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Robert J. Van de Graaff

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Robert Jemison Van de Graaff [ n 1 ] (20 de diciembre de 1901 - 16 de enero de 1967) fue un físico aplicado e inventor estadounidense. Es conocido principalmente por desarrollar el generador Van de Graaff , una máquina electrostática de alto voltaje que se convirtió en una herramienta fundamental en la investigación de la física nuclear.

Criado en Tuscaloosa, Alabama , Van de Graaff obtuvo su doctorado en Oxford como becario Rhodes . En Europa, su contacto con Marie Curie , Ernest Rutherford y J. Robert Oppenheimer lo impulsó a desarrollar métodos para acelerar partículas a energías nucleares. Construyó su primer generador electrostático en la Universidad de Princeton en 1929 y demostró un modelo de 1,5 millones de voltios en 1931, más del doble del voltaje de corriente continua más alto alcanzado hasta entonces. Tras incorporarse al Instituto Tecnológico de Massachusetts, construyó el generador Round Hill de 5 megavoltios . Colaboró ​​con John G. Trump , su antiguo alumno, en la creación de máquinas compactas con aislamiento de gas, que se convirtieron en los primeros aceleradores utilizados en medicina clínica. Durante la Segunda Guerra Mundial, dirigió el desarrollo de equipos de rayos X de alto voltaje para la Armada de los Estados Unidos .

Una lesión sufrida jugando al fútbol americano en la escuela secundaria, agravada por el exceso de trabajo durante la guerra y accidentes posteriores, dejó a Van de Graaff con problemas de salud crónicos en el resto de su carrera. No obstante, en 1946 se unió a Trump y Denis M. Robinson para organizar la High Voltage Engineering Corporation (HVEC) , la primera empresa en fabricar aceleradores de partículas . Como científico jefe, dirigió el desarrollo de aceleradores comerciales. En la década de 1950, inventó el transformador de núcleo aislante y fue fundamental para la comercialización de los aceleradores en tándem de HVEC . Para 1967, más de 500 generadores Van de Graaff de alto voltaje estaban en funcionamiento en todo el mundo, y HVEC había instalado aceleradores en hospitales y laboratorios de 30 países. Recibió el Premio Tom W. Bonner en 1966 por sus contribuciones al desarrollo de aceleradores electrostáticos.

Primeros años y educación

Robert Jemison Van de Graaff nació el 20 de diciembre de 1901 en la mansión Jemison-Van de Graaff en Tuscaloosa, Alabama , el menor de cuatro hijos de Adrian Sebastian Van de Graaff y Minnie Cherokee Jemison. [ 2 ] [ 3 ] La familia tenía profundas raíces en Alabama: su bisabuelo fue Robert Jemison Jr. , un plantador esclavista y ex senador estatal, y su padre, un juez de circuito, había sido suplente en el primer equipo de fútbol americano de 11 jugadores de Yale . [ 2 ] El padre de Van de Graaff se convirtió en profesor de derecho en la Universidad de Alabama en 1891. [ 2 ]

Lesiones de quarterback, 15 años

Los tres hermanos mayores de Van de Graaff —Adrian , Hargrove y William— se convirtieron en célebres jugadores de fútbol americano para los Alabama Crimson Tide , y William se convirtió en el primer jugador All-American de Alabama en 1915. [ 4 ] Robert tenía la intención de seguir sus pasos: como estudiante de segundo año en la escuela secundaria de Tuscaloosa , jugó como mariscal de campo en el equipo entrenado por su hermano Adrian. [ 5 ] Sin embargo, en el otoño de 1917, durante su último año, sufrió una grave lesión mientras jugaba, fracturándose el fémur y lesionándose gravemente la espalda. [ 5 ] [ 6 ] Pasó el resto de su último año recuperándose en la mansión, leyendo libros sobre motores para pasar el tiempo, y nunca se graduó de la escuela secundaria. [ 5 ]

A pesar de sus lesiones, Van de Graaff se matriculó en la Universidad de Alabama en el otoño de 1918, y pasó gran parte de su primer año con muletas. [ 5 ] Se unió a los "Scrubs" (equipo de reserva), entrenados por sus hermanos Adrian y Hargrove tras su regreso de la Primera Guerra Mundial , y jugó como ala izquierda en partidos contra Georgia Tech y Mississippi A&M . [ 5 ] Pero pronto se dio cuenta de que no igualaría los logros atléticos de sus hermanos. Años después, recordó que una joven le preguntó cómo le iba en el fútbol americano, a lo que él respondió: "No es lo mío". Ella le preguntó: "Bueno, Robert, ¿cuál es tu juego?". Más tarde, relató esto como un momento que le cambió la vida y lo encaminó hacia la ciencia. [ 5 ] [ 6 ]

En febrero de 1921, Van de Graaff solicitó, junto con otros once estudiantes, ser miembro fundador de la fraternidad de ingeniería Theta Tau de la Universidad de Alabama. [ 5 ] Se volvió estudioso y entró en el cuadro de honor por primera vez. [ 5 ] Su apodo de por vida, "Tee", provenía de su costumbre de tomar té para mantenerse alerta mientras estudiaba toda la noche antes de los exámenes. [ 5 ] Durante los veranos, trabajó en barcos de vapor que navegaban por el río Black Warrior , cultivando un interés por los motores. [ 5 ]

Van de Graaff recibió una licenciatura (1922) y una maestría (1923) en ingeniería mecánica de la Universidad de Alabama. [ 7 ] Para su tesis de maestría, desarrolló un sistema mejorado para la extracción de mineral de hierro de baja ley , en el que el mineral se movía en una cinta transportadora y los componentes más ferromagnéticos se extraían mediante un campo magnético intenso en una punta metálica afilada; un concepto que anticipó aspectos de sus invenciones posteriores. [ 5 ] Después de graduarse, trabajó durante un año en la Alabama Power Company como asistente de investigación, donde observó que los generadores hidroeléctricos podían operar con espacios mucho mayores en sus circuitos magnéticos de lo que había creído posible. Esta observación influiría posteriormente en su invención del transformador de núcleo aislante. [ 8 ]

Estudios en Europa

Las conferencias de Marie Curie, en las que Irène Curie demostró la desintegración de partículas, despertaron el interés experimental de Van de Graaff.

Con una beca del estado de Alabama, Van de Graaff viajó a París en 1924 para estudiar en la Sorbona . [ 5 ] Allí asistió a las conferencias de Marie Curie sobre radiactividad y quedó fascinado por los clics de las partículas alfa individuales detectadas por un contador Geiger , una experiencia que más tarde citó como la inspiración de su obra. [ 5 ] [ 9 ] En la Sorbona, Van de Graaff se dio cuenta de que los núcleos atómicos están cargados eléctricamente, por lo que los altos voltajes electrostáticos podrían acelerar las partículas por encima de la barrera de potencial nuclear y hacia el núcleo. [ 10 ]

En 1925, Van de Graaff ganó una beca Rhodes para el Queen's College de la Universidad de Oxford . [ 5 ] En Oxford, Van de Graaff estudió con JSE Townsend y se sintió intimidado por la erudición de sus compañeros, que normalmente hablaban tres idiomas con fluidez. [ 5 ] Continuó participando en deportes a pesar de su lesión en la pierna, jugando lacrosse y recibiendo una distinción en remo . [ 5 ] Obtuvo una segunda licenciatura en física en 1926 y un doctorado en 1928. [ 11 ]

Durante su estancia en Oxford, Van de Graaff tuvo su primera oportunidad prolongada de conversar sobre física de aceleradores con un colega. En 1926, compartió habitación durante una semana en la Universidad de Leiden con J. Robert Oppenheimer , también estudiante de posgrado en aquel entonces. Los dos conversaron hasta altas horas de la noche: Oppenheimer sobre aspectos teóricos de la dispersión de protones y Van de Graaff sobre las posibilidades de los aceleradores electrostáticos. [ 12 ]

Van de Graaff leyó más tarde el discurso de aniversario de Ernest Rutherford en 1927 ante la Royal Society , en el que Rutherford expresó su ambición de «disponer de... un suministro abundante de átomos y electrones... que superaran en energía a las partículas alfa y beta de las sustancias radiactivas». [ 9 ] Según Van de Graaff, este discurso aumentó su convicción de que era necesario un método para generar altos voltajes para avanzar en la investigación nuclear. [ 9 ]

Carrera

Princeton (1929–1931)

Van de Graaff demostró su generador de 100 dólares en noviembre de 1931

En septiembre de 1929, Van de Graaff regresó a Estados Unidos como becario nacional de investigación en la Universidad de Princeton , expresamente para desarrollar una fuente de alto voltaje. [ 13 ] [ 14 ] Ese otoño, construyó una prueba de concepto rudimentaria con "una lata, una cinta de seda y un pequeño motor, sin costo alguno". Este sencillo modelo podía soportar 80 kV, limitados por la descarga en los bordes de la lata. [ 15 ] Con el apoyo de Karl Taylor Compton , jefe del departamento de física, desarrolló aún más este concepto. [ 14 ]

On March 20, 1931, after a sleepless night and many preliminary drafts, Van de Graaff wrote to Compton outlining his vision for the scientific applications of his generator. He predicted that proton bombardment of uranium might precipitate disintegration or that "the proton would be captured by the nucleus, thus opening up the possibility of creating new elements of atomic number greater than 92"—eight years before the first transuranium element was synthesized.[16] In the same letter, he predicted the nuclear reaction that would result from proton bombardment of lithium.[16][n 2] (One year later, John Cockcroft and Ernest Walton demonstrated this reaction, for which they received the 1951 Nobel Prize in Physics.)

Van de Graaff built a larger demonstration model with $100 in department funds.[14] By November 1931, the model was producing more than 1.5 million volts—more than twice the highest direct current voltage previously achieved.[17] He publicly demonstrated this device at the inaugural dinner of the American Institute of Physics, with Compton at his side as he "nervously explained the principles of his invention."[18] Van de Graaff observed that, paired with a discharge tube yet to be designed, his device offered a "powerful means for the investigation of the atomic nucleus and other fundamental problems."[19]

The demonstration prompted rapid adoption of the design. Merle Tuve, who was developing acceleration tubes with Lawrence Hafstad and Odd Dahl at the Department of Terrestrial Magnetism (DTM) of the Carnegie Institution, immediately borrowed Van de Graaff's machine and drove it to Washington DC.[20] By October 1931, the DTM group had tested the generator to 800 kV and begun constructing a larger unit; by November 1932, their improved machine became the first Van de Graaff accelerator used in nuclear experiments.[21] At the University of Wisconsin, graduate student Ray Herb began work on a pressurized Van de Graaff in 1933. Westinghouse Research Laboratories later constructed a 4-megavolt pressurized unit.[22]

Massachusetts Institute of Technology (1931–1960)

Generador Round Hill

Cuando Compton se convirtió en presidente del Instituto Tecnológico de Massachusetts en 1930, gestionó que Van de Graaff se uniera al MIT como investigador asociado en 1931. [ 23 ] Con el apoyo de Compton y una subvención de la Research Corporation , Van de Graaff y sus asociados, incluidos los físicos Lester C. Van Atta y Chester M. Van Atta, emprendieron la construcción de un generador mucho más grande y aislado con aire. Compton dispuso que el proyecto se ubicara en un antiguo hangar de dirigibles en la finca Round Hill del coronel EHR Green en South Dartmouth, Massachusetts. [ 24 ] Van de Graaff esperaba que la máquina fuera la primera en dividir artificialmente el átomo , pero John Cockcroft y Ernest Walton lograron la hazaña con un circuito multiplicador de voltaje en 1932, mientras el generador de Round Hill aún estaba en construcción. [ 25 ]

El generador Round Hill, de 13 metros (43 pies) de altura.  

El 28 de noviembre de 1933, la primera prueba a gran escala produjo chispas de 12 m (40 pies) de largo ante una audiencia de científicos y periodistas. [ 26 ] [ 27 ] En marzo de 1934, Nikola Tesla escribió un artículo de portada sobre el generador para Scientific American , observando que representaba "un avance significativo con respecto a sus predecesores", que incluían su propia bobina de Tesla . [ 28 ]  

El emplazamiento de Round Hill resultó difícil para la investigación sostenida. Diseñado para alcanzar los 10 megavoltios, el generador solo logró 5,1 megavoltios debido a problemas con el aislamiento del aire; la humedad, la niebla salina y la contaminación en las esferas terminales provocaron fallos eléctricos. [ 25 ] [ 29 ] No se completaron experimentos nucleares en Round Hill, en parte porque se tardó casi cuatro años en diseñar un tubo acelerador que pudiera controlar un haz de partículas. [ 30 ] D. Allan Bromley concluyó posteriormente que «aunque el rendimiento del generador de Round Hill fue decepcionante para Van de Graaff, la experiencia adquirida con esta máquina fue invaluable para diseños posteriores». [ 25 ]

En 1934, Van de Graaff fue nombrado Profesor Asociado de Física en el MIT, cargo que ocupó hasta 1960. [ 11 ] En 1935, Van de Graaff recibió una patente para su generador electrostático, tras lo que describió como "un arduo pero efectivo asedio de escritura" con la guía de Vannevar Bush . [ 18 ] [ 31 ] Tras la muerte del Coronel Green en 1936, Round Hill cerró y el generador fue trasladado al campus del MIT en 1937, donde fue completamente rediseñado. [ 32 ] [ 33 ] La máquina reconfigurada operaba a voltajes más bajos pero más estables e incorporaba uno de los primeros sistemas de control remoto para equipos de alto voltaje. [ 34 ] El generador permanece en funcionamiento y en exhibición permanente en el Museo de Ciencias de Boston . [ 35 ]

En 1936, Van de Graaff se casó con Catherine Boyden. La pareja tuvo dos hijos, John y William. [ 7 ] [ 36 ]

Solicitudes anticipadas

Alrededor de 1931, por sugerencia de Bush, Van de Graaff comenzó a colaborar con John G. Trump, entonces estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica. [ 23 ] Esta colaboración duró hasta la muerte de Van de Graaff. [ 37 ] Juntos exploraron aplicaciones más allá de la física nuclear. Van de Graaff desarrolló ideas para la transmisión de energía de CC de alto voltaje; la disertación de Trump demostró que una línea aislada al vacío podía transmitir un gigavatio a lo largo de 1600 km (1000 mi) con solo un 2,5 % de pérdida de energía. [ 38 ] Trump también fue pionero en usos médicos: en 1937, el Hospital Memorial Huntington de Harvard aprobó la construcción de un generador de rayos X de megavoltios para el tratamiento del cáncer, el primer uso de un acelerador electrostático en medicina clínica. [ 39 ] [ 37 ] [ 40 ]  

La investigación de Van de Graaff y Trump generó actividad de patentamiento que historiadores posteriores han identificado como un precedente importante en la transferencia de tecnología universitaria . [ 41 ] [ 42 ] Debido a que Van de Graaff había desarrollado sus ideas en múltiples instituciones, la Research Corporation organizó un acuerdo tripartito en 1933 entre Princeton, el MIT y el Consejo Nacional de Investigación para asegurar la titularidad clara de sus patentes. [ 43 ] El concepto de transmisión de energía atrajo el interés de la Autoridad del Valle de Tennessee , que en 1933 consideró financiar al MIT con 250 000 dólares para desarrollar la tecnología. Sin embargo, el proyecto fracasó en medio de incertidumbres técnicas y desacuerdos políticos sobre los términos de las patentes. [ 44 ]

El patrón se mantuvo durante la guerra: las patentes de Van de Graaff atrajeron un interés industrial reiterado, pero no dieron resultados comerciales. [ 45 ] General Electric , Picker X-ray Corporation y Westinghouse intentaron obtener licencias, pero las negociaciones fracasaron. Las grandes empresas exigieron derechos exclusivos para justificar su inversión, pero la política de patentes del MIT de 1932, que consideraba las licencias como un servicio público, hizo que la universidad se mostrara reacia a concederlas. [ 46 ] [ 47 ]

Radiografía de la Segunda Guerra Mundial

Las máquinas de Van de Graaff se utilizaron ampliamente para la ciencia y la producción en tiempos de guerra. En 1940, una máquina de 2 MV originalmente destinada a un hospital de Filadelfia fue requisada para el Proyecto Manhattan y enviada a Chicago para el trabajo de Enrico Fermi en la pila nuclear . [ 48 ] Poco después de que Estados Unidos entrara en la Segunda Guerra Mundial, Van de Graaff se ofreció como voluntario para trabajos relacionados con la guerra y fue nombrado Director del Proyecto de Radiografía de Alto Voltaje en el MIT. [ 16 ] [ 49 ] Dirigió el desarrollo de equipos de rayos X de alto voltaje para radiografía industrial y militar, incluyendo el examen de munición pesada para la Armada de los EE. UU. [ 16 ] [ 35 ] Su laboratorio construyó cinco generadores de rayos X de 2 MV, vendidos a la Armada a $100,000 cada uno. [ 48 ] La Armada de los EE. UU. reconoció a Van de Graaff y a ocho de sus asociados con Premios al Desarrollo de Municiones Navales. [ 50 ]

La combinación del trabajo en tiempos de guerra y su antigua lesión de fútbol provocó un deterioro en la salud de Van de Graaff que se prolongó durante varios años después de la guerra. [ 16 ] Sus dificultades físicas se vieron agravadas por otra desgracia: una operación en la década de 1940 o 1950 le dejó con hepatitis por una transfusión de sangre contaminada. [ 6 ] En la década de 1950 sufrió graves lesiones en un accidente automovilístico, fracturándose las piernas de nuevo. [ 6 ] Según su hijo, las lesiones acumuladas fueron tan graves que Van de Graaff pasó gran parte de su vida posterior trabajando en cama, manteniendo una en su oficina y otra en casa. [ 6 ] Un colega escribió más tarde que Van de Graaff «soportó este difícil período con valentía y optimismo sin quejarse», pero que «se fue desvaneciendo, salvo en el nombre, en un segundo plano, mientras los apasionantes acontecimientos de la física se desarrollaban en los años inmediatamente posteriores a la guerra». [ 16 ]

Generador ONR

Tras recuperarse, Van de Graaff colaboró ​​con William W. Buechner en la construcción de un generador electrostático de 12 MV en el Edificio 58 durante el período 1948-1952. [ 51 ] Bajo la dirección de Buechner, esta instalación llevó a cabo una fracción sustancial de toda la espectroscopia nuclear de precisión realizada durante su vida útil. [ 51 ]

Corporación de Ingeniería de Alta Tensión (1946–1967)

Para 1946, a la patente original del generador le quedaban solo seis años antes de expirar, sin que se hubieran generado regalías. [ 52 ] El fracaso en la concesión de licencias de la patente sentó las bases para una nueva idea: una empresa derivada de la universidad. [ 53 ]

Trump propuso formar una nueva empresa para fabricar y vender aceleradores electrostáticos. [ 54 ] A finales de 1946, cofundó la High Voltage Engineering Corporation (HVEC) con Van de Graaff y Denis Robinson. [ 55 ] [ 56 ] Trump se desempeñó como Director Técnico y Presidente de la Junta Directiva, Robinson como Presidente y Van de Graaff como Científico Jefe. [ 57 ] [ 58 ] La American Research and Development Corporation , pionera del capital de riesgo institucional, proporcionó la financiación inicial de la empresa; Van de Graaff tenía una participación accionaria del 13 por ciento. [ 59 ] HVEC fue la primera empresa organizada con el propósito expreso de fabricar aceleradores de partículas. [ 35 ] Van de Graaff llegó a creer que podía contribuir de manera más efectiva a la física nuclear mejorando la tecnología de aceleradores que realizando experimentos él mismo. [ 18 ]

Van de Graaff con Trump, Robinson y el primer modelo tándem

A principios de la década de 1950, Van de Graaff reconoció que los aceleradores de un solo extremo no podían superar fácilmente los seis millones de voltios y se convirtió en defensor de los aceleradores en tándem . [ 16 ] Aunque el principio del tándem no era nuevo, Van de Graaff persuadió a HVEC para que desarrollara máquinas comerciales. [ 60 ] En 1956, los Laboratorios Chalk River encargaron el primer acelerador en tándem producido comercialmente, el EN tandem. Durante la década siguiente, HVEC desarrolló cuatro modelos más grandes y de mayor voltaje. [ 60 ] [ 61 ] Entre 1958 y 1973, la compañía envió 55 aceleradores en tándem a laboratorios de todo el mundo. [ 61 ]

En 1960, Van de Graaff renunció al MIT para convertirse en el científico jefe a tiempo completo de HVEC. [ 11 ] [ 18 ] Dentro de la empresa, sus colegas lo consideraban su "líder espiritual y científico". [ 58 ] Sus ideas técnicas fueron registradas durante años antes de su muerte para preservar lo que Robinson denominó su "impulso". Un laboratorio de investigación que lleva su nombre, concebido como un regalo de cumpleaños, se completó en 1967, el año de su muerte. [ 62 ]

Van de Graaff presionó por máquinas de voltaje cada vez mayor, a veces en contra del criterio de colegas preocupados por la viabilidad comercial. [ 62 ] Robinson describió más tarde su papel de gerente como el de distinguir entre las ideas de Van de Graaff que eran "tan descabelladas que no se podían financiar" y aquellas con perspectivas realistas. [ 62 ] En el verano de 1966, Van de Graaff dirigió un programa de prueba que aceleró iones de yodo a aproximadamente 200 MeV usando múltiples desprendimientos. [ 63 ] Imaginó lo que llamó un "aterrizaje suave nuclear": proyectar un núcleo de uranio en otro con la energía justa para que ambos se alcanzaran con una excitación mínima. [ 64 ]

Para el momento de su muerte, los productos HVEC se utilizaban en laboratorios de investigación física y hospitales en más de 30 países, con más de 500 generadores en funcionamiento en todo el mundo. [ 18 ] [ 55 ]

Invenciones

Generador de Van de Graaff

Van de Graaff construyó su primer modelo funcional en Princeton en 1929 utilizando una lata, una cinta de seda y un pequeño motor. [ 65 ] El dispositivo producía 80 kV, limitados únicamente por la descarga de corona de los bordes de la lata. [ 65 ] En su búsqueda de un material adecuado para la correa, Van de Graaff visitó sombrererías locales en busca de seda pura; en una de ellas, comenzó a "prender fuego tranquilamente a una muestra para determinar si era pura o 'cargada' con sales de estaño". [ 9 ]

El generador funciona mediante una cinta aislante motorizada que transporta la carga eléctrica al interior de una esfera metálica hueca; dado que la carga reside en la superficie exterior, se acumula para producir potenciales que superan con creces la tensión de la fuente. Por ejemplo, el generador Round Hill de Van de Graaff utilizaba dos esferas de aluminio de 4,6 m (15 pies) montadas sobre columnas aislantes de 7,3 m (24 pies) y alcanzaba 5,1 megavoltios entre los terminales. [ 29 ]    

A lo largo de su vida, Van de Graaff perfeccionó el generador para aumentar su voltaje y hacerlo comercialmente útil. Trabajando con Trump y Buechner durante la Segunda Guerra Mundial, Van de Graaff desarrolló la configuración de electrodos de campo uniforme para tubos de aceleración, lo que mejoró la calidad del haz y posibilitó la construcción de máquinas multi-MeV confiables. [ 8 ] Posteriormente, los generadores se encerraron en tanques presurizados llenos de gases dieléctricos como nitrógeno o hexafluoruro de azufre , lo que aumentó la capacidad de voltaje y redujo el tamaño.

Los aceleradores Van de Graaff en tándem, cuya fabricación HVEC comenzó en 1958, utilizan el intercambio de carga para multiplicar la energía de las partículas: los iones negativos se aceleran hacia un terminal positivo de alto voltaje, se les extraen los electrones para convertirse en iones positivos y luego se aceleran de nuevo al salir. Esta configuración duplica efectivamente la energía obtenida a partir de un voltaje terminal determinado. Van de Graaff consideró que el éxito comercial del acelerador en tándem abrió una nueva era para la física de la estructura nuclear. [ 16 ]

Transformador con núcleo aislante

A finales de la década de 1950, Van de Graaff inventó el transformador de núcleo aislante (ICT), que genera corriente continua de alto voltaje utilizando flujo magnético en lugar de una banda de carga electrostática. [ 16 ] [ 8 ] [ n 3 ] El concepto se basó en su observación de décadas antes en la Alabama Power Company de que los circuitos magnéticos eficientes podían tolerar espacios mayores de lo que suponía la ingeniería convencional. [ 8 ] Van de Graaff consideró que este invento requirió un esfuerzo mayor que el generador original. [ 64 ]

Van de Graaff solicitó una patente para un ICT monofásico en 1957, que fue concedida en 1965. [ 66 ] Roy Emanuelson, ingeniero de High Voltage Engineering Corporation, mejoró el diseño con una versión trifásica que demostró ser comercialmente viable; patentada en 1966. [ 67 ] Cuando HVEC abandonó el negocio de los aceleradores en 1983, la tecnología ICT fue adoptada por varias empresas sucesoras, entre ellas Cryovac, Vivirad, Nissin-High Voltage y Wasik Associates. [ 67 ] [ 68 ]

Mientras que el generador Van de Graaff transporta la carga mecánicamente en una cinta para acumular potencial electrostático, el ICT eleva el voltaje a través de una serie de etapas de transformador acopladas magnéticamente, con rectificadores en cada etapa que convierten la salida en corriente continua. Esto limita el ICT a voltajes más bajos —típicamente de 300 keV a 2,5 MeV— pero permite corrientes de haz mucho mayores que las que pueden soportar las máquinas cargadas por cinta. [ 69 ] Debido a que podía producir una corriente continua más alta a voltajes más bajos, el ICT encontró aplicaciones en el procesamiento de radiación industrial —principalmente reticulación de aislamiento de cables y alambres, tubos termorretráctiles y películas de envasado de alimentos— y como fuente de energía para aceleradores tándem más grandes. [ 35 ] [ 67 ] [ 8 ]

Muerte

La última aparición pública de Van de Graaff fue el 5 de octubre de 1966, en la inauguración del acelerador tándem MP en el Laboratorio de Estructura Nuclear Wright de la Universidad de Yale . [ 70 ] En la ceremonia, rememoró sus primeras experiencias en París y sus conversaciones de 1926 con Robert Oppenheimer en Leiden sobre la dispersión de protones y los aceleradores electrostáticos. [ 12 ]

En la mañana del 16 de enero de 1967, Van de Graaff sufrió un infarto mortal en su casa de Lexington, Massachusetts . [ 18 ] [ 64 ] Falleció en el Hospital General de Massachusetts en Boston a la edad de 65 años. [ 36 ] Le sobrevivieron su esposa Catherine y sus dos hijos, John y William. [ 64 ] [ 36 ]

Tras la amplia difusión de los obituarios de Van de Graaff, la banda de rock progresivo Van der Graaf Generator adoptó sus contribuciones técnicas como su nombre (a pesar de los errores ortográficos). [ 71 ]

El cráter Van de Graaff, situado en la cara oculta de la Luna, lleva su nombre.

Reconocimiento

Membresías

Premios

Obras

Artículos de revistas

  • Van de Graaff, Robert J. (1929). "La movilidad de los iones en los gases". Nature . 124 (3114): 10– 11. Bibcode : 1929Natur.124...10V . doi : 10.1038/124010b0 .
  • Van de Graaff, Robert J. (1931). "Un generador electrostático de 1.500.000 voltios". Physical Review . Actas de la Sociedad Estadounidense de Física. 38 : 1919–1920 . doi : 10.1103/PhysRev.38.1915 .
  • Van de Graaff, Robert J.; Compton, Karl T.; Van Atta, Lester C. (1933). "La producción electrostática de alto voltaje para investigaciones nucleares". Physical Review . 43 (3): 149– 157. Bibcode : 1933PhRv...43..149V . doi : 10.1103/PhysRev.43.149 .
  • Van Atta, Lester C.; Northrup, Doyle L.; Van Atta, Chester M.; Van de Graaff, Robert J. (1936). "El diseño, funcionamiento y rendimiento del generador electrostático Round Hill". Physical Review . 49 (11): 761– 776. Bibcode : 1936PhRv...49..761V . doi : 10.1103/PhysRev.49.761 .
  • Van Atta, Lester C.; Northrup, Doyle L.; Van de Graaff, Robert J.; Van Atta, Chester M. (1941). "Generador electrostático para investigación nuclear en el MIT". Review of Scientific Instruments . 12 (11): 534– 545. doi : 10.1063/1.1769794 .
  • Van de Graaff, Robert J.; Trump, John G.; Buechner, William W. (1947). "Generadores electrostáticos para la aceleración de partículas cargadas". Reports on Progress in Physics . 11 301: 1– 18. doi : 10.1088/0034-4885/11/1/301 .
  • Trump, John G.; Van de Graaff, Robert J. (1948). "Irradiación de materiales biológicos por rayos roentgen de alta energía y rayos catódicos". Journal of Applied Physics . 19 (7): 599– 604. Bibcode : 1948JAP....19..599T . doi : 10.1063/1.1698178 .
  • Van de Graaff, Robert J.; Trump, John G. (1949). "La emisión secundaria de electrones por electrones de alta energía". Physical Review . 75 (1): 44. Bibcode : 1949PhRv...75...44T . doi : 10.1103/PhysRev.75.44 .
  • Van de Graaff, Robert J. (1960). "Aceleradores electrostáticos en tándem". Nuclear Instruments and Methods . 8 (2): 195– 202. Bibcode : 1960NucIM...8..195V . doi : 10.1016/S0029-554X(60)80006-7 .
  • Van de Graaff, Robert J.; Rose, Peter H.; Wittkower, Andrew B. (1962). "Tubo de aceleración de alto voltaje que utiliza principios de campo inclinado". Nature . 195 (4848): 1292– 1293. Bibcode : 1962Natur.195.1292V . doi : 10.1038/1951292a0 .

Patentes

  • US$1.991.236 – " Generador electrostático " (1931)
  • US$2.024.957 – " Sistema de transmisión eléctrica " ​​(1932)
  • US2,194,839A – " Método y aparato para generar energía de corriente continua electrostáticamente " (1937, con John G. Trump)
  • US2,767,324A — " Aparato para la detección de neutrones " (1953)
  • US2,945,141A — " Generador unidireccional de alta tensión " (1956)
  • US2,922,905 — " Aparato para reducir la carga de electrones en aceleradores de iones positivos " (1958)
  • US3,187,208 – " Aparato electromagnético de alta tensión con núcleo magnético aislante " (1961)
  • US3,239,702 — " Maquinaria electromagnética de discos múltiples " (1960)
  • US3,308,323 – " Tubos de vacío de alto voltaje de campo inclinado " (1962)
  • US3,323,069 – " Aparato acelerador electromagnético de partículas cargadas de alto voltaje con núcleo magnético aislante " (1965)

Notas

  1. ↑ A pesar de las variantes ortográficas en algunas fuentes, el sujeto se publicó únicamente como «Van de Graaff». Esta forma americanizada («Van» mayúscula, doble «f») difiere de las convenciones neerlandesas. La guía de estilo AIP utiliza «Van de Graaff», al igual que los obituarios. [ 1 ]
  2. ↑ Van de Graaff confió más tarde a sus colegas que había querido incluir en la carta su creencia de que se podrían liberar cantidades útiles de energía nuclear mediante la desintegración del uranio o el torio, pero "pensó que Compton lo consideraría demasiado atrevido". [ 16 ]
  3. ↑ Aunque la patente de Van de Graaff utiliza el término "aislante", el dispositivo también se conoce comúnmente como "transformador de núcleo aislado " ; ambos términos aparecen en la literatura técnica.

Referencias

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