Mostra la font per a Victor Franz Hess

{{Infotaula persona}}
'''Victor Franz Hess''' (Deutschfeistritz (Estíria), [[Imperi Austrohongarès]], [[1883]] – [[Mount Vernon (Nova York)|Mount Vernon]], [[EUA]], [[1964]]) fou un [[físic]] i professor universitari austríac, nacionalitzat [[Estats Units|estatunidenc]], que investigà problemes relacionats amb la desintegració radioactiva,<ref>{{Ref-web|títol=derStandard.at|url=https://www.derstandard.at/consent/tcf/1331207255360/100-Jahre-kosmische-Strahlung-Ballonfahrer-in-strahlenden-Hoehen|consulta=2024-09-13}}</ref> i fou guardonat amb el [[Premi Nobel de Física]] l'any [[1936]].<ref>{{ref-publicació|cognom=Schuster|nom=Peter Maria|títol=The scientific life of Victor Franz (Francis) Hess (24 de juny 1883–17 de desembre de 1964)|publicació=Astroparticle Physics|data=Gener de 2014|pàgines=33-49|volum=Vol. 53|doi=10.1016/j.astropartphys.2013.05.005|url= https://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2013.05.005| consulta=21 setembre 2017}}</ref>

== Biografia ==
[[Fitxer:X-HESS-2140.jpg|miniatura|Victor Hess el 1915]]

[[Fitxer:RADIOAKTIVITÄT_HESS-3563B.jpg|miniatura|Victor Hess el 1916]]

[[Fitxer:Hafelekar0016.JPG|miniatura| Edifici central: l'estació de mesura a [[Hafelekarspitze|Hafelekar]] [[Innsbruck|d'Innsbruck]]]]

[[Fitxer:HafelekarSteinkeApperatus.JPG|miniatura|Aparell original de Steinke al Hafelekar per mesurar els raigs còsmics]]
Nascut el [[24 de juny]] de [[1883]] al castell de Waldstein, a Deutschfeistritz ([[Estíria]]), que en aquells moments formava part de l'[[Imperi Austrohongarès]] i avui dia és a [[Àustria]], Hess era fill de Vinzenz Heß, forestal inicialment al servei de Karl Anselm Kraft, príncep d'Oettingen-Wallerstein, i finalment conseller forestal i director del domini de Karl Heinrich Graf Bardeau. La seva mare era Seraphine Großbauer Edle von Waldstätt, filla del professor forestal Franz Großbauer Edler von Waldstätt.<ref>{{NDB|9|12|14|Hess, Victor|Rudolf Steinmaurer|118704095}}</ref> Hess va rebre tota la seva educació a Graz - de 1893 a 1901 a l'escola secundària, després a la [[Universitat de Graz|Universitat Karl Franzens]], on es va doctorar el 1906 ''Sub auspiciis Imperatoris''.

El 1906 i el 1907 va treballar a l'Institut Mineralògic de la Universitat de Viena. De 1908 a 1920 va ocupar la càtedra honorífica de física mèdica<ref>Professorenkollegium der Tierärztlichen Hochschule in Wien (Hrsg.): 200 Jahre Tierärztliche Hochschule in Wien. 1968, S. 37.</ref> a la Universitat de Medicina Veterinària de Viena. El 1937 va rebre el doctorat honoris causa d'aquesta universitat.<ref>G. Keck: ''Prof. Victor Hess - 80 Jahre.'' In: ''Wiener Tierärztliche Monatsschrift.'' Band 50, 1963, S. 641.</ref><ref>G. Keck: ''In memoriam Victor F. Hess.'' In: ''Wiener Tierärztliche Monatsschrift.'' Band 52, 1965, S. 1.</ref>

Del 1910 al 1920, després d'un breu període de temps, va treballar al 2n Institut de Física de la [[Universitat de Viena]], on Egon Schweidler el va presentar als últims descobriments en el camp de la [[radioactivitat]], i al recentment fundat Institut per a la Investigació del Radi de l'[[Acadèmia Austríaca de Ciències]] com a assistent de Stefan Meyer. Durant la [[Primera Guerra Mundial]], Hess va dirigir el departament de raigs X d'un hospital de reserva.

Durant una de les seves ascensions en globus, que el va portar des d’'[[Ústí nad Labem|Aussig]] a [[Bohèmia]] fins a Pieskow a [[Brandenburg]], Hess va descobrir el 7 d'agost de 1912 els raigs còsmics, que encara anomenava ''radiació còsmica''. Es referia a les dades inèdites (ja que se sospitava un error de mesura) del físic Karl Bergwitz, que ja les havia registrat el 1908. Va publicar el descobriment al ''Physical Journal''.<ref>Viktor Franz Hess: ''Über Beobachtungen der durchdringenden Strahlung bei sieben Freiballonfahrten.'' In: ''Physikalische Zeitschrift.'' Band 13, 1912, S. 1084–1091. ([http://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/public/HessArticle.pdf mpi-hd.mpg.de] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20210107174748/http://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/public/HessArticle.pdf |date=2021-01-07 }}, PDF; 5,0 mB)</ref>

El 1919 Hess va ser nomenat professor associat a la Universitat de Graz, i poc temps després va treballar als EUA durant dos anys, on va treballar, entre altres coses, en l'ús mèdic del [[Radi (element)|radi]]. De tornada a Graz, però, a causa de la manca de recursos financers, es va centrar principalment en l'[[electricitat atmosfèrica]]. Des de 1931 com a professor a la [[Universitat d'Innsbruck]], va dirigir l'Institut de [[Radiologia]] de recent creació, però va haver de sotmetre's a una amputació del polze i a una operació de la laringe a causa de les cremades de radi que va patir a Viena (per forta exposició local a la [[Radiació ionitzant]] sobre el teixit corporal). L'estació de mesura de [[Hafelekarspitze]] a Innsbruck per a l'observació [[Raigs còsmics|dels raigs còsmics]] va ser fundada per iniciativa seva.

De 1934 a 1938 va ser representant de la ciència al Consell Federal de la Cultura de l'anomenat estat corporatiu.<ref>[[Gertrude Enderle-Burcel]], Johannes Kraus: ''Christlich – Ständisch – Autoritär. Mandatare im Ständestaat 1934–1938.'' Hrsg: Dokumentationsarchiv des österreichischen Widerstandes und Österreichische Gesellschaft für historische Quellenstudien, Wiel 1991, ISBN 3-901142-00-2, S. 100f.</ref>

El 1936, Hess va rebre el Premi Nobel de Física juntament amb [[Carl David Anderson]] pel treball que va portar al descobriment dels raigs còsmics a Viena el 1912. El 1937 va ser novament nomenat a la [[Universitat de Graz|Universitat Karl Franzens]] de Graz.

Com a persona de mentalitat cosmopolita i [[Església Catòlica Romana|catòlic actiu]], Hess va manifestar el seu rebuig al [[Nazisme|nacionalsocialisme]]. Després de [[Anschluss|l'annexió d'Àustria]] al Reich alemany, Hess va ser detingut breument. El 28 de maig de 1938, a l'edat de 55 anys, va ser inicialment jubilat temporalment i finalment va ser acomiadat sense previ avís i sense dret a pensió el setembre de 1938. També es va veure obligat a canviar els diners del Premi Nobel que havia rebut i invertit a [[Suècia]] per bitllets del Tresor del Reich alemany. El mateix any va emigrar amb la seva dona jueva als EUA, on va continuar la seva feina a la [[Universitat de Fordham]] a [[Nova York]]. El 1944 va rebre la ciutadania estatunidenca. Després de la Segona Guerra Mundial va viatjar diverses vegades a Viena i Innsbruck. Un cop establert als Estats Units, fou professor de física a la [[Universitat de Fordham]].

Franz Hess es morí el [[17 de desembre]] de [[1964]] a la població de [[Mount Vernon (Nova York)|Mount Vernon]], a l'[[estat estatunidenc]] de [[estat de Nova York|Nova York]]. Hess està enterrat al ''cementiri Mount Calvary'' de [[White Plains (Nova York)|White Plains, Nova York]].<ref>Peter Maria Schuster: [https://web.archive.org/web/20210107174833/https://www.victorfhess.org/nachrichten/grabstaette-von-victor-franz-hess-in-den-usa ''Grabstätte von Victor Franz Hess in den USA'']. In: ''victorfhess.org'', 4. Dezember 2008, abgerufen am 14. März 2012.</ref>

== Recerca científica ==
Durant la seva estada a la ciutat d'Innsbruck, va dirigir l'Institut d'Investigacions de la Radiació i, l'any [[1931]], va crear un observatori de [[raigs còsmics]] als [[Alps]] tirolesos. De les seves observacions, introduint aparells de mesura en [[globus sonda]], va deduir que la intensitat dels raigs còsmics augmenta amb l'[[altitud]], que el seu nombre varia amb la [[latitud]] i que són un 1,5% més intensos durant el dia que la nit.<ref name="PhD2013">{{Ref-llibre|cognom=Liu|nom=Charles, PhD|títol=The Handy Astronomy Answer Book|data=1 de setembre de 2013 |url= https://books.google.cat/books?id=EZpuAAAAQBAJ&pg=PT296| editorial=Visible Ink Press |isbn=978-1-57859-481-8|pàgines=296| consulta=21 de setembre de 2017}}</ref>

Així mateix, també va estudiar la [[radioactivitat]] terrestre, la [[conductivitat elèctrica]] i l'equilibri d'ionització de l'[[atmosfera terrestre|atmosfera]].

L'any [[1936]] fou guardonat, juntament amb [[Carl David Anderson]], tot i que per motius diferents, amb el [[Premi Nobel de Física]] ''pel descobriment de la radiació còsmica''.<ref name="Ferrer2015">{{Ref-llibre|cognom=Peraire Ferrer|nom=Jacinto|títol=Dios en el laboratorio: 53 científicos Nobel que armonizaron fe y razón|data=23 d'abril de 2015|url= https://books.google.cat/books?id=czsACgAAQBAJ&pg=PT30| editorial=Ediciones De Buena Tinta|pàgines=30 |isbn=978-84-943856-1-2| consulta=21 de setembre de 2017}}</ref><ref>{{ref-web|títol=Victor F. Hess - Facts|obra=The Nobel Prize in Physics 1936|url= https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1936/hess-facts.html | consulta=21 setembre 2017}}</ref>

== Raigs còsmics ==
[[Charles Thomson Rees Wilson|C.]] [[Charles Thomson Rees Wilson|T.]] [[Charles Thomson Rees Wilson|R.]] [[Charles Thomson Rees Wilson|Wilson]] va notar el 1900 que fins i tot en els millors recipients aïllats, [[Aire|l'aire]] es converteix [[Conductor elèctric|en conductor elèctric]].<ref>{{Ref-publicació|article=Charles Thomson Rees Wilson, 1869-1959|url=http://dx.doi.org/10.1098/rsbm.1960.0037|publicació=Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society|data=1960-11|issn=0080-4606|pàgines=269–295|volum=6|doi=10.1098/rsbm.1960.0037|nom=Patrick Maynard Stuart|cognom=Blackett}}</ref> Si es col·loca [[Electroscopi|un electroscopi]] al recipient, [[Diferència de potencial|la tensió elèctrica]] entre les làmines de l'electroscopi disminueix lleugerament. [[Corrent elèctric|El corrent elèctric]], que flueix per l'aire, està associat a la producció contínua d'[[Ió (àtom)|ions]] [[Càrrega elèctrica|carregats elèctricament]]. Aquest fenomen es va interpretar com a [[Radioactivitat|substàncies radioactives]] a l'aire i al terra que envien raigs penetrants, que divideixen [[Molècula|les molècules]] d'aire en ions i el converteixen en conductor. El 1907 [[Ernest Rutherford|E.]] [[Ernest Rutherford|Rutherford]] i Cook realment van trobar substàncies radioactives a l'aire, la qual cosa va donar suport a la hipòtesi de l'origen terrestre dels raigs que ionitzen l'aire. Les quantitats de substàncies radioactives a l'aire eren massa petites per explicar tota la força [[Ionització|de la ionització]] i, per tant, s'havia de suposar que els raigs penetrants tenien la seva font principal al sòl.<ref>{{Ref-llibre|títol=Radiations from Radioactive Substances|url=http://dx.doi.org/10.1017/cbo9780511707179|editorial=Cambridge University Press|data=2010-06-17|isbn=978-1-108-00901-0|nom=Ernest|cognom=Rutherford|nom2=James|cognom2=Chadwick|nom3=Charles Drummond|cognom3=Ellis}}</ref>

Tanmateix, alguns altres fets anaven en contra de la hipòtesi de l'origen terrestre dels nous raigs. Així, la força (intensitat) dels raigs és la mateixa sobre la superfície del mar i la terra, encara que l'aigua conté una quantitat insignificant de substàncies radioactives. El descobriment de Goeckel el 1910 va donar un nou impuls a la investigació de nous raigs, que a una alçada de 4.000 m sobre el nivell del mar encara es poden observar els raigs, que s'ionitzen fortament. El 1912 i el 1913, V. F. Hess va llançar globus amb dispositius per mesurar la ionització a una alçada de 5.000 m sobre el nivell del mar i va determinar clarament que la ionització efectivament disminueix en els primers centenars de metres, però després la força de l'aire augmenta a mesura que el globus puja. La troballa de Hess va ser confirmada per les proves molt sistemàtiques de Kohlherster a partir de 1914. Va mesurar fins al 1919 que [[Ionització|la ionització]] a una alçada de 9.000 m sobre el mar és 10 vegades més gran que sobre la superfície de la terra. En un recipient tancat, els raigs produeixen a una alçada de 9.000 m 100 parells [[Ió (àtom)|d'ions]] per cm³, mentre que sobre la superfície del mar només 10 parells d'ions per cm³. D'aquests, 8 parells d'ions van ser produïts per substàncies radioactives prop de la superfície del mar, i aquesta quota disminueix quan es mou cap amunt. L'origen dels raigs, que causen ionització, no pot ser [[Terra|la Terra]]. Aquests raigs, com afirmava Hess, provenen de l'espai. Des de llavors, s'han anomenat raigs còsmics.<ref>{{Ref-publicació|article=Über Reaktionen in der durchdringenden Radiumstrahlung und im Quarzglasultraviolett. II|url=http://dx.doi.org/10.1515/zpch-1921-9832|publicació=Zeitschrift für Physikalische Chemie|data=1921-05-01|issn=2196-7156|pàgines=474–497|volum=98U|exemplar=1|doi=10.1515/zpch-1921-9832|nom=Anton|cognom=Kailan}}</ref>

Immediatament es van crear diverses [[hipòtesi]]s sobre la naturalesa dels raigs còsmics. Molts consideraven [[Radiació electromagnètica|que eren ones electromagnètiques]] de [[Longitud d'ona|longituds d'ona]] extremadament curtes. El punt d'inflexió va arribar el 1927 quan Skobeltsin va descobrir [[Electró|electrons]] en els raigs còsmics. [[Cambra de boira|Una cambra de Wilson]] pot estar envoltada de làmines [[Plom|de plom]] tan gruixudes que només poden penetrar els raigs còsmics. A la cambra de Wilson, s'observen electrons corrent a [[velocitat]]s enormes. [[Energia|Les energies]] dels electrons dels raigs còsmics són moltes vegades més altes que l'energia dels electrons [[Partícula β|de raigs beta]] ràpids. Les seves velocitats són força properes a [[Velocitat de la llum|la velocitat de la llum]]. El nombre [[Partícula elemental|de partícules]] dels raigs còsmics no és molt gran.

[[Impuls (física)|L'impuls de força d']] una [[Partícula elemental|partícula]] [[Càrrega elèctrica|carregada elèctricament]] es pot mesurar traçant el seu camí a [[Cambra de boira|la cambra de Wilson]] amb un [[imant]] fort. Hi ha una relació entre el moment de la partícula, [[Radi (geometria)|el radi]] del seu recorregut i [[Camp magnètic|el camp magnètic]]:

<math> p = \frac{e}{c} \cdot r \cdot H </math>

Per a partícules tan ràpides, hi ha una relació lineal simple entre l'energia i el moment:

<math> E = c \cdot \sqrt{m^2 \cdot c^2 + p^2} \approx c \cdot p </math>

En mesurar el radi de la trajectòria de la partícula, dona directament l'impuls i, segons aquesta relació, l'energia. Skobeltsin va observar partícules amb una energia superior a 15.000.000 [[Electró-volt|eV]]. [[Patrick Maynard Stuart Blackett|Patrick Blackett]] va mesurar energies més de 20.000 MeV. El valor mitjà de l'impuls de les partícules a la superfície del mar és de 3.000 M/eV/c.<ref>{{Ref-publicació|article=Cosmic Rays and Nuclear Physics|url=http://dx.doi.org/10.1038/162513d0|publicació=Nature|data=1948-10|issn=0028-0836|pàgines=513–513|volum=162|exemplar=4118|doi=10.1038/162513d0|nom=T. G.|cognom=COWLING}}</ref><ref>{{Ref-publicació|article=Blackett, Patrick Maynard Stuart, Baron Blackett (1897–1974), physicist and government and military adviser|url=http://dx.doi.org/10.1093/ref:odnb/30822|editorial=Oxford University Press|data=2004-09-23|nom=Mary Jo|cognom=Nye|publicació=Oxford University Press|consulta=2024-09-17|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20240917043838/https://www.oxforddnb.com/display/10.1093/ref:odnb/9780198614128.001.0001/odnb-9780198614128-e-30822|arxiudata=2024-09-17}}</ref>

L'examen dels raigs còsmics també va portar al descobriment [[Positró|dels positrons]]. Hi ha tants positrons com electrons en els raigs còsmics. Aquesta simetria de càrrega positiva i negativa és completament desconeguda en les nostres circumstàncies terrestres normals. És cert que els positrons posteriors també es van observar en [[Desintegració β|conversions beta-radioactives]] produïdes artificialment, però no vénen com a material de construcció de la nostra matèria terrestre. En els raigs còsmics, els positrons tenen el mateix significat que els electrons; a més, superen lleugerament el nombre d'electrons.

A més dels electrons i positrons, també s'observen [[Radiació electromagnètica|ones electromagnètiques]] de [[longitud d'ona]] molt curta en els raigs còsmics. Aquestes longituds d'ona poden ser mil vegades més petites que les longituds d'ona [[Radiació gamma|dels raigs gamma]] [[Radioactivitat|de les substàncies radioactives]].

Quan [[Electró|els electrons]] i [[Positró|els positrons]] ràpids travessen [[Atmosfera|l'atmosfera]], actuen sobre els àtoms de l'atmosfera amb les seves [[Llei de Coulomb|forces elèctriques]]. [[Nucli atòmic|Els nuclis atòmics]] són tan pesats que pràcticament romanen en repòs. En canvi, els electrons lleugers dels àtoms reben [[Acceleració|acceleracions]] elevades i es separen dels seus nuclis atòmics. Al llarg dels seus camins, partícules carregades elèctricament d'alta energia deixen una gran quantitat d'ions. Un electró ràpid mitjà perd aproximadament 32 e d'energia per produir un ió. Una partícula de càrrega ràpida produeix a l'aire a [[Condicions estàndard de pressió i temperatura|temperatura i pressió normals]] un recorregut d'1 cm uns 80 parells d'ions. La pèrdua d'energia d'un electró ràpid és 1 cm:

<math> 80 \cdot 32\,\, \mbox{eV} = 2 560\,\, \mbox{eV} </math>

Si [[Atmosfera|l'atmosfera]] tingués una [[densitat]] constant com la de la superfície terrestre, donaria una capa de 8 cm d'alçada. Un electró ràpid, que travessa tota l'atmosfera, perd energia a causa de la ionització:

<math> 2\,560 \cdot 800\,000\,\, \mbox{eV} = 2 \cdot 10^9\,\, \mbox{eV} </math>

Un electró que travessés tota l'atmosfera hauria de tenir almenys una energia d'uns 2.000 MeV. De fet, aquest límit inferior s'ha de considerar encara més alt, perquè l'electró perd energia també a través d'altres processos.

Quan un electró ràpid dels raigs còsmics s'acosta molt a un electró d'una molècula d'aire, l'empeny fortament cap endavant. Juntament amb l'electró primari, també n'hi ha de secundaris. L'electró secundari torna a provocar la ionització. Per tant, l'honització total del feix és causada per electrons primaris, secundaris i terciaris. El nombre anteriorment donat de 80 ions per 1 cm<sup>2</sup> es refereix a la ionització total.

La ionització significa pèrdua permanent i gradual d'energia dels raigs còsmics. Provoca l'absorció gradual dels raigs còsmics. Si la ionització fos l'únic factor, la força (intensitat) dels raigs còsmics augmentaria contínuament amb l'alçada. Tanmateix, els experiments mostren que els raigs còsmics assoleixen la seva màxima intensitat als 17 anys. A aquesta alçada, la força dels raigs còsmics és aproximadament 40 vegades més gran que sobre la superfície del mar. Com més amunt l'altitud, la força dels raigs còsmics disminueix, fins que a les altituds més altes es manté en un valor còsmic constant.

Els raigs còsmics sempre contenen un nombre considerable de [[Protó|protons]] i [[Neutró|neutrons]] ràpids. El seu nombre augmenta amb l'alçada, de la mateixa manera que augmenta el nombre d'electrons i positrons. El nombre de neutrons supera significativament el nombre de protons. Això queda clar si es té en compte que els neutrons no tenen [[càrrega elèctrica]] i són poc absorbits per l'atmosfera. Els neutrons, així com la part principal dels protons, que s'observen a les capes inferiors de l'atmosfera, no són partícules primàries dels raigs còsmics. Els raigs còsmics, que travessen l'atmosfera, trenquen els nuclis atòmics i arrosseguen totes les seves partícules amb ells. Aquest trencament d'un nucli atòmic per part d'una partícula còsmica es pot veure a la cambra de Wilson. Des del lloc on la partícula del raig còsmic va colpejar el nucli emergeixen rastres, alguns dels quals certament pertanyen als protons.

== Referències ==
{{Referències}}

== Enllaços externs ==
{{Commonscat}}
* {{Nobelprize}}
* {{GEC|0032578|Viktor Franz Hess}}
{{Autoritat}}

{{ORDENA:Hess, Victor Franz}}
[[Categoria:Físics austríacs]]
[[Categoria:Premis Nobel de Física]]
[[Categoria:Físics estatunidencs]]
[[Categoria:Professors de física]]
[[Categoria:Professors als Estats Units]]
[[Categoria:Premis Ignaz L. Lieben]]
[[Categoria:Alumnes de la Universitat de Viena]]
[[Categoria:Persones d'Estíria]]
[[Categoria:Alumnes de la Universitat de Graz]]
[[Categoria:Morts a l'estat de Nova York]]
[[Categoria:Professors de la Universitat de Viena]]
[[Categoria:Naixements del 1883]]
[[Categoria:Morts el 1964]]
[[Categoria:Professors de la Universitat d'Innsbruck]]
[[Categoria:Professors de la Universitat de Graz]]