atravesaron sus protagonistas, la preparación técnica de los encuestadores y la calidad del resultado en comparación con otros atlas lingüísticos europeos. Desde 141

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Figura 6.9. Tomás Navarro Tomás, sentado, y Eduardo Martínez Torner en el Laboratorio de Fonética. En primer plano, una urna contiene un microscopio y el quimógrafo Zimmermann. Fuente: Archivo CCHS.

2009, Pilar García Mouton coordina un proyecto de edición digital del ALPI que permite a los interesados consultar gran parte de la documentación elaborada por Tomás Navarro y sus colaboradores.

El Archivo de la Palabra A finales de 1930, el CEH comenzó la elaboración de un archivo con el objetivo de “recoger y conservar en discos de gramófono aquellos testimonios

relativos a la cultura hispánica” para registrar: aspectos de la lengua española en su uso correcto, dialectos de la península ibérica, testimonios de personalidades del mundo académico y de la cultura, así

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como canciones y melodías populares. Para efectuar las grabaciones, el CEH acordó asistencia y equipo técnico con la Columbia Graphophone Company, de tal forma que a finales del año 1931 se iniciaron las primeras grabaciones de personas ilustres como Juan Ramón Jiménez, Ramón y Cajal o Miguel de Unamuno (JAE, 1933). La dirección de este archivo la llevaban Navarro Tomás y Eduardo Martínez Torner (18881955). El musicólogo, folclorista y compositor Martínez Torner, se había incorporado a la sección de Filología del CEH para realizar un “estudio y transcripción” de música del romancero español bajo la dirección de Menéndez Pidal. Por su especialidad era el encargado de “seleccionar y clasificar los discos gramofónicos de música popular del Archivo de la Palabra”. Para 1934, el archivo contaba con más de mil discos entre adquiridos, recogidos y grabados en las dependencias del CEH (JAE,

1935) (figura 6.10). Según Valverde (1998), el Archivo de la Palabra constaba de tres colecciones. La primera, de discos con pequeñas alocuciones de personas relevantes y romances recitados por artistas como Margarita Xirgú. La segunda colección la componían grabaciones de dialectos españoles y de otras

Figura 6.10. Detalle del Laboratorio de Fonética en el que podemos observar a la izquierda discos de aluminio y un micrófono sobre una mesa, a la derecha un gramófono Victrola y al fondo, junto a una vitrina con libros, un grabador de discos Fairchild. Fuente: Archivo CCHS.

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de Rivera. Al parecer, el propio Navarro Tomás registró su voz recitando ejercicios de pronunciación. La tercera colección de discos estaba dedicada a grabaciones de canciones, melodías y ritmos populares, la mayoría comprados, que se encargó de recopilar Martínez Torner.

Los aparatos conservados en el CSIC

Figura 6.11. Detalle del gramófono Victrola procedente del Laboratorio de Fonética del CEH y actualmente almacenado en el CCHS. Patrimonio histórico del CSIC (7652h). Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

lenguas, como el alemán o el inglés, y discursos políticos de Francesc Maciá o Miguel Primo

Este instrumental científicohistórico proviene del Laboratorio de Fonética Experimental del CEH y actualmente se atesora en el Instituto de Lengua, Literatura y Antropología del CCHS del CSIC. En 2011 se pudieron ver algunos de estos aparatos con motivo de la exposición “Tomás Navarro Tomás: su legado en el CCHS”. En 2014, con motivo del 75 aniversario del CSIC, se publicó una pequeña selección de este instrumental en el portal web Museo Virtual de la Ciencia del CSIC, junto con una

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descripción de los orígenes y actividades del Laboratorio de Fonética (Albalá Hernández, 2014). En su repaso de la evolución de la fonética experimental española, Marrero y Albalá (2016) constatan cómo la rama experimental de la fonética utilizó procedimientos experimentales de la medicina para estudiar el movimiento de los órganos relacionados con el habla y su relación con los sonidos producidos. De esta forma, describen dos métodos, uno directo con el que se estudian los movimientos de, por ejemplo, la lengua, analizando las áreas de la bóveda bucal que toca al articular determinados sonidos. Y otro indirecto, en el que se investiga la actividad de estos órganos a través de las vibraciones que producen en el aire. En resumen, estos métodos permiten el estudio de la relación entre el aparato fonador y el habla mediante el análisis del movimiento de los órganos. Los aparatos que veremos,

utilizados en estos métodos, son dos quimógrafos y un palatógrafo. Pero el fonetista no debe fiarlo todo al momento en el que escucha un sonido y, como en el caso anterior, necesita llevar un registro del habla para analizar, con calma, todos los matices del habla derivados de las propiedades del lenguaje articulado que vimos anteriormente. Para este estudio, son muy útiles los aparatos que graben y reproduzcan sonidos; los conservados en el CCHS son un fonógrafo, un gramófono y una grabadora de discos portátil, que también fueron utilizados para grabar y reproducir los discos del Archivo de la Palabra (figura 6.11).

Instrumentos de la palatografía Como comentan Marrero y Albalá (2016), el método de inscripción directa más común en estudios de fonética era la palatografía, con la que se

investigaban los movimientos que hacía la lengua al hablar, es decir, su articulación, al observar qué partes de la bóveda bucal eran tocados por esta. Para ello se impregnaba la lengua con polvos de cacao y se introducía en la boca un paladar artificial que se había confeccionado realizando un molde de la bóveda bucal del sujeto; las partes de este impregnadas de cacao se representaban obteniendo un palatograma. En el citado estudio sobre las vocales españolas, Navarro Tomás nos describe los límites de su paladar artificial: “Como a veces he de referirme a palatogramas obtenidos con mi paladar artificial, conviene advertir que este cubre desde el borde de los incisivos hasta la línea media de los quintos molares. La profundidad total de mi paladar es de 100 milímetros, la del paladar artificial, 54 milímetros” (Navarro Tomás, 1916). En este estudio, Navarro Tomás mide la elevación máxima 145

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Figura 6.12. Palatograma obtenido del paladar artificial de Navarro Tomás en su estudio sobre las vocales españolas mientras pronuncia la palabra “ver”. Fuente: Adaptado de Navarro Tomás (1916).

Figura 6.13. Palatograma obtenido del paladar artificial de Navarro Tomás en su estudio sobre las vocales españolas mientras pronuncia la palabra “vive”. Fuente: Adaptado de Navarro Tomás (1916).

de la lengua sobre la línea de los molares superiores, la distancia de esta elevación hasta los incisivos y otros parámetros para investigar la articulación de las vocales del idioma español (figura 6.12 y 6.13). El CCHS conserva un aparato utilizado para este tipo de estudios; se trata de un palatógrafo construido en torno a 1960 en el Laboratorio de Fonética Experimental del CSIC (figura 6.14). Es un instrumento inspirado en uno similar utilizado

en la Universidad de Estrasburgo. Para usar este palatógrafo se situaba al sujeto, apoyado en un extremo del aparato, con la lengua pintada y se le pedía que pronunciase ciertas palabras. La tinción de ciertos puntos de la bóveda bucal o del paladar artificial se podía estudiar, en directo, mediante una serie de espejos y un sistema de iluminación. Además, el instrumento permitía realizar fotografías de la huella resultante con una cámara fotográfica adosada mediante un soporte especial (Albalá Hernández, 2014).

Quimógrafos Inicialmente utilizados en estudios fisiológicos, como, por ejemplo, para medir la presión arterial, los quimógrafos son

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instrumentos que permiten obtener una gráfica de la evolución temporal del fenómeno que deseamos investigar. Originalmente inventado a mediados del siglo XIX por el fisiólogo alemán Karl Ludwig (1816-1895), el quimógrafo consta de un tambor en forma de cilindro recubierto de papel ahumado que se hace girar a una velocidad constante por medio de un pequeño motor. Sobre el papel actúan una serie de estiletes que se encuentran conectados al órgano o músculo objeto de estudio. El movimiento de este órgano se transmite y acaba registrado en una gráfica formada por líneas blancas, producidas por los rasguños del estilete en la capa ahumada del papel, que normalmente se barnizaba para preservar los datos. La gráfica muestra la evolución temporal de los movimientos analizados y el tiempo registrado se calcula en función de la velocidad de rotación del motor.

De esta forma, mediante la definición de un intervalo temporal o periodo de registro y la observación del número de oscilaciones de la gráfica, podemos estudiar la evolución de la oscilación del músculo en cuestión. Para analizar movimientos en distintas direcciones espaciales o de distintos órganos o músculos, se asignan a ellos distintos estiletes o agujas inscriptoras, que registrarán varios gráficos en el mismo papel. Estos aparatos seguían las especificaciones del método gráfico diseñadas por el médico y fotógrafo Étienne-Jules Marey (1830-1904). En los inicios de las técnicas de investigación en fisiología se desarrollaron diversos métodos para el estudio de los movimientos musculares. La diferencia estribaba en el mecanismo con el que se transmitía ese movimiento a una gráfica. Había mecanismos basados en palancas (como el miógrafo simple), otros utilizaban

líquidos (como el quimógrafo de Ludwig) y otros transmitían los movimientos a los estiletes mediante la presión ejercida por el aire; este sistema es conocido como el “tambor de palanca de Marey”. Veamos de qué se compone y cómo funciona el tambor de Marey cuando, por ejemplo, hablamos a través de una bocina conectada a nuestra boca. El tambor de Marey consiste en una cápsula metálica cerrada herméticamente por una membrana de caucho que, a su vez, soporta a un disco metálico sobre el que se apoya una pieza articulada; a esta pieza va unida una varilla que culmina en una aguja inscriptora. La cápsula metálica se conecta mediante una varilla a un tubo de goma, con aire, que termina en la bocina donde habla el sujeto (figura 6.15). Al pronunciar las palabras, la membrana de la bocina transmite las ondas sonoras al interior del 147

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Figura 6.14. Palatógrafo conservado en el CCHS. Patrimonio histórico del CSIC (7658h). En la parte izquierda se sitúa la cámara fotográfica y en la derecha la cabeza de la persona que habla. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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Figura 6.15. Ilustración de un tambor de Marey (V) con su membrana (B) y sus varillas de conexión (D, A). Fuente: Adaptada de Zimmermann (1922).

tubo de goma; los cambios de presión en el aire del tubo se transmiten a la varilla que este tiene conectada en su otro extremo. Al recibir estas variaciones de presión, la membrana del tambor se infla o se desinfla. Esto hace que la pieza articulada, que funciona como una palanca, gire y transmita este movimiento a la varilla de la aguja inscriptora de forma que al aumentar la presión, la varilla se eleva y al disminuir cae, registrándose este movimiento mediante una gráfica en el papel ahumado. En el CCHS se conservan dos quimógrafos. El más antiguo, datado cerca de 1910, es un aparato de grandes dimensiones 149

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Figura 6.16. Quimográfo procedente del Laboratorio de Fonética del CEH y actualmente custodiado en el CCHS. Patrimonio histórico del CSIC (7657h). Fotografía: Albalá Hernández (2014).

fabricado por el constructor francés de instrumental científico George Charles Boulitte. Es muy probable que se trate del quimógrafo, adquirido en París por Pedro Blanco, que Navarro Tomás sitúa en las primeras dependencias del CEH (Navarro Tomás, 1968-1969) (figura 6.16). La persona hablaba a través de una especie de embudo que, mediante un sistema neumático

compuesto por membranas de goma o de caucho, transmitía las vibraciones (ondas sonoras) a la aguja inscriptora. Las diferencias de presión se registraban en una gráfica, con crestas y valles, que permitía obtener información sobre el tiempo de duración de los gestos del habla así como inferir la frecuencia y otras características del sonido. Las gráficas resultantes (quimogramas) permitían a los investigadores caracterizar las vibraciones producidas por las distintas partes del aparato fonador cuando se pronunciaban determinados sonidos. Por ejemplo, al pronunciar consonantes de tipo oclusivo, también llamadas explosivas, como la p, bloqueamos las cavidades nasal y oral provocando, al liberar el aire, un aumento repentino de la presión en la membrana, que se traduce en una amplia desviación de la aguja inscriptora y en su trazado sobre el papel. De la misma forma, con estas gráficas se podían estudiar las características

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Figura 6.17. Quimograma obtenido por Navarro Tomás al pronunciar la palabra etapa. Observar el aumento de la amplitud tras soltar el aire al pronunciar la t y la p. Fuente: Adaptado de Navarro Tomás (1918).

de las consonantes nasales, fricativas, etc. Navarro Tomás analiza diferentes inscripciones quimográficas conseguidas cuando el propio autor pronuncia, ante un quimógrafo, una serie de palabras elegidas para investigar la duración de las consonantes españolas. En este trabajo mide, en centésimas de segundo, la duración de los distintos tipos de consonantes al pronunciarse en distintas palabras (Navarro Tomás, 1918). Por ejemplo, podemos ver la gráfica utilizada para estudiar “el tiempo empleado en la implosión de la t o de la p” al decir la palabra etapa (figura 6.17). Este tipo de instrumentos pronto fueron mejorados por otros que permitían monitorizar

las oscilaciones de diferentes partes del aparato fonador. Así, se desarrollaron quimógrafos que registraban las vibraciones de la boca, la nariz o la laringe mediante diferentes sondas conectadas a estas partes del aparato fonador que permitían la transmisión de sus movimientos a otros tantos estiletes que grabarían la gráfica (figura 6.18).

Figura 6.18. Ilustración del funcionamiento de un quimógrafo en el que se monitorizan los movimientos de la nariz, la boca y la laringe. Observad los distintos tambores de Marey del aparato y las distintas gráficas inscritas en el cilindro. Fuente: Adaptado de La Nature, 998 (1892).

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Figura 6.19. Quimógrafo portátil procedente del Laboratorio de Fonética del CEH y actualmente custodiado en el CCHS. En primer término los tambores de Marey y al fondo el cilindro donde se colocaba el papel ahumado. Patrimonio histórico del CSIC (7653h). Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

Otra joya instrumental conservada en el CCHS es un quimógrafo portátil de la casa alemana E. Zimmermann (figura 6.19). Diseñado para su uso fuera del laboratorio, constaba de un pequeño cilindro registrador (de apenas 4 centímetros de diámetro) y tres tambores de Marey conectados a otras tantas agujas inscriptoras. El equipo permitía analizar las vibraciones producidas al hablar procedentes de la nariz, la boca y la laringe. Cada sonda estaba conectada a una aguja registradora; por ejemplo, una sonda se conectaba a la nariz del sujeto mediante una oliva nasal. El instrumento contaba con una caja de madera para su fácil traslado. En los catálogos consultados (Zimmermann, 1922) se constata que es un modelo inspirado en los aparatos propuestos por Hermann Gutzmann (1865-1922), quien es considerado uno de los fundadores de la foniatría. (figura 6.20). Aunque no tenemos constancia documental, es probable que este aparato fuera

uno de los comprados por Navarro Tomás en Hamburgo con fondos de la JAE (JAE, 1914).

Grabadores y reproductores del sonido Los otros equipos utilizados para estudios mediante registro indirecto del habla son los fonógrafos, los gramófonos y los grabadores de discos de aluminio; veremos un ejemplo de cada aparato conservado en el CCHS. Los fonógrafos fueron inventados por Thomas Alva Edison (1847-1931) (figura 6.21) en el último tercio del siglo XIX y permitían reproducir sonidos previamente grabados en un cilindro. Aunque los primeros cilindros estaban recubiertos de papel de aluminio o de estaño, pronto se utilizaron cilindros de cera, pues en ellos se inscribía el sonido con mayor calidad. El funcionamiento es sencillo: las ondas sonoras que se quieren registrar, como hemos visto formadas por regiones de alta y 153

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Figura 6.20. Ilustración de un modelo de quimógrafo portátil similar al conservado en el CCHS. Las sondas servían para estudiar los movimientos de la boca, la nariz y la laringe, conectadas a los tambores de Marey. Fuente: Adaptado de Zimmermann (1922).

baja concentración de moléculas de aire, golpean una membrana elástica que, a modo de diafragma, transmite las

vibraciones a un estilete que inscribe, mediante surcos, el sonido en el cilindro de cera mientras este gira. En los

primeros fonógrafos, se giraba el cilindro de grabación mediante una manivela, pero este sistema pronto se sustituyó por motores

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Figura 6.21. Thomas A. Edison sentado junto a un fonógrafo de su invención en 1877. Fotografia: Levin C. Handy. Fuente: Librería del Congreso de los Estados Unidos de América. Wikimedia.

que permitían una velocidad de giro constante. El sonido registrado durante la grabación, en surcos con forma de espiral, puede ser reproducido de forma inversa cambiando el estilete de grabación por una aguja reproductora. Los inicios del registro del sonido y la evolución de su industria son un ejemplo de la febril era de descubrimientos del último tercio del siglo XIX, de la que ya dimos otros ejemplos en el capítulo 2. El Laboratorio de Fonética contaba con un fonógrafo de la Edison Speaking Phonograph Company, empresa fundada por el célebre inventor, datado en torno al año 1905 (se trata del modelo Edison Concert Phonograph adquirido por el CEH para realizar grabaciones y reproducciones de voces en el laboratorio (figura 6.22). 155

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Figura. 6.22. Detalle del fonógrafo procedente del Laboratorio de Fonética del CEH y actualmente conservado en el CCHS. Se observan los mandos de control, el cilindro, la manivela a la izquierda y parte del soporte del altavoz a la derecha. Patrimonio histórico del CSIC (7651h). Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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Figura 6.23. Detalle de los engranajes del motor Tritón del fonógrafo Edison, procedente del Laboratorio de Fonética. Los resortes del motor están en el interior de la caja negra que se conecta con la manivela. Patrimonio histórico del CSIC (7651h). Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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Figura 6.24. Fotografía de la funda de un cilindro Gold Moulded Records. Fuente: Wikimedia Commons.

Este fonógrafo suponía una evolución con respecto a otros modelos de la compañía. Para empezar, utilizaba un motor modelo Triton, compuesto por un sistema triple de resortes, que había sido desarrollado por Frank Capps. El Triton era un motor mecánico, por lo que no necesitaba las baterías, cuyo uso doméstico

daba bastantes problemas en condiciones de humedad. El funcionamiento era muy ingenioso y se basaba en los motores por resortes que desde antiguo accionaban las cajas de música. La energía suministrada al accionar la manivela del fonógrafo se almacenaba de forma elástica en los resortes del motor. Cuando se liberaba el mando de freno, los resortes liberaban esta energía que se transmitía, por medio de engranajes y una polea, al tambor cilíndrico y al carro que soportaba, según el caso, a la cabeza grabadora o a la reproductora. La velocidad de grabación/reproducción que permitía este motor era de 160 revoluciones por minuto (figura 6.23). Este fonógrafo incorporaba un sistema reproductor, modelo D,

que contaba con un diafragma de mica que era más sensible y duradero que las membranas de cristal de fonógrafos anteriores. La cabeza reproductora culminaba en un cristal de zafiro, en forma de botón que, en contacto con los surcos y crestas de las pistas grabadas en el cilindro de cera, transmitía este movimiento al diafragma que, a través de la bocina, lo transformaba en ondas sonoras. El sistema de registro estaba equipado con otro cristal de zafiro encargado de inscribir las pistas en el cilindro de cera durante el proceso de grabación. Los cilindros utilizados en este modelo de fonógrafo eran los conocidos Gold Moulded Records (figura 6.24). Se trataba de cilindros de cinco pulgadas de diámetro compuestos de cera

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Figura 6.25. Detalle de la grabadora de discos portátil Fairchild almacenada en el CCHS. Se observa el brazo con el sistema de grabación sobre el plato y a la izquierda el brazo con el sistema de reproducción. Patrimonio histórico del CSIC. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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Figura 6.26. Perro escuchando un fonógrafo que inspiró el eslogan de los gramófonos Victrola: “La voz de su amo”. Pintura de Francis Barraud. Fuente: Wikimedia Commons.

negra que mejoraban a los anteriores, de cera marrón, pues podían reproducirse centenares de veces permitiendo grabaciones de

dos minutos y, en modelos más modernos, de hasta cuatro minutos. Este fonógrafo constituye una pieza de gran valor científico e

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histórico y es una de las joyas de la colección del CSIC. Está montado en la caja original de roble, que mantiene su decoración original a base de esmalte negro y dorado, y conserva muchas piezas como el cilindro de latón, el motor, la manivela y otras piezas niqueladas. Nos cuenta Valverde (1998) que, además de los trabajos de grabación y recopilación propios del Archivo de la Palabra, el CEH recopiló canciones populares gracias a la colaboración de la Universidad de Columbia. La universidad norteamericana proporcionó una grabadora portátil de discos con la que el músico alemán Kurt Schindler (1882-1935) viajó por diversos pueblos de Extremadura, Castilla y León, Cantabria y Portugal registrando 10 horas de música popular en 160 discos.

En el CCHS se conserva almacenada una grabadora y reproductora de discos portátil de la compañía estadounidense Fairchild Aerial Camera Corporation, que quizás fuera la utilizada por Schindler en su estudio sobre el folclore musical popular de nuestro país (figura 6.25). El aparato, montado en caja de madera, está diseñado para la grabación directa de discos de forma sincrónica. Permite seleccionar la velocidad de giro del plato donde se colocan los discos de 33 y 78 revoluciones por minuto y cuenta con un cabezal de corte magnético para realizar la grabación, la cual se produce a través de un micrófono conectado. Un control de botones, situado junto al plato, permite amplificar el sonido durante la reproducción del disco,

así como seleccionar la señal de entrada al dispositivo. Para terminar este capítulo, quiero mencionar un aparato utilizado para reproducir discos en el Laboratorio de Fonética. Se trata de un gramófono construido por la empresa norteamericana Victor Talking Machine Company, muy popular, conocido como “Victrola ‘La voz de su amo’” (figura 6.26). El gramófono, una de las variantes del modelo XVI, reproducía discos de laca negra, también conocidos como “de pizarra”, a una velocidad de 78 revoluciones por minuto. Ocultos en el interior de un elegante mueble de roble se encontraban la bocina amplificadora, el plato giratorio, el brazo con la aguja para reproducir los discos y un motor de resorte que se operaba con una manivela.

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Bibliografía Albalá Hernández, M. J. (2014): Laboratorio de Fonética del Centro de Estudios Históricos. Recreación de Laboratorios y funcionamiento de instrumental científico-histórico, Museo Virtual de la Ciencia del CSIC, Madrid. Disponible en http://museovirtual.csic.es/csic75/ laboratorios/lab4/lab4.html [última consulta en marzo de 2019]. Biblioteca Tomás Navarro Tomás del CCHS (2011): Exposición Tomás Navarro Tomás: su legado en el CCHS. Disponible en http:// biblioteca.cchs.csic.es/difusion/dia_ libro_2011/index_tour.html [consultado en marzo de 2019]. Díez de Revenga, F. J. (2007): “Tomás Navarro Tomás, de la fonética experimental a la métrica española”, Revista Electrónica de Estudios Filológicos, 14. Fuster Ruiz, F. (1980): “In memoriam. Tomás Navarro Tomás”, Al-Basit: Revista de estudios albacetenses, 7, pp. 5-36. García Mouton, P. y Pedrazuela, M. (eds.) (2015): “Los trabajos del Atlas Lingüístico de la Península Ibérica (ALPI) y la Revista de Filología Española”, La ciencia de la palabra. Cien años de la Revista de

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aspectos de la fonética y otros temas de lingüística, pp. 383-393. Molina Martos, I. (2018): “Tomás Navarro Tomás como director del Atlas Lingüístico de la Península Ibérica”, Conferencia Magistral en el Coloquio Internacional Ecos de Tomás Navarro Tomás a 100 años de la publicación del Manual de Pronunciación Española, Universidad Autónoma de México, Ciudad de México. Navarro Tomás, T. (1916): “Siete vocales españolas”, Revista de Filología Española, III, JAE/CEH, Madrid, pp. 51-62. — (1918): Manual de pronunciación española, Publicaciones de la Revista de Filología española, CEH/JAE, Madrid, p. 237. — (1918): “Diferencias de duración entre las consonantes españolas”, Revista de Filología Española, V, CEH/JAE, Madrid, pp. 367-393 — (1968-1969): “Don Ramón Menéndez Pidal en el Centro de Estudios Históricos”, Anuario de Letras, VII, pp. 21-22.

— (1908): “Pensión al Alto Aragón”, Memoria correspondiente al año 1907, JAE, Madrid, pp. 79-101. Sánchez Ron, J. M. (2007): “Tomás Navarro Tomás y los orígenes de la fonética experimental en la JAE”, Asclepio. Revista de Historia de la Medicina y de la Ciencia, vol. LIX, 2, pp. 63-86. Trujillo Sáez, F.; González Vázquez, A.; Cobo Martínez, P. et al. (2002): Nociones de fonética y fonología para la práctica educativa, Grupo Editorial Universitario, Granada, p. 207. Valverde, A. (1998): “Centro de documentación: archivo de la palabra y las canciones populares”, Revista Residencia, 6. Zimmermann, E. (1922): Liste 43: Über Blutdruckapparate. Leipzig, Berlín. The Virtual Laboratory.Max-Planck-Institute for the History of Science, Berlin.

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7. Instrumentos de fabricación española los capítulos anteriores el

E instrumental protagonista tenía n

un denominador común: su invención, diseño y fabricación era extranjero. La creación de este instrumental está históricamente ligada a países con buenos sistemas de educación y de desarrollo científico, que benefician a toda la sociedad y, por supuesto, también a los medios de producción económica. En páginas anteriores hemos visto ejemplos de cómo desde el nacimiento de una idea o descubrimiento científico se desarrollaban empresas y fábricas

que producían tecnología fundamentada en estos descubrimientos; incluso hemos visto ejemplos de cómo eran los propios investigadores los que se convertían en empresarios pioneros (como Pierre Curie y Ernst Abbe). A nadie se le escapa que nuestro país nunca destacó por la creación de instrumental científico ni por poseer un tejido industrial íntimamente ligado con los centros de producción científica y tecnológica. Pero en España hay dos momentos en los que, por distintos motivos, se intenta 165

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Figura 7.1. Fotografía de Leonardo Torres Quevedo junto con su firma. Fuente: Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 1916.

Figura 7.2. Torres Quevedo, en el centro con sombrero blanco, supervisando las pruebas de su dirigible trilobulado. Fuente: Biblioteca del ITEFI-CSIC.

revertir esta tendencia a importar material científico y se apuesta por el diseño y fabricación de instrumental científico made in Spain: el primero fue a principios del siglo XX y el segundo en la primera década tras la Guerra Civil.

En este último capítulo describiremos brevemente algunos aparatos vinculados con el actual ITEFI Leonardo Torres Quevedo. Sin duda, estos instrumentos forman parte de la historia de la ciencia y la tecnología españolas.

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Instituciones volcadas en la fabricación de instrumentos científicos Para hablar del primer intento serio de generar en nuestro país centros que fabricaran aparatos científicos nos tenemos que remontar a los esfuerzos de un personaje poco conocido, desgraciadamente, por la sociedad actual: Leonardo Torres Quevedo (1852-1936). Nuestro más ilustre y prolífico inventor, Torres Quevedo, ingeniero de caminos de formación, siempre tuvo en mente dos cosas: el diseño de máquinas que ayudasen a realizar cálculos y la conquista del aire a través de globos aerostáticos. En ambos campos destacó y aportó relevantes innovaciones y, aunque sus inventos consiguieron reconocimiento en este país, en especial en la aerostática, tuvieron mejor acogida fuera de nuestras fronteras. Un buen inicio para indagar sobre tan relevante científico y tecnólogo español pueden ser los trabajos de

González Redondo (2008) y de González Redondo y González de Posada (2002), que se encuentran referenciados en la bibliografía (figuras 7.1 y 7.2). Torres Quevedo desarrolló sus estudios aerostáticos en el Centro de Ensayos de Aeronáutica y pronto los trabajos implicaron una serie de instalaciones accesorias que recibieron el nombre de Laboratorio de Mecánica Aplicada. A los pocos años el laboratorio pasó a denominarse Laboratorio de Automática y durante treinta años fue el centro de diseño y construcción de maquinaria y aparatos científicos más importante de España y, lo que es más relevante, el lugar de formación de muchos científicos e ingenieros (Moreno y Romero, 1997). Con la creación, a iniciativa de Torres Quevedo, de la Asociación de Laboratorios en 1910, la JAE intentó impulsar la fabricación de instrumental científico para la investigación y crear un tejido asociativo entre los distintos

Figura 7.3. Instalaciones del Laboratorio de Automática en la trasera de la Escuela de Ingenieros Industriales. Fuente: Biblioteca del ITEFI-CSIC.

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Figura 7.4. Leonardo Torres Quevedo y Juan Mª Torroja Miret en los talleres del Laboratorio de Automática, hacia 1920. Fuente: Romero de Pablos (2010).

laboratorios y talleres del país. El primer laboratorio, y el más importante, con el que contó la Asociación fue el de Automática. Otra iniciativa encaminada a enmendar el secular atraso en la creación de tecnología española fue el Instituto del Material Científico que, junto a la promoción de la construcción de aparatos científicos, se encargaba de unificar los pedidos de instrumental y el intercambio del mismo entre distintos laboratorios (Moreno, 2018) (figura 7.3). El laboratorio de Automática, comandado por Torres Quevedo y el Instituto del Material Científico, que acabaría dirigido por uno de sus aprendices Juan María Torroja Miret, fueron los exponentes del intento de la Administración

del Estado por alcanzar unos mínimos de producción tecnológica propia y sus resultados fueron muy destacados (figura 7.4). Una muestra del interés de las autoridades y de la comunidad científica por promover invenciones y desarrollos de material científico nacionales lo podemos ver en la exposición realizada en el Congreso de Valladolid auspiciada por la

Asociación Española para el Progreso de las Ciencias (Catálogo, 1915). Tras la Guerra Civil, el CSIC funda el Instituto Leonardo Torres Quevedo de Material Científico con los objetivos de diseñar y fabricar aparatos científicos para la educación, la investigación y la industria. Además de maquinaria, este Instituto también heredó parte del personal del Laboratorio de

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Automática y del Instituto del Material Científico (Moreno, 2018).

Algunos instrumentos construidos en el Laboratorio de Automática Como hemos dicho, el Laboratorio dirigido por Torres Quevedo es el principal productor, aunque no el único, de instrumental necesario para la investigación. La prolífica labor del ingeniero cántabro en diferentes especialidades le hacía ser, sin duda, el perfecto maestro para crear escuela de tecnólogos e inventores. En los talleres del Laboratorio de Automática, entre otros muchos se diseñarán y construirán: el magnetógrafo proyectado por Gonzalo Brañas; la cámara de Weissenberg (de la que hemos hablado en el capítulo 3) y un quimógrafo para el Laboratorio de Fonética, ambos aparatos construidos por Juan María Torroja; también

cardiógrafos diseñados por Gómez Ocaña; miógrafos y un largo etcétera. Algunos de estos aparatos se han perdido y otros se conservan en el CSIC o en otras Instituciones (Moreno y Romero, 1997; JAE, 1933). En este capítulo presentaremos precisamente dos ejemplos de instrumental fabricado en el Laboratorio de Automática y que actualmente se conservan en institutos del CSIC. El primero es un micrótomo, diseñado y construido por Juan Costa para realizar preparaciones microscópicas, que fue presentado en la Real Sociedad Española de Historia Natural en 1912 y que actualmente se conserva en el MNCN y que fue catalogado y restaurado en 1995 (figura 7.5). Costa, que era por entonces jefe de los talleres del Laboratorio de Automática, concibió un micrótomo con avance automático de la cuchilla inspirado en los del tipo Minot. Proyectado para realizar finos cortes de inclusiones en parafina, este modelo resultó de mucha

utilidad en todos los laboratorios que realizaban preparaciones para micrografía (Moreno, Romero y Redrajo 1995; Costa, 1912). Como hemos visto en el capítulo 2, cuando estalló la Primera Guerra Mundial el científico húngaro Béla Szilárd se trasladó del Laboratorio de los Curie en París a España. Para el centro donde colaboró, el Instituto de Radiactividad, Szilárd diseñó un nuevo electroscopio, que fue construido según sus especificaciones en el Laboratorio de Automática. El instrumento, con cámara de ionización incorporada, fue el primer aparato diseñado por un colaborador de los Curie en nuestro país en lo que hoy podríamos llamar una transferencia de tecnología por colaboración. Al igual que el electrómetro descrito en el capítulo 2, el sistema de lectura de las medidas de actividad radiactiva se efectuaba mediante una aguja sustentada en un hilo torsionado. El electroscopio, que permitía la medida de la 169

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radiactividad de líquidos y sólidos, fue catalogado y restaurado en los trabajos de recuperación de 1995. Actualmente se conserva en el MNCN (Moreno, Romero y Redrajo 1995) (figura 7.6).

Algunos instrumentos construidos en el Instituto Leonardo Torres Quevedo

Figura 7.5. Micrótomo diseñado por Juan Costa y construido en el Laboratorio de Automática sobre 1912. Patrimonio histórico del CSIC (1A022). Fuente: Servicio Fotográfico del MNCN.

La Guerra Civil frenó el programa de la JAE para desarrollar un tejido de laboratorios y talleres que colaboraran en el diseño y fabricación de instrumentos para la investigación científica. Tras el final de la contienda, se funda el CSIC, que absorbe muchas de las instituciones científicas y personal preexistente. A comienzos de 1940, el recién formado un Instituto Leonardo Torres Quevedo de Material Científico (que posteriormente cambiará varias veces de nombre) tiene entre sus objetivos el diseño y la fabricación de aparatos científicos para la

educación (media y superior) para los centros de investigación (no solo del CSIC) y para la industria; tiene también encomendada la reparación de instrumental (Moreno, 2018). Como ejemplos de instrumental desarrollado para la investigación veremos, en primer lugar, un electroscopio para la medida de sustancias radiactivas fabricado en los talleres del Instituto Leonardo Torres Quevedo de Física Aplicada (figura 7.7). Se construyeron dos tipos de electroscopios: unos para detectar radiación alfa (debida a núcleos de átomos con carga positiva) y otros para detectar radiación gamma producida por elementos radiactivos y de mayor capacidad de penetración en tejidos que la alfa. Ambos tienen el mismo aspecto y en lo único que difieren es en la sensibilidad del mecanismo de medida. La sustancia a analizar se convertía en polvo y se colocaba en la cámara de ionización que incorporaba el aparato. El 171

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Figura 7.6. Electroscopio con cámara de ionización diseñado por Szilárd y construido en el Laboratorio de Automática hacia 1918. Patrimonio histórico del CSIC (1A028). Fuente: Servicio Fotográfico del MNCN.

funcionamiento no difiere de los electroscopios comentados anteriormente: las placas del electroscopio, una de ellas en forma de cuchilla, se electrizan y se mide la radiación en función del tiempo de descarga. Esta medida se efectúa aprovechando la fuerza, mediante un par de

torsión, aplicada a una cinta de bronce fosforoso, tensionada por un muelle, cuando es atraída por la cuchilla cargada de aluminio. La carga del instrumento se efectuaba mediante un botón situado en la parte superior del aparato (Catálogo IFA nº 1). Tras su primera cámara de rayos X construida en los talleres del Instituto Nacional de Física Química, Juan Mª Torroja, que tras la guerra fue nombrado director del Instituto Leonardo Torres Quevedo, desarrolla un modelo más compacto encaminado a determinar la estructura interna de muestras cristalinas. El instrumento está compuesto por una cámara cilíndrica en cuyo interior se coloca una película fotográfica sensible a los rayos X, un eje de giro coaxial con ella donde se sitúa el cristal a estudiar y una serie de poleas que permiten el movimiento vertical de la cámara mientras el cristal gira sobre sí mismo. La cámara permitía el

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Figura 7.7. Electroscopio con cámara de ionización diseñado y construido en el Instituto de Física Aplicada Leonardo Torres Quevedo en 1940. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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Figura 7.8. Cámara de Weissenberg diseñada por Juan María Torroja y construida en los talleres del Instituto Leonardo Torres Quevedo de Instrumental Científico en la década de 1940. Obsérvese que ahora la cámara cilíndrica tiene una disposición vertical. Patrimonio histórico del CSIC (1717h). Expuesto en Instituto de Tecnologías Físicas y de la Información Leonardo Torres Quevedo. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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ajuste óptico del cristal gracias a un microscopio perpendicular al eje de montaje del cristal (Martínez Ripoll y Moreno Gómez, 2014) (figuras 7.8 y 7.9) En un artículo publicado en 1949 por Torroja, director del Instituto, E. Pajares Díaz, jefe de proyectos del Instituto, y el célebre cristalógrafo José Luis Amorós, describen pormenorizadamente el aparato y destacan la capacidad de obtener dos diagramas de Weissenberg de dos sustancias distintas utilizando la misma película fotográfica. El artículo es un ejemplo de colaboración entre el diseñador (Torroja), el desarrollador del proyecto (Pajares) y el investigador que finalmente lo usará (Amorós). Citaremos brevemente algunos ejemplos de instrumentos desarrollados para la industria que, recordemos, era uno de los mandatos que tenía el Instituto Leonardo Torres Quevedo del CSIC. En 1950, el Patronato Juan de la Cierva decide una nueva organización para el

Instituto, que queda estructurado en dos departamentos: Investigación y Producción Industrial; en una de las secciones del Departamento de Investigación, la sección de Alto Vacío, se desarrolló y construyó un prototipo de instalación de destilación molecular utilizada para múltiples usos, como la síntesis de aceites y lubricantes, y que derivó en una patente y una empresa que implementó el prototipo.

Figura 7.9. Plano de diseño correspondiente a una vista alzada de la cámara de Weissenberg diseñada por Juan María Torroja y construida en los talleres del Instituto Leonardo Torres Quevedo de Instrumental Científico. Fuente: Adaptado de Moreno et al. (1996), CSIC.

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Figura 7.10. Laboratorio de destilación molecular, modelo FD 47-32, expuesto en la tercera planta del ITEFI. Patrimonio del CSIC (5426h).

Figura 7.11. Detalle del detector de gas grisú modelo FH 48-18 expuesto en la tercera planta del ITEFI. Plan de Recuperación de Instrumental histórico del CSIC (4B059). Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

Fuente: Biblioteca del ITEFI-CSIC.

Otro ejemplo lo tenemos en el diseño y fabricación, por parte del Laboratorio de Geofísica, de un detector de gas grisú destinado a mejorar los sistemas de seguridad de las minas de carbón. Este gas genera peligro de explosión en las labores mineras por su alto

contenido en metano (Moreno, 2018) (figuras 7.10 y 7.11). La encomienda para proveer de instrumental para la educación tuvo un importante desarrollo en el Instituto Leonardo Torres Quevedo del CSIC. Al principio, se fabricaron aparatos

encaminados a lo que podríamos denominar “experimentos de cátedra”, es decir, demostraciones de experiencias concretas que ayuden al alumnado a asimilar una serie de conceptos clave de una lección o materia. Ejemplos de este tipo de instrumental son

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los aparatos para corrientes líquidas, las bobinas de Tesla, los carritos para la comprobación del efecto Magnus o las brújulas giroscópicas (figuras 7.12 y 7.13). Posteriormente, a partir de 1950, el Instituto empieza a fabricar instrumental más versátil y completo proyectado para su uso en la enseñanza media y superior y en las denominadas universidades laborales. Ejemplos de este material son instrumentos de medida para montajes experimentales didácticos como galvanómetros, lupas y microscopios para los laboratorios de enseñanza y otro tipo de aparatos encaminados a hacer más visuales y sencillas las explicaciones teóricas, como pueden ser los proyectores de diapositivas (figuras 7.14, 7.15 y 7.16 ). Mención aparte merecen las maletas y consolas diseñadas para realizar decenas de experimentos de campos concretos de la física. Inspiradas en maletines portátiles de casas extranjeras, como la alemana Phywe, el Instituto

Leonardo Torres Quevedo fabricó “equipos para experiencias” constituidos por unas maletas de

Figura 7.12. Brújula giroscópica para experiencias de cátedra, conservada y expuesta en el ITEFI. Patrimonio Histórico del CSIC (1730 h). Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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Figura 7.13. Aparato para el estudio de los distintos regímenes de un fluido. El líquido, coloreado, se hacía fluir entre las placas de vidrio y se observaba su comportamiento ante diferentes obstáculos. Data en torno a 1940. Conservado en el ITEFI. Patrimonio del CSIC (1904h). Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

madera con todo lo necesario para que el docente pudiera desarrollar múltiples experiencias de mecánica, electricidad, óptica, etc. Para esta labor el Instituto contaba con el asesoramiento de los profesionales de la educación y organizaba cursos de formación para los propios docentes (Moreno, 2018) (figura 7.17). Lamentablemente, toda esta actividad de creación de aparatos e instrumentos científicos inició su declive, entre otras razones, con la desaparición del Patronato Juan de la Cierva, a quien estaba adscrito el Instituto, y con el cambio de paradigma económico e industrial que se produjo en la década de 1960. Creo que, con estos ejemplos, se podrá comprender que aunque nuestro país no haya destacado por su manufactura de instrumental científico, sí que 178

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Figura 7.14. Galvanómetro para enseñanza, modelo MA 54-04, expuesto en la tercera planta del ITEFI. Patrimonio del CSIC (1897h). Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

Figura 7.15. Microscopio diseñado y fabricado en Instituto Leonardo Torres Quevedo de Instrumental Científico. Fuente: Biblioteca del ITEFI-CSIC.

hubo momentos en nuestra historia reciente en los que, por distintos motivos, se intentó revertir esta situación. El primer momento fue con la creación de la JAE y la Asociación de

Laboratorios, cuando se intenta potenciar la fabricación, el intercambio y la adquisición de instrumental realizado en nuestros propios talleres, principalmente en el de 179

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Figura 7.16. Microscopio conservado en la colección del ITEFI-CSIC. Este modelo fue fabricado 180 en los talleres del Instituto Leonardo Torres Quevedo de Instrumental Científico. Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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Figura 7.17. Detalle del interior de la maleta para experiencias de óptica conservada en el ITEFI. Patrimonio del CSIC (1945h). Fotografía: Esteban Moreno Gómez.

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Figura 7.18. Planos del proyecto de diseño del electroscopio para rayos gamma realizado en 1946. Fuente: Adaptado de Moreno et al. (1996), CSIC.

Automática, y aunque se manufacturan importantes aparatos, las necesidades de investigación obligan a comprar bastante instrumental en el extranjero (los espectrógrafos de

Catalán, los quimógrafos de Navarro Tomás). El segundo momento fue con la creación del CSIC bajo un modelo económico basado en la autarquía y un bloqueo comercial al régimen franquista. Aquí se construirá instrumental de diversa índole que cumplirá con los fines de investigación, educativos e industriales marcados por las autoridades hasta que las potencias extranjeras vuelven a comerciar con España. Algunos instrumentos descritos en este capítulo y otros muchos más pueden contemplarse en el actual ITEFI, que alberga y expone una gran colección. En el Instituto se conserva otro tesoro, como son los planos de diseño originales de centenares de aparatos (figura 7.18).

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8. Reflexiones finales acudimos a un museo de ciencia nos es muy grato ver que las

C colecciones expuestas gozan de una adecuada conservación y presencia, uando

pero no solemos pensar en el trabajo previo que ha permitido que podamos disfrutar del conocimiento que nos ofrece la pieza que estemos contemplando. En lo relativo a los instrumentos históricos, este trabajo previo solo se inicia si las personas que trabajaron con un determinado aparato tienen la sensibilidad, o la necesidad, de conservarlo una vez que su funcionalidad ha terminado. No debemos olvidar que los instrumentos científicos no se diseñan y construyen para ser expuestos en un museo. De esta forma, el que hoy en día podamos disfrutar de un aparato de más de 100 años se debe, en primer lugar, a la voluntad de las personas contemporáneas de preservarlo; en segundo lugar, a que las personas sucesoras sigan manteniendo este criterio y por último y no menos importante, al azar. Si esta concatenación de sucesos, no exenta de eventualidades, permite que el instrumento llegue hasta nuestros días, quizá podamos verlo expuesto si hay personal suficiente para

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garantizar su estudio y conservación, lo cual depende de la voluntad de los responsables de las administraciones involucradas. En este libro hemos visto una sencilla, pero representativa, muestra de instrumentos que son parte de la historia de la ciencia española y de la humanidad. Algunos han llegado hasta nuestros días soportando invasiones napoleónicas, crisis económicas mundiales y una terrible guerra civil. Son testigos de la historia de nuestra ciencia porque, aunque no hablen, nos dicen quiénes los manipularon, en qué investigaciones fueron utilizados y la calidad de los resultados que se obtuvieron. Son una muestra de la cultura material de nuestra historia y, en bastantes casos, los únicos exponentes de líneas de investigación o de ideas de las que no queda registro escrito. Además, son un excelente recurso educativo, pues permiten conocer la historia de nuestra ciencia y la evolución de la tecnología y de sus fundamentos. Los aparatos históricos del CSIC me han permitido conocer la historia de la ciencia española de los últimos tres siglos. Gracias a este instrumental he profundizado en la biografía de los investigadores e investigadoras que los utilizaron; he comprendido mejor sus líneas de investigación, pero también sus anhelos, sus polémicas y sus problemas. Y confío en seguir aprendiendo.

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Listado de acrónimos



ALPI Atlas Lingüístico de la Península Ibérica ASEISTE Asociación para la Salvaguarda y Estudio de los Instrumentos Científicos y Técnicos de la Enseñanza (siglas en francés) CCHS Centro de Ciencias Humanas y Sociales CEH Centro de Estudios Históricos CENIM Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas CSIC Consejo Superior de Investigaciones Científicas EEAD Estación Experimental Aula Dei EEZA Estación Experimental de Zonas Áridas IC Instituto Cajal IETCC Instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la Construcción INFQ Instituto Nacional de Física y Química IQFR Instituto de Química-Física Rocasolano ITEFI Instituto de Tecnologías Físicas y de la Información Leonardo Torres Quevedo JAE Junta para Ampliación de Estudios 187

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LIF Laboratorio de Investigaciones Físicas LYTIEMA Laboratorio y Taller de Investigación del Estado Mayor de la Armada MNCN Museo Nacional de Ciencias Naturales MUNCYT Museo Nacional de Ciencia y Tecnología Plan de ICIH Plan de Identificación, Recuperación y Conservación de Instrumentos y Aparatos Científicos de Interés Histórico del CSIC RJB Real Jardín Botánico

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Sobre el autor

Esteban Moreno Gómez es licenciado en Ciencias Geológicas por la Universidad Complutense de Madrid. Su carrera profesional está ligada a la didáctica y a la divulgación de la ciencia dentro del programa “El CSIC en la Escuela”, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Su interés por la instrumentación científica-histórica comenzó en 2005 tras realizar un proyecto que culminó con la digitalización de patrimonio instrumental de diversos centros del CSIC. Desde el 2016 coordina un Plan institucional para identificar, recuperar y conservar aparatos de interés histórico del CSIC, labor que compagina con su actividad en didáctica de la ciencia. 189

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COLECCIÓNDIVULGACIÓN

Instrumentos de la ciencia española Los aparatos históricos del CSIC

Instrumentos de la ciencia española

COLECCIÓN DIVULGACIÓN

Instrumentos de la ciencia española Los aparatos históricos del CSIC ESTEBAN MORENO GÓMEZ

ESTEBAN MORENO GÓMEZ •

El trabajo científico requiere de personas con formación, paciencia y creatividad, pero también de recursos materiales. Sin determinados microscopios, Ramón y Cajal no podría haber escudriñado la estructura del cerebro y sin buenos espectrógrafos Catalán Sañudo no habría contribuido al avance en el conocimiento de la estructura atómica. El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) alberga estos y otros instrumentos científicos con los que podemos conocer mejor la historia de esta institución y la historia de la ciencia de nuestro país. Se trata de instrumentos, aparatos y artilugios sin los cuales científicos y educadores no podrían haber llevado a cabo sus aportaciones al avance y a la transmisión del conocimiento. Constituyen un valioso referente material y, en ocasiones, la única fuente histórica de determinadas líneas de investigación. Este libro quiere dar a conocer la relevancia para la historia de la ciencia española de una treintena de aparatos, seleccionados de entre más de mil, que forman parte del patrimonio histórico del organismo público de investigación más importante de España. Su propósito no es solo mostrar el valor científico, tecnológico e histórico de los instrumentos, sino también contribuir a la sensibilización de la sociedad para con su estudio y conservación. Diseñados para un propósito científico determinado, eran aparatos situados en la vanguardia tecnológica de su tiempo y fueron piezas imprescindibles en los distintos trabajos de investigación y descubrimientos protagonizados por los científicos Catalán, Moles, Cabrera, Ramón y Cajal, Navarro Tomás o Torres Quevedo y por las científicas Pilar de Madariaga y Felisa Martín.

ISBN: 978-84-00-10518-1

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