Sir William Crookes: un grande precursore
William Crookes, famoso per la scoperta del tallio e per l’invenzione di un particolare tubo a vuoto oggi noto come “tubo di Crookes” nacque a Londra il 17 giugno del 1832 nasceva a Londra. Figlio del sarto Joseph Crookes e di Mary Scott, il giovane William non ebbe una formazione scientifica in famiglia ma il padre decise di assecondare le tendenze del figlio permettendogli, anche grazie ai buoni guadagni, il Royal College of Chemistry, dove William entrò a 16 anni.
Laureatosi in fisica e chimica, divenne assistente di August Wilhelm von Hofmann al Royal College e in seguito ebbe la cattedra di chimica al Chester College. William H. Brock in “The Norton History of Chemistry” (1933) cita una frase che Crookes amava ripetere: «I chimici raramente balbettano. Sarebbe molto imbarazzante se lo facessero, visto che a volte devono tirare fuori parole come metiletilamilofenile».
William Crookes sposò nel 1856 Ellen Augusta Humprey la quale sarà sua compagna per tutta la vita e gli diede otto figli, di cui due sarebbero diventati ingegneri, mentre gli altri ebbero una vita felice.
Nel 1859, grazie ad una cospicua donazione del padre, William ebbe modo di allestire un proprio laboratorio, nel quale effettuava inizialmente studi di spettroscopia di fiamma.
Osservando gli spettri di emissione del tellurio, che emette nella regione del giallo producendo righe ben definite, lo scienziato notò una riga sconosciuta di colore verde brillante: aveva appena scoperto un nuovo elemento chimico al quale Crookes diede il nome Tallio, dal greco “thallós”, che significa “germoglio verde” o “ramoscello” (da cui il nostro termine botanico “talea”).
La spettroscopia di fiamma usata da Crookes è l’evoluzione del classico saggio alla fiamma, una tecnica qualitativa per rivelare la presenza di alcuni metalli (ad es. i metalli alcalini e alcalino-terrosi) in un campione solido o liquido. Anche nella spettroscopia di fiamma si utilizza come fonte di eccitazione il calore prodotto da una fiamma, ma le misure vengono effettuate tramite un rivelatore fotometrico.
Il Tallio ha numero atomico 81, il che lo rende molto tossico, La sua principale applicazione sta infatti nella produzione di veleno per topi e formiche, ma può essere usato con successo anche per alcuni esseri umani molto fastidiosi, come insegna Agata Christie nel romanzo “Un cavallo per la strega”. Essendo inodore e insapore, il solfato di Tallio è facilmente camuffabile all’interno di cibi e bevande, provocando nel tempo un avvelenamento irreversibile che si manifesta con sintomi quali la perdita dei capelli, forti dolori addominali, nausea, vomito, diarrea, necrosi epatica, aritmie cardiache, problemi renali e respiratori. La diagnosi dell’avvelenamento da tallio è difficile perché spesso è mascherato da altri disturbi presenti nella persona potenzialmente esposta ed il metallo non è facilmente rilevabile con le analisi classiche.
Attualmente, il tallio sotto forma di leghe con argento e alluminio è utilizzato soprattutto per applicazioni industriali ad alta tecnologia come, ad esempio, nei materiali superconduttori ad elevata temperatura, nei laser, in vetri speciali a basso punto di fusione, nelle fotocellule e sistemi ottici e in elettronica. I sali di tallio, inoltre, sono utilizzati come reagenti nella ricerca chimica così come nella fabbricazione di fuochi d’artificio, di pigmenti e coloranti.
Successivamente Crookes si interessò ai tubi a vuoto e svolse studi di fisica della materia utilizzandoli per sviluppare una nuova teoria. A quell’epoca erano noti solamente tre stati della materia (solido, liquido e gassoso). Michael Faraday aveva ipotizzato che i fenomeni luminosi che si manifestavano nei gas estremamente rarefatti dei tubi a vuoto attraversati da correnti elettriche fossero legati ad una proprietà di un quarto stato, da lui definito “materia radiante”.
William Crookes costruì diversi tubi a vuoto, con vari terminali e dispositivi interni, al fine di studiare le proprietà di questa materia radiante. Oggi viene chiamato tubo di Crookes un qualsiasi tubo a vuoto con due elettrodi metallici: il catodo e l’anodo. Se vogliamo, anche le valvole termoioniche utilizzate in elettronica sono, per estensione, dei tubi di Crookes, sebbene sviluppate solo in seguito.
Grazie a questo strumento, William Crookes fornì una prima descrizione scientifica della “materia radiante”, oggi nota come plasma ed individuò diverse proprietà dei raggi catodici. Ad esempio, collegando l’anodo e il catodo ad un generatore (per esempio una pila), sull’anodo compare una fluorescenza di colore verde che deriva dall’impatto di raggi emessi dal catodo e per questo chiamati “raggi catodici”.
In particolare, Crookes dimostrò che i raggi catodici viaggiano in linea retta: infatti proiettano l’ombra di un piccolo oggetto che venga posto sul loro cammino. Inoltre hanno massa, giacché mettono in movimento un mulinello a pale inserito all’interno del tubo. Infine hanno carica, dato che vengono deflessi da un campo magnetico.
Nel 1897 Joseph J. Thomson calcolò il rapporto tra la carica e la massa dei raggi catodici mostrando che tale valore è indipendente dal metallo del catodo e dal gas utilizzato nell’esperimento. Concluse dunque che tali particelle, oggi note come elettroni, sono presenti in tutti gli atomi.
Il tubo di Crookes fu quindi il precursore del tubo catodico, utilizzato per realizzare televisori e altri apparecchi elettronici fino all’avvento della tecnologia LED..
William Crookes aavrebbe anche potuto fare un’altra scoperta fondamentale, ma non se ne accorse. Infatti circa quindici anni prima che i raggi X venissero ufficialmente scoperti da Wilhelm Röntgen nel 1896 osservò che le lastre fotografiche poste in prossimità dei tubi che usava per i suoi esperimenti manifestavano delle macchie ma pensò di farsele sostituire dal produttore ritenendo che fossero difettose. Ad ogni modo, il tubo da lui progettato fu fondamentale per Röntgen per realizzare la sua scoperta
William Crookes ricevette diversi riconoscimenti per i suoi risultati scientifici: ebbe 11 candidature al premio Nobel (5 per la fisica e 6 per la chimica), tuttavia senza mai riuscire a vincerlo. Se nel regolamento del Premio Nobel ci fosse, come nei premi Oscar (Academy Award), il Nobel alla carriera, Crookes ne sarebbe stato senz’altro degno. Egli ottenne comunque la presidenza della Royal Society e il titolo di cavaliere, grazie al quale divenne “Sir” William.
Verso la fine degli anni Sessanta del XIX secolo, William Crookes cominciò ad interessarsi a questioni legate allo spiritismo, probabilmente nella speranza di entrare in contatto con il fratello John, morto di febbre gialla a Cuba a soli vent’anni.
Questo gli causò molte critiche nonché l’accusa di aver aiutato una medium, Florence Cook, a falsificare le prove. È tuttavia più probabile che lo scienziato sia stato semplicemente ingannato dai sedicenti medium: è infatti noto che la sua vista era piuttosto scarsa, inoltre egli era ulteriormente accecato dal desiderio di crederci.
A causa di queste sue convinzioni, Crookes rischiò di essere espulso dalla Royal Society. Questa fu molto probabilmente anche la causa del mancato riconoscimento da parte dell’Accademia Svedese. Da allora evitò di parlare pubblicamente di spiritismo, anche se è probabile che sia rimasto fermo nelle sue convinzioni fino alla morte, avvenuta nella sua Londra il 4 aprile del 1919.
Crookes fu certamente un pioniere della fisica: al di là delle debolezze intellettuali, rimane l’uomo con i suoi meriti indiscussi: nel secolo che alla sua morte si era appena aperto una quantità incredibile di scoperte scientifiche e tecnologiche furono rese possibili dai suoi studi e dalle sue scoperte.
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Fonti:
• Emilio Segrè, Personaggi e scoperte della fisica classica, Mondadori, 1996.
• www.wikipedia.it
L’immagine:
Esperimento del “tubo a croce d’ombra”:
Il generatore di bassa tensione (A) è collegato per riscaldare il catodo (C). La batteria (B) eccita l’anodo (P). La piccola lastra che funge da maschera (M) è collegata al catodo e la sua immagine crea un’ombra sullo schermo fosforescente.
