Becquerel, Alexandre-Edmond (1820-1891)

Edmond Becquerel kuului tiedemiesperheeseen. Hänen isänsä Antoine-César oli Muséum d’Histoire Naturelle -museon fysiikan professori, ja hänen poikansa Henri Becquerel, niin ikään fyysikko, löysi radioaktiivisuuden ilmiön (josta hän sai Nobel-palkinnon vuonna 1903).

Edmondin tieteellinen työ alkoi vuonna 1838, hyvin varhain, 18-vuotiaana. Kun hänen isälleen perustettiin Muséum d’Histoire Naturelle -museoon luonnonhistoriaan sovelletun fysiikan professuurin professuuri, Edmond joutui dilemman eteen, valitsisiko hän l’Ecole Normalen, l’Ecole Polytechniquen, vai ryhtyisikö hän isänsä assistentiksi professuuriin liittyvälle kurssille. Hän päätti avustaa isäänsä, ja heidän yhteistyönsä jatkui vuosikymmeniä. Niinpä hänen tittelinsä isänsä kanssa vuosina 1855-1856 julkaistun kirjan nimiölehdellä on seuraava: ”Professeur au Conservatoire impérial des Arts et Métiers, Aide-naturaliste au Muséum d’Histoire Naturelle jne.”. Oltuaan lyhyen aikaa assistenttina la Sorbonnessa ja sen jälkeen professorina Institut Agronomique de Versailles’ssa hänestä tuli vuonna 1852 Conservatoire des Arts et Métiersin professori, jossa hän työskenteli lähes neljäkymmentä vuotta. Kun hänen isänsä kuoli vuonna 1878, Edmond seurasi häntä Muséumin johtajana professuurinsa lisäksi. Hän valmistui luonnontieteiden tohtoriksi Pariisin yliopistosta vuonna 1840, ja hänet valittiin l’Académie des Sciences -akatemian jäseneksi vuonna 1863.

Hän julkaisi suuren määrän tieteellisiä artikkeleita ja useita kirjoja: kolmiosaisen Traité d’électricité et de magnétisme, et des applications de ces sciences á la chimie, á la physiologie et aux arts. (1855-1856 yhdessä isänsä kanssa); Recherches sur divers effets lumineux qui résultent de l’action de la lumiére sur les corps(1859); ja La lumiére, ses causes et ses effets1867, kahdessa niteessä.

Sähkö, magnetismi ja valo olivat hänen työnsä pääaiheita. Tuohon aikaan nämä aiheet olivat ”kuumia” aiheita. Hans Christian Ørsted oli tehnyt löytönsä, jonka mukaan sähkövirta vaikutti magneettiin, Edmondin syntymävuonna. Michael Faraday oli juuri (vuonna 1831) havainnut induktion vaikutuksen, ja Louis Daguerre keksi valokuvauslevyn vuonna 1837, vuotta ennen kuin Edmund aloitti tieteellisen työnsä. Edmond ryhtyi tutkimaan valon kemiallista vaikutusta, ja vuonna 1839 hän havaitsi huomattavan ilmiön: valon aiheuttamien kemiallisten vaikutusten seurauksena syntyi sähköä – valosähköinen ilmiö. Näin hän päätyi rakentamaan ”aktinometrin”, jonka avulla voidaan mitata valon voimakkuutta mittaamalla valon synnyttämää sähkövirtaa. Käyttämällä valokuvauslevyjä hän tutki auringonvalon spektriä ja havaitsi, että Fraunhoferin näkyvässä osassa havaitsemat tummat viivat jatkuvat violetille ja ultravioletille alueelle ja että levyt, kun ne altistetaan lyhytaikaisesti ultraviolettisäteilylle, muuttuvat herkiksi myös punaiselle osalle, ja niistä voidaan itse asiassa saada kuva ilman levyjen kehittämistä.

Rinnakkain näiden tutkimusten kanssa hän jatkoi (isänsä kanssa) sähkön tutkimusta. Hän käytti kompensointimenetelmää mitatakseen lukuisten materiaalien, myös nestemäisten liuosten, resistiivisyyden. Jälkimmäisessä tapauksessa elektrodien vaikutus otettiin huomioon käyttämällä putkia, joissa elektrodien välistä etäisyyttä voitiin muuttaa. Sähkökemialliset vaikutukset ja niiden käytännölliset sovellukset olivat myös keskeisellä sijalla. ”Traité …” -teoksen toinen osa käsittelee pääasiassa sitä, onko Meksikossa mahdollista louhia hopeaa mineraaleista sähkökemiallisin menetelmin verrattuna tuolloin käytössä olleisiin menetelmiin, joissa käytettiin joko puuhiiltä tai elohopeaa. Elohopea oli kallista, ja puuhiili oli tulossa yhä kalliimmaksi puupulan vuoksi. ”Traité …” -teoksen johdannossa hän mainitsee, että jos puun kulutus Meksikossa jatkuisi nykyisellä tasolla, sillä olisi vakavia vaikutuksia ja että Meksikon hallituksen olisi oltava huolissaan. (Tässä vaiheessa on syytä huomata, että Meksiko oli itsenäistynyt vuonna 1821, ja Ranskan puuttuminen sitä seuranneisiin sisäisiin sotiin oli merkittävä poliittinen kysymys). Hän tutki laajasti useiden akkujen sähkömotorista voimaa ja sisäistä vastusta. Hän ja hänen isänsä käyttivät termosähköistä vaikutusta rakentaakseen lämpömittareita, joilla voitiin mitata lämpötiloja, joita oli muuten vaikea mitata, ja paikoista, joihin oli vaikea päästä käsiksi muilla keinoin. Esimerkiksi maanpinnan lämpötilaa voitiin mitata ympäri vuoden.

Toinen tutkimus aloitettiin vuonna 1839 Jean-Baptiste Biot’n kanssa (joka oli mitannut kvantitatiivisesti voiman, jonka sähkövirta saa aikaan magneettiin, vaikutuksen, jonka Ørsted oli havainnut kvalitatiivisesti), nimittäin fosforisenssin, fluoresenssin ja luminesenssin tutkiminen. Tutkiakseen ilmiötä, jonka mukaan tietyt aineet säteilevät valoa valolle altistuttuaan, Becquerel kehitti nerokkaan laitteen. Perusajatuksena oli, että kaksi kiekkoa, joissa oli reikiä, pyörii akselin ympäri, joka on samansuuntainen kuin valonsäde, joka valaisee kiekkojen väliin asetettua näytettä. Näyte saa valoa vain silloin, kun reikä kulkee sen edestä; muussa tapauksessa kiekko estää valon kulun. Vastaavasti emittoitunut valo havaitaan vain silloin, kun toisessa kiekossa oleva reikä kulkee näytteen ohi, ja sitä voidaan tutkia eri aikoina valotuksen jälkeen muuttamalla joko reikien suhteellista sijaintia tai muuttamalla pyörimisnopeutta. Lisäksi emittoituneen valon tielle voidaan asettaa prisma ja suorittaa spektrianalyysi. Tällä yksinkertaisella laitteella hän pystyi lyhentämään valon herättämisen ja havainnoinnin välisen ajan 1/40 000 sekunnin osaan. Näin saatiin useita tärkeitä tuloksia; esimerkiksi se, että fluoresenssi erosi fosforesenssista vain hyvin lyhyen kestonsa vuoksi ja että fluoresoivan valon spektri on kullekin aineelle ominainen (yksi ensimmäisistä rikkomuksettoman testauksen tapauksista).

Fluoresenssi-ilmiön havaitsemista ja sen yksityiskohtaista tutkimista pidetään yleisesti Edmond Becquerelin tärkeimpänä saavutuksena. Sen lisävaikutus oli se, että se johti myöhemmin hänen poikansa Henrin tekemään radioaktiivisuuden löytämiseen, sillä Henri jatkoi näitä tutkimuksia ja sisällytti tutkittujen aineiden joukkoon uraanin suolat.

Edmond Becquerel oli kiinnostunut tieteestä yleensä ja omistautunut sille. Hän oli hyvin huolellinen ja mielikuvituksellinen kokeilija, jolla oli terävä taju tieteen käytännön näkökohdista. Hän käytti paljon vaivaa ja näkemystä fysiikan käytännöllisten käyttötarkoitusten tutkimiseen, erityisesti sähkön ja magnetismin tai yhdistettynä sähkömagnetismin uusien ilmiöiden tutkimiseen.

Stig Steenstrup

BIBLIOGRAFIA

Becquerel, H. (1892). ”La chaire de physique du Muséum”. Revue Scientifique 49:674-678.

Harvey, E. N. (1957). A History of Luminescence from the Earliest times Until 1900. Philadelphia: American Philosophical Society.

Violle, J. (1892). ”L’œuvre scientifique de M. Edmond Becquerel”. Revue Scientifique 49:353-360.