miércoles, 26 de enero de 2011

Matemáticos premios Nobel de.... Química

Hace ya algún tiempo, hablamos en este blog de matemáticos que fueron premio Nobel de literatura y prometimos que sería la primera de una serie de entradas al respecto. Ahora, más de un año después y con motivo del Año Internacional de la Química, retomamos esta idea para contaros acerca de algunos matemáticos que recibieron el premio Nobel de Química.

Vamos a comenzar con Dudley R. Herschbach. Realmente este americano nacido en California en 1932, es licenciado en Matemáticas en 1954 por la Universidad de Standford, donde fue alumno, entre otros ilustres matemáticos, de George Polya y Gabor Szegö. Pero a pesar de su interés, patente desde muy temprano, por las matemáticas, finalmente se decantó por la Química, en la que cursó un Máster para finalemnte doctorarse en Química Física en 1958 esta vez en Harvard.

En 1986 recibió, junto con su colaborador Yuan T. Lee y el químico canadiense John C. Polanyi, el premio Nobel de Química por el desarrollo de la dinámica de procesos químicos elementales. En particular, Herschbach desarrolló una técnica con haces moleculares cruzados que permite estudiar en detalle los fenómenos que intervienen en una reacción química para, de esta manera, poder clarificar dinámica de las reacciones químicas de base.

Y, realmente, desde el punto de vista matemático, tampoco hay más que decir, ya que la labor de investigación se centró en la Química y, el hecho de ser Licenciado en Matemáticas, es una pura anécdota.

Sin embargo, éste no es el caso de nuestro segundo (y último) protagonista, me refiero a Herbert A. Hauptman. Este neoyorquino de casi 94 años se licenció en Matemáticas en la Universidad de Columbia en 1939. Su carrera se vio entonces detenida por culpa de la II Guerra Mundial, pero tras ella, decidió continuar su formación matemática e inició su carrera doctoral en la Universidad de Maryland. Fue entonces cuando comenzó a colaborar con Jerome Karle (con quien consiguió el Nobel) en el Laboratorio de Investigación Naval de Washington D.C. Con Karle, físico-químico de formación, como director, se doctoró en 1954 con la tesis titulada An N-Dimensional Euclidean Algorithm. En sus propias palabras,
la colaboración con el Dr. Karle resultó ser muy fructífera, ya que su experiencia en química física y mi experiencia en matemáticas se complementaban maravillosamente.
Fruto de esta colaboración, es el trabajo que, bastantes años después, les llevó a obtener el Premio Nobel de Química. Justo un año antes de doctorarse, en 1953, junto con su director, publicaron el trabajo "Solution of the Phase Problem I. The Centrosymmetric Crystal" en el que se establecían las bases de los métodos que, a la postre, les permitieron conseguir el Nobel de Química en 1985 por su contribución en el desarrollo de métodos directos para determinar estructuras cristalinas..

Básicamente, y que me perdonen los químicos si digo alguna barbaridad, cada estructura cristalina, tras hacerle pasar un haz de rayos-X, genera (por los choques de los rayos con los átomos de la estructura) un patrón que se puede grabar en una películ. Aunque las posiciones de los átomos en el cristal determinan unívocamente el (así llamado) patrón de difracción, el problema resultaba interpretar estos resultados. Más concretamente, obtener la estructura atómica del cristal a partir de un patrón de difracción dado.

Este es el problema que Hauptmann y Karle ayudaron a resolver. De hecho, la idea básica de su trabajo (recordemos de 1953) fue la introducción de métodos probabilísticos, en particular, las distribuciones de probabilidad conjunta de varios factores de estructura, como la herramienta esencial para la determinación de fase a través de transformadas del tipo Fourier. Desafortunadamente, los químicos de la época fueron bastante escépticos ante la idea de que las matemáticas ayudaran a resolver sus problemas; además, los matemáticos coetáneos, tampoco eran capaces de comprender las implicaciones interdisciplinares que los logros de Hauptmann dabana a conocer.

A pesar de ello, ni Karle ni Hauptmann desfallecieron y siguieron desarrollando lo que hoy se conoce como métodos directos, y no fue hasta 1985, 38 años después de la publicación de su primer trabajo, cuando les fue reconocido su trabajo con la concesión del Premio Nobel de Química.

Como creo que ha quedado claro, en este caso se trata de un matemático de formación que, gracias a elementos propios de las Matemáticas, logró resolver un problema crucial de la Química. El Nobel de Química, pues, lo obtuvo gracias a las Matemáticas.

Adentrarse más en las matemáticas que permitieron resolver este problema dan para escribir muchísimo más y, creo, lo dejaré para futuros artículos.

Tito Eliatron Dixit

PD: Esta entrada formará parte del I Carnaval de la Química organizado por @DaniEPAP.

PD2: También, con esta entrada participo en la X Edición del Carnaval de Matemáticas que cuyo anfitrión, en esta ocasión, es el blog La Ciencia de la Mula Francis


Créditos:
Las imágenes de Hauptman yHerschbach están extraídas de la web oficial de los Premios Nobel. Mientras que la imagen de la medalla de los Nobel está extraída de la Wikipedia.

Referencias:
Dudley R. Herschbach, Herbert H. Hauptmann y Jerome Karle, en Wikipedia inglesa.
Herschbach Autobiography y Hauptmann Autobiography, en Nobelprize.org
Herbert H. Hauptmann PhD, en CSTS online

2 comentarios:

  1. Estudió con Painlevé y Appell en la Sorbona, donde se licenció en matemáticas en 1894, segunda de su promoción(en 1893 lo había hecho en física, primera de su promoción). En 1903 recibió el Nobel de física y en 1911 el de química. Efectivamente, poca gente sabe que Marie Curie era matemática y que se ganó el sustento para poder estudiar en París dando clases de matemáticas, primero en Polonia y después en Francia. Su primer gran amor, además, fue el matemático Kazimierz Zorawski.

    Por cierto, en su época de estudiante se declaraba positivista (seguidora de las doctrinas de Comte, vamos).

    Un cordial saludo.

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  2. Como siempre, las aportaciones de @César son de grandísimo interés.

    Me lo apunto por si pudiera dar para alguna entradilla.

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