Paul Peter Ewald , FRS [1] ( 23 de enero de 1888 - 22 de agosto de 1985) fue un cristalógrafo y físico alemán , pionero de los métodos de difracción de rayos X. [2]
Ewald recibió su educación temprana en los clásicos en el Gymnasium de Berlín y Potsdam , donde aprendió a hablar griego, francés e inglés, además de su alemán nativo. [3]
Ewald comenzó su educación superior en física , química y matemáticas en el Gonville and Caius College de Cambridge , durante el invierno de 1905. En 1906 y 1907, continuó su educación formal en la Universidad de Göttingen , donde sus intereses se dirigieron principalmente a las matemáticas. En ese momento, Göttingen era un centro de matemáticas de clase mundial bajo los tres "mandarines" de Göttingen: Felix Klein , David Hilbert y Hermann Minkowski . [4] Mientras estudiaba en Göttingen, Hilbert contrató a Ewald como Ausarbeiter , un puesto remunerado como escriba, es decir, tomaría notas en las clases de Hilbert, haría que el asistente de Hilbert aprobara las notas —en ese momento, Ernst Hellinger— y luego prepararía una copia limpia para el Lesezimmer —la sala de lectura de matemáticas—. [5] En 1907, continuó sus estudios matemáticos en la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich (LMU), bajo la dirección de Arnold Sommerfeld en su Instituto de Física Teórica. Obtuvo su doctorado [6] en 1912. Su tesis doctoral desarrolló las leyes de propagación de rayos X en monocristales. Después de obtener su doctorado, fue asistente de Sommerfeld. [3] [7]
Durante las vacaciones de Navidad de 1911 y en enero de 1912, Ewald estaba terminando de escribir su tesis doctoral. Fue en un paseo por el Englischer Garten de Múnich, en enero, cuando Ewald le contó a Max von Laue sobre el tema de su tesis. Las longitudes de onda que le preocupaban a Ewald estaban en la región visible del espectro y, por lo tanto, eran mucho más grandes que el espaciado entre los resonadores en el modelo de cristal de Ewald. Laue parecía distraído y quería saber cuál sería el efecto si se consideraran longitudes de onda mucho más pequeñas. No fue hasta junio de ese año que Ewald escuchó a Sommerfeld informar a la Physikalische Gesellschaft de Göttingen sobre la difracción exitosa de rayos X por Max von Laue , Paul Knipping y Walter Friedrich en la LMU, por la que Laue recibiría el Premio Nobel de Física , en 1914. [8] [9]
Con el auge de la física teórica a principios del siglo XX y su fundación en las matemáticas, David Hilbert decidió dar una mano organizadora para formalizar las ciencias, empezando por la física. En 1912, Hilbert pidió a su amigo y colega Arnold Sommerfeld [10] que le enviara un asistente especial para física. Sommerfeld envió a Ewald, a quien se apodó como "el tutor de Hilbert para la física", [11] y desempeñó esta función hasta 1913, cuando Sommerfeld envió a otro de sus estudiantes, Alfred Landé . El primer problema asignado a Ewald fue revisar la controversia en la literatura sobre las constantes de elasticidad en los cristales e informar al respecto. Unos años más tarde, Max Born , en Gotinga, resolvió el problema. [7] [12]
Durante su estancia en Gotinga, Ewald solía visitar El BoKaReBo , una pensión regentada por la hermana Annie en Dahlmannstrasse 17. El nombre se derivaba de las primeras letras de los apellidos de sus huéspedes: “El” por Ella Philippson (estudiante de medicina), “Bo” por Max Born ( docente ) y Hans Bolza (estudiante de física), “Ka” por Theodore von Kármán (docente) y “Re” por Albrecht Renner (estudiante de medicina). Richard Courant , matemático y docente, llamaba a estas personas el “grupo de los de adentro”. Fue aquí donde Ewald conoció a Ella Philippson, que se convertiría en su esposa. [1] [13]
En la primavera de 1913, Niels Bohr , del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Copenhague , presentó su teoría del modelo atómico de Bohr para su publicación. [14] Más tarde ese año, Ewald asistió a la reunión de Birmingham de la Asociación Británica , donde escuchó relatos y debates sobre la revisión de James Jeans sobre la teoría de la radiación y el modelo de Bohr . [15] Esto encendió una nueva área de investigación importante para Sommerfeld y sus estudiantes: el estudio e interpretación de los espectros atómicos y la espectroscopia de banda molecular y el modelado teórico de la estructura atómica y molecular .
Durante la Primera Guerra Mundial , Ewald sirvió en el ejército alemán como técnico médico. Cuando pudo, continuó pensando en la física de su tesis doctoral y desarrolló la teoría dinámica de la difracción de rayos X , que luego usaría en su Habilitationsschrift . Al concluir la guerra, regresó a la LMU como asistente de Sommerfeld. Completó su habilitación en 1917, [16] y se convirtió en Privatdozent allí, mientras permanecía como asistente de Sommerfeld. [3] [17]
En 1921, mientras todavía estaba en LMU, Ewald publicó un artículo sobre el método de la función theta para analizar los campos dipolares en cristales, [18] una derivación de su trabajo anterior sobre la teoría dinámica de la óptica y los rayos X en cristales, que apareció en tres publicaciones de revistas. [19] [20] [21] Según Ewald, el impulso para el método provino de unas vacaciones de esquí en Mittenwald , en Pascua, en 1911. Era práctica de Sommerfeld llevar a sus estudiantes y asistentes a excursiones de esquí en invierno y excursiones de montañismo en verano, donde las discusiones sobre física eran tan duras como el esfuerzo físico de las salidas. [22] Ewald, estaba teniendo problemas para restar de sus cálculos el campo del dipolo de prueba. La solución fue proporcionada por el asistente de Sommerfeld y ex estudiante de doctorado, Peter Debye , en una discusión que no duró más de 15 minutos. El artículo de Ewald ha sido ampliamente citado en la literatura, así como en libros científicos, como Dynamical Theory of Crystal Lattices , [23] de Max Born y Kun Huang . [24]
Cuando Erwin Schrödinger hizo saber que dejaba su puesto como profesor extraordinario en la Technische Hochschule Stuttgart para ir a la Universidad de Breslau , Ewald fue convocado y aceptó el puesto en 1921. En 1922, fue convocado a la Universidad de Münster . Ewald utilizó la oferta para mejorar su posición en Stuttgart a profesor ordinario; sin embargo, aunque Ewald fue promovido a profesor ordinario, el puesto establecido en realidad se mantuvo como profesor extraordinario. [25]
A partir de 1922, Erwin Fues , también ex estudiante de doctorado de Sommerfeld, realizó un trabajo de posgrado en la Technische Hochschule de Stuttgart con Ewald; Fues completó su habilitación en 1924. También en ese año, Ewald se convirtió en coeditor de Zeitschrift für Kristallographie . En 1929, recibió una convocatoria para la Technische Hochschule de Hannover . Nuevamente, utilizó esta convocatoria para mejorar su posición en Stuttgart al negociar un segundo asistente, la conversión permanente de su puesto en el de profesor ordinario y un edificio separado para sus actividades. El edificio se inauguró formalmente en 1930 como el Instituto de Física Teórica, con Ewald como director. El instituto se basó en el Instituto de Física Teórica de Sommerfeld en Múnich, en el sentido de que realizaría trabajo teórico y tendría espacio y equipo para trabajo experimental. [26]
En 1931, Ewald fue nombrado director de la división de ciencias físicas. [27] [28] [29]
En Göttingen, Richard Courant había tomado las notas de clase de Hilbert que estaban disponibles en el Lesezimmer , las había editado y ampliado para escribir una obra en dos volúmenes. El primer volumen, Methoden der mathematischen Physik I , se publicó en 1924. [30]
Al ver el libro, Ewald se vio obligado a escribir una reseña detallada describiéndolo como un libro que proporcionaba herramientas matemáticas, caracterizadas por valores propios y funciones propias, para la física teórica que se estaba desarrollando en ese momento. [31]
El libro de Courant-Hilbert contenía fortuitamente las matemáticas necesarias para el desarrollo de la formulación de la mecánica matricial de Heisenberg - Born de la mecánica cuántica y también para la formulación de la mecánica ondulatoria de Schrödinger , ambas propuestas en 1925. El eje principal del trabajo de Ewald fue la cristalografía de rayos X, y Ewald fue el epónimo de la construcción de Ewald y la esfera de Ewald , ambas construcciones útiles en ese campo. [32]
En 1929, para eliminar la confusión que generaba la proliferación de datos cristalográficos, Ewald propuso revisar y recopilar los mejores datos en una única publicación. Los resultados se publicaron en 1935 con el título Internationale Tabellen zur Bestimmung von Kristallstrukturen . Otra contribución de Ewald, publicada en 1931, Strukturbericht Volume I (1913-1928) fue editada por Ewald y C. Hermann. [3] [33]
Ewald fue elegido rector de Stuttgart en 1932. Sin embargo, debido a las crecientes dificultades con los profesores que eran miembros del nacionalsocialismo en Alemania, renunció a su puesto en la primavera de 1933, [34] un año antes de que expirara su mandato. Ewald continuó con sus otras actividades. Sin embargo, debido a los crecientes problemas con el Dozentenbund , [35] Wilhelm Stortz, rector de la universidad, le pidió a Ewald que se fuera. [36] Emigró a Inglaterra en 1937 junto con su madre, la pintora Clara Ewald , [37] y aceptó un puesto de investigación en Cambridge , hasta que le ofrecieron y aceptó una cátedra en la Queen's University de Belfast en 1939. Más tarde se convirtió en profesor de física matemática. [3] [27] [29]
Mientras daba una conferencia en la Universidad Duke en 1937, Hans Bethe , que obtuvo su doctorado con Sommerfeld en 1928, se topó con la hija de Ewald, Rose, que ya había emigrado a los Estados Unidos y que asistía a la escuela. Se casaron en septiembre de 1939. Así, Bethe se convirtió en yerno de Paul Peter Ewald. [38]
Cerca del final de la Segunda Guerra Mundial , Sommerfeld organizó sus notas de clase y comenzó a escribir las Lecciones de física teórica en seis volúmenes . Mientras estaba en el Instituto Politécnico de Brooklyn , Ewald escribió un prólogo para el Curso de Sommerfeld , que apareció en la traducción al inglés de la obra de Sommerfeld. [39]
Además, hacia el final de la Segunda Guerra Mundial , a Ewald le preocupaba que la paz diera lugar al establecimiento de múltiples revistas nacionales de cristalografía que competían entre sí. Por ello, en 1944, en Oxford, propuso el establecimiento de una Unión Internacional de Cristalografía (IUCr) que tendría la responsabilidad exclusiva de publicar investigaciones cristalográficas. En 1946, fue elegido presidente del Comité Cristalográfico Internacional Provisional, en una reunión de cristalógrafos de 13 países celebrada en Londres; ocupó este cargo hasta 1948, cuando se formó la Unión. El Comité también lo nombró editor de la revista que publicaría la Unión. El primer número de Acta Crystallographica se publicó en 1948, el mismo año en que Ewald presidió la primera Asamblea General y Congreso Internacional de la IUCr, que se celebró en la Universidad de Harvard . [3] [40]
En 1952, Ewald fue elegido presidente de la Asociación Cristalográfica Americana . Formó parte del Comité Ejecutivo de la IUCr desde su fundación hasta 1966, y fue su vicepresidente en 1957 y presidente en 1960, cargo que ocupó hasta 1963. Su dirección de la revista Acta Crystallographica se extendió desde su creación en 1948 hasta 1959. [3] [40]
Una década después de mudarse a Belfast, Ewald se trasladó a los Estados Unidos en 1949 y aceptó un puesto en el Instituto Politécnico de Brooklyn , como profesor y director del departamento de física. Se retiró como director del departamento en 1957 y de la docencia en 1959. [3] [27] [29]
