Richard Ernst: Magnetyzm i malarstwo tybetańskie

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

W październiku 1991 roku szwajcarski fizykochemik Richard Ernst odbywał podróż transatlantycką i drzemał w fotelu, gdy został zbudzony przez stewardesę, która mu oznajmiła, że ma się udać do kabiny pilota. Wyrwany z drzemki, niechętnie spełnił jej życzenie, ale gdy tam dotarł, otrzymał od pilota słuchawki radiowe, w których usłyszał zawiadomienie od przedstawiciela Komitetu Nagród Nobla, że zostało mu przyznane to wyróżnienie z chemii. Ernst dowiedział się także, że jest jedynym laureatem, co już wtedy zdarzało się rzadko w naukach eksperymentalnych.

Richard Ernst urodził się 14 sierpnia 1933 roku w Winterthur w szwajcarskim kantonie Zurych. Jego ojciec Robert był architektem i wykładowcą w szkole handlowej. Przyszły laureat Nobla we wczesnym dzieciństwie sprawiał wrażenie niedorozwiniętego. Miał już trzy lata, a jeszcze nie nauczył się mówić – mamrotał pod nosem niezrozumiałe dźwięki. Tylko jego młodsza o rok siostra Wreni rozumiała ten wymyślony przez malca żargon i służyła za tłumacza rodzicom.

Ale Richard rozwinął się normalnie. Najpierw zainteresowała go muzyka. Zaczął grać na wiolonczeli i osiągnął w niej zupełnie dobry poziom, myślał także o karierze kompozytora. O jego losach zdecydowało jednak odkrycie, którego dokonał przypadkowo, gdy miał trzynaście lat. Ernstowie mieszkali wtedy w dużym domu pełnym zakamarków. Pewnego dnia Richard, penetrując poddasze, zauważył niewielką szparę prowadzącą do jakiegoś schowka. Wcisnął się tam i odkrył pudło z przedmiotami należącymi do jego zmarłego wiele lat wcześniej wuja, który był inżynierem metalurgiem. Znalazł tam zestaw chemikaliów i przyrządów do doświadczeń.

Chłopiec zabrał pudło i urządził sobie w piwnicy laboratorium chemiczne. Uległ fascynacji doświadczeniami, zaczął czytać znalezione książki chemiczne i przeprowadzać rozmaite eksperymenty, kończące się niekiedy silnymi wybuchami. Wybrał potem studia chemiczne na Politechnice Federalnej (ETH) w Zurychu. Po uzyskaniu w 1957 roku dyplomu inżyniera chemika jak wszyscy Szwajcarzy odbył przeszkolenie wojskowe, a potem wrócił na uczelnię w celu dalszych studiów prowadzących do doktoratu. Za namową opiekuna naukowego podjął specjalizację w spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (w skrócie NMR, od ang. nuclear magnetic resonance). Jego rozprawa doktorska była poświęcona właśnie temu tematowi.

Po uzyskaniu w 1962 roku doktoratu z chemii fizycznej postanowił odejść z uczelni i poszukać pracy w firmie prywatnej. Zdecydował się na Varian Associates w Palo Alto w Kalifornii, gdzie obok analiz teoretycznych zajmowano się zastosowaniami.

Pierwsze eksperymenty dotyczące magnetycznego rezonansu jądrowego zostały przeprowadzone już w 1945 roku, a ich autorzy – Felix Bloch i Edward Mills Purcell – otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki w 1952 roku. Spektroskopia NMR polega na wzbudzaniu badanej substancji falami elektromagnetycznymi określonej częstości, co powoduje zmiany ustawienia jąder atomowych, które zachowują się jak miniaturowe magnesiki. Jeżeli częstość wzbudzającej fali odpowiada częstości własnej oscylacji ustawień jąder, to występuje rezonans i natężenie odbieranego sygnału jest duże. Ten sygnał wykreśla się następnie w funkcji częstości wzbudzającej fali i z takiego wykresu można wyciągać wnioski o strukturze badanej próbki. Początkowo analiza NMR była bardzo pracochłonna, ponieważ należało próbować kolejno rozmaitych częstości fali wzbudzającej.

W 1966 roku Ernst wpadł na pomysł znacznego przyspieszenia analizy. Zamiast powolnego przeczesywania widma fal elektromagnetycznych w celu znalezienia częstości charakterystycznych dla danej substancji zaproponował użycie jednego silnego impulsu i jego pomiaru w funkcji czasu po impulsie. Z tego pomiaru przy użyciu skomplikowanej analizy, zwanej transformacją fourierowską, można wyodrębnić poszukiwane częstości charakterystyczne dla tej substancji. Pewną analogią tego postępowania może być zastąpienie żmudnego uderzania w kolejne klawisze fortepianu przez jednoczesne uderzenie we wszystkie klawisze razem. Odkrycie Ernsta zrewolucjonizowało analizę NMR.

W 1968 roku wrócił do Szwajcarii i zaczął znów pracować w ETH. Po drodze odbył długą podróż do Azji. Wizyta w Katmandu w Nepalu sprawiła, że zainteresował się sztuką azjatycką, zwłaszcza religijnym malarstwem tybetańskim. Zaczął je studiować i kolekcjonować obiekty zwane thanka. Badał pigmenty używane przez tybetańskich artystów i pisał artykuły na ten temat.

Ernst został uhonorowany wieloma wyróżnieniami. Poza Nagrodą Nobla otrzymał w 1991 roku Nagrodę Wolfa, został członkiem siedmiu akademii nauk i otrzymał kilkanaście doktoratów honorowych różnych uczelni.

Z małżeństwa zawartego w 1963 roku z Magdaleną Kielholz miał syna i dwie córki. Zmarł w Winterthur 4 czerwca 2021 roku.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.