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Robert Jemison van de Graaff

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Robert Jemison van de Graaff
Conhecido(a) porGerador de Van de Graaff
Nascimento
20 de dezembro de 1901

Tuscaloosa (Alabama)
Morte
16 de janeiro de 1967 (65 anos)

Boston
Nacionalidadenorte-americano
Alma materUniversidade do Alabama, Universidade de Paris, Universidade de Oxford
PrêmiosMedalha Elliott Cresson (1936), Prêmio Tom W. Bonner de Física Nuclear (1966)
Carreira científica
InstituiçõesInstituto de Tecnologia de Massachusetts, Universidade de Princeton
Campo(s)Física

Robert Jemison Van de Graaff[n 1] (20 de dezembro de 1901 – 16 de janeiro de 1967) foi um físico aplicado e inventor norte-americano. É mais conhecido por desenvolver o gerador de Van de Graaff, uma máquina eletrostática de alta tensão que se tornou uma ferramenta fundamental na pesquisa em física nuclear.

Criado em Tuscaloosa, Alabama, Van de Graaff obteve seu título de DPhil na Universidade de Oxford como bolsista Rhodes. Na Europa, o contato com Marie Curie, Ernest Rutherford e J. Robert Oppenheimer o incentivou a desenvolver métodos para acelerar partículas até energias nucleares. Construiu seu primeiro gerador eletrostático na Universidade de Princeton em 1929 e demonstrou um modelo de 1,5 milhão de volts em 1931, mais que o dobro da maior tensão contínua anteriormente alcançada. Após ingressar no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), construiu o gerador de Round Hill de 5 megavolts. Colaborou com John G. Trump, seu ex-aluno, na criação de máquinas compactas isoladas a gás, que se tornaram os primeiros aceleradores usados na medicina clínica. Durante a Segunda Guerra Mundial, dirigiu o desenvolvimento de equipamentos de raios X de alta tensão para a Marinha dos EUA.

Uma lesão no futebol americano no ensino médio, agravada pelo excesso de trabalho durante a guerra e acidentes posteriores, deixou Van de Graaff com problemas de saúde crônicos no final de sua carreira. No entanto, em 1946, juntou-se a Trump e Denis M. Robinson para organizar a High Voltage Engineering Corporation (HVEC), a primeira empresa a fabricar aceleradores de partículas. Como Cientista Chefe, orientou o desenvolvimento de aceleradores comerciais. Na década de 1950, inventou o transformador de núcleo isolante e foi fundamental para a comercialização dos aceleradores tandem da HVEC. Em 1967, mais de 500 geradores de Van de Graaff de alta tensão operavam em todo o mundo, e a HVEC havia instalado aceleradores em hospitais e laboratórios em 30 países. Recebeu o Prêmio Tom W. Bonner em 1966 por suas contribuições para o desenvolvimento do acelerador eletrostático.

Primeiros anos e educação

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Robert Jemison Van de Graaff nasceu em 20 de dezembro de 1901, na Mansão Jemison–Van de Graaff em Tuscaloosa, Alabama, o caçula de quatro filhos de Adrian Sebastian Van de Graaff e Minnie Cherokee Jemison.[2][3] A família tinha raízes profundas no Alabama: seu bisavô foi Robert Jemison Jr., um fazendeiro escravocrata e ex-senador estadual, e seu pai, juiz de circuito, foi reserva no primeiro time de futebol americano de 11 jogadores de Yale.[2] O pai de Van de Graaff tornou-se professor de direito na Universidade do Alabama em 1891.[2]

Lesões de quarterback, aos 15 anos

Os três irmãos mais velhos de Van de Graaff — Adrian, Hargrove e William — tornaram-se jogadores de futebol americano celebrados pelo Alabama Crimson Tide, e William tornou-se o primeiro jogador All-America do Alabama em 1915.[4] Robert pretendia segui-los: como segundo ano na Tuscaloosa High School, atuou como quarterback no time treinado por seu irmão Adrian.[5] No entanto, no outono de 1917, durante seu último ano, sofreu uma grave lesão enquanto jogava, quebrando o fêmur e ferindo gravemente as costas.[5][6] Passou o resto do último ano se recuperando na mansão, lendo livros sobre motores para passar o tempo, e nunca se formou no ensino médio.[5]

Apesar das lesões, Van de Graaff matriculou-se na Universidade do Alabama no outono de 1918, permanecendo de muletas durante grande parte de seu primeiro ano.[5] Juntou-se aos "Scrubs" (time reserva), treinado por seus irmãos Adrian e Hargrove após o retorno da Primeira Guerra Mundial, e jogou como left end em partidas contra Georgia Tech e Mississippi A&M.[5] Mas percebeu que não igualaria as conquistas atléticas de seus irmãos. Anos depois, recordou que uma jovem perguntou como estava o futebol americano, ele respondeu: "Não é o meu jogo." Ela perguntou: "Bem, Robert, qual é o seu jogo?" Ele mais tarde descreveu isso como um momento decisivo que o redirecionou para a ciência.[5][6]

Em fevereiro de 1921, Van de Graaff juntou-se a outros onze estudantes para se tornarem membros fundadores da fraternidade de engenharia Theta Tau da Universidade do Alabama.[5] Tornou-se estudioso e entrou na lista de honra pela primeira vez.[5] Seu apelido vitalício, "Tee", derivava de seu hábito de beber chá para se manter alerta enquanto estudava a noite toda antes das provas.[5] Durante os verões, trabalhou em barcos a vapor navegando pelo Rio Black Warrior, cultivando interesse por motores.[5]

Van de Graaff recebeu o título de B.S. (1922) e M.S. (1923) em engenharia mecânica pela Universidade do Alabama.[7] Para sua dissertação de mestrado, desenvolveu um sistema aprimorado para mineração de graus inferiores de minério de ferro, no qual o minério se movia em uma esteira transportadora e os componentes mais ferromagnéticos eram extraídos por um alto campo magnético em uma ponta metálica afiada — um conceito que antecipava aspectos de suas invenções posteriores.[5] Após a formatura, trabalhou por um ano na Alabama Power Company como assistente de pesquisa, onde observou que geradores hidrelétricos podiam operar com lacunas muito maiores em seus circuitos magnéticos do que ele acreditava ser possível. Essa observação mais tarde influenciaria sua invenção do transformador de núcleo isolante.[8]

Estudos na Europa

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As palestras de Marie Curie, nas quais Irène Curie demonstrou o decaimento de partículas, despertaram os interesses experimentais de Van de Graaff.

Com uma bolsa do estado do Alabama, Van de Graaff viajou para Paris em 1924 para estudar na Sorbonne.[5] Lá, assistiu a palestras de Marie Curie sobre radioatividade e ficou fascinado pelos estalos de partículas alfa individuais detectadas por um contador Geiger — uma experiência que ele mais tarde citou como inspiradora de seu trabalho de vida.[5][9] Na Sorbonne, Van de Graaff percebeu que os núcleos atômicos são eletricamente carregados, portanto, altas tensões eletrostáticas poderiam acelerar partículas através da barreira de potencial nuclear e para dentro do núcleo.[10]

Em 1925, Van de Graaff ganhou uma Bolsa Rhodes para The Queen's College na Universidade de Oxford.[5] Em Oxford, Van de Graaff estudou sob J. S. E. Townsend e sentiu-se intimidado pela erudição de seus colegas, que tipicamente falavam três línguas fluentemente.[5] Continuou a praticar esportes apesar de sua lesão na perna, jogando lacrosse e recebendo um "blue" no remo.[5] Obteve um segundo título de B.S. em física em 1926 e um DPhil em 1928.[11]

Enquanto estava em Oxford, Van de Graaff teve sua primeira oportunidade prolongada de discutir física de aceleradores com um colega. Em 1926, dividiu um quarto por uma semana na Universidade de Leiden com J. Robert Oppenheimer, então também estudante de pós-graduação. Os dois conversaram até tarde da noite, Oppenheimer sobre aspectos teóricos do espalhamento de prótons e Van de Graaff sobre possibilidades para aceleradores eletrostáticos.[12]

Van de Graaff mais tarde leu o discurso de aniversário de 1927 de Ernest Rutherford para a Royal Society, no qual Rutherford expressou sua ambição "de ter disponível... uma fonte abundante de átomos e elétrons... transcendendo em energia as partículas alfa e beta de substâncias radioativas."[9] Segundo Van de Graaff, este discurso aumentou sua convicção de que uma abordagem para gerar altas tensões era necessária para o progresso na pesquisa nuclear.[9]

Carreira

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Princeton (1929–1931)

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Van de Graaff demonstrou seu gerador de $100 em novembro de 1931

Em setembro de 1929, Van de Graaff retornou aos Estados Unidos como National Research Fellow na Universidade de Princeton, expressamente para desenvolver uma fonte de alta tensão.[13][14] Naquele outono, construiu uma prova de conceito rudimentar a partir de "uma lata, uma fita de seda e um pequeno motor, sem custo." Este modelo simples podia sustentar 80 kV, limitado pela descarga das bordas da lata.[15] Com o incentivo de Karl Taylor Compton, chefe do departamento de física, desenvolveu ainda mais este conceito.[14]

Em 20 de março de 1931, após uma noite sem dormir e muitos rascunhos preliminares, Van de Graaff escreveu a Compton delineando sua visão para as aplicações científicas de seu gerador. Ele previu que o bombardeio de prótons no urânio poderia precipitar desintegração ou que "o próton seria capturado pelo núcleo, abrindo assim a possibilidade de criar novos elementos de número atômico maior que 92" — oito anos antes do primeiro elemento transurânico ser sintetizado.[16] Na mesma carta, previu a reação nuclear que resultaria do bombardeio de prótons no lítio.[16][n 2] (Um ano depois, John Cockcroft e Ernest Walton demonstraram esta reação, pela qual receberam o Prêmio Nobel de Física de 1951.)

Van de Graaff construiu um modelo de demonstração maior com US$ 100 em fundos do departamento.[14] Em novembro de 1931, o modelo já produzia mais de 1,5 milhão de volts — mais que o dobro da maior tensão contínua anteriormente alcançada.[17] Ele demonstrou publicamente este dispositivo no jantar inaugural do Instituto Americano de Física, com Compton ao seu lado enquanto ele "explicava nervosamente os princípios de sua invenção".[18] Van de Graaff observou que, combinado com um tubo de descarga ainda a ser projetado, seu dispositivo oferecia um "meio poderoso para a investigação do núcleo atômico e outros problemas fundamentais."[19]

A demonstração levou à rápida adoção do design. Merle Tuve, que estava desenvolvendo tubos de aceleração com Lawrence Hafstad e Odd Dahl no Departamento de Magnetismo Terrestre (DTM) da Carnegie Institution, imediatamente pegou emprestada a máquina de Van de Graaff e a levou para Washington D.C.[20] Em outubro de 1931, o grupo do DTM já havia testado o gerador a 800 kV e começado a construir uma unidade maior; em novembro de 1932, sua máquina aprimorada tornou-se o primeiro acelerador de Van de Graaff usado em experimentos nucleares.[21] Na Universidade de Wisconsin, o estudante de pós-graduação Ray Herb começou a trabalhar em um Van de Graaff pressurizado em 1933. Os Laboratórios de Pesquisa Westinghouse mais tarde construíram uma unidade pressurizada de 4 megavolts.[22]

Instituto de Tecnologia de Massachusetts (1931–1960)

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Gerador de Round Hill

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Quando Compton tornou-se presidente do Instituto de Tecnologia de Massachusetts em 1930, ele providenciou para que Van de Graaff se juntasse ao MIT como pesquisador associado em 1931.[23] Com o apoio de Compton e uma bolsa da Research Corporation, Van de Graaff e seus associados — incluindo os físicos Lester C. Van Atta e Chester M. Van Atta — empreenderam a construção de um gerador muito maior, isolado a ar. Compton providenciou para que o projeto fosse alojado em um antigo hangar de dirigíveis na propriedade Round Hill do Coronel E. H. R. Green em South Dartmouth, Massachusetts.[24] Van de Graaff esperava que a máquina fosse a primeira a dividir artificialmente o átomo, mas John Cockcroft e Ernest Walton realizaram o feito com um circuito multiplicador de tensão em 1932, enquanto o gerador de Round Hill ainda estava em construção.[25]

O gerador de Round Hill com 13 m (43 ft) de altura

Em 28 de novembro de 1933, o primeiro teste em escala real produziu faíscas de 12 m (40 ft) de comprimento para uma plateia de cientistas e jornalistas.[26][27] Em março de 1934, Nikola Tesla escreveu uma matéria de capa sobre o gerador para a Scientific American, observando que ele representava "um avanço distinto sobre seus predecessores", que incluíam sua própria bobina de Tesla.[28]

O local de Round Hill mostrou-se difícil para pesquisa sustentada. Projetado para atingir 10 megavolts, o gerador alcançou apenas 5,1 megavolts devido a problemas com isolamento a ar; umidade, neblina salina e contaminação nas esferas terminais causavam ruptura elétrica.[25][29] Nenhum experimento nuclear foi concluído em Round Hill, em parte porque levou quase quatro anos para projetar um tubo de aceleração que pudesse controlar um feixe de partículas.[30] D. Allan Bromley concluiu mais tarde que "embora o desempenho do gerador de Round Hill tenha sido decepcionante para Van de Graaff, a experiência adquirida com esta máquina foi inestimável para projetos posteriores."[25]

Em 1934, Van de Graaff foi nomeado Professor Associado de Física no MIT, cargo que ocupou até 1960.[11] Em 1935, Van de Graaff recebeu uma patente para seu gerador eletrostático, após o que descreveu como "um cerco árduo, mas eficaz, de redação" com orientação de Vannevar Bush.[18][31] Após a morte do Coronel Green em 1936, Round Hill foi fechado, e o gerador foi transferido para o campus do MIT em 1937, onde foi completamente reformulado.[32][33] A máquina reconfigurada operava em tensões mais baixas, porém mais estáveis, e incorporava um dos primeiros sistemas de controle remoto para equipamentos de alta tensão.[34] O gerador permanece operacional e em exibição permanente no Museu da Ciência de Boston.[35]

Em 1936, Van de Graaff casou-se com Catherine Boyden. O casal teve dois filhos, John e William.[7][36]

Primeiras aplicações

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Por volta de 1931, por sugestão de Bush, Van de Graaff começou a colaborar com John G. Trump, então estudante de doutorado em engenharia elétrica.[23] Esta colaboração durou até a morte de Van de Graaff.[37] Juntos, exploraram aplicações além da física nuclear. Van de Graaff desenvolveu ideias para transmissão de energia DC de alta tensão; a tese de Trump mostrou que uma linha isolada a vácuo poderia transmitir um gigawatt por 1 600 km (1 000 mi) com apenas 2,5% de perda de energia.[38] Trump também foi pioneiro em usos médicos: em 1937, o Huntington Memorial Hospital de Harvard aprovou a construção de um gerador de raios X de mega-volt para tratamento de câncer, o primeiro uso de um acelerador eletrostático na medicina clínica.[39][37][40]

A pesquisa de Van de Graaff e Trump gerou atividade de patentes que historiadores posteriores identificaram como um precedente importante na transferência de tecnologia universitária.[41][42] Como Van de Graaff havia desenvolvido suas ideias em múltiplas instituições, a Research Corporation organizou um acordo tripartite em 1933 entre Princeton, MIT e o National Research Council para garantir título claro de suas patentes.[43] O conceito de transmissão de energia atraiu interesse da Tennessee Valley Authority, que em 1933 considerou financiar o MIT com US$ 250 000 para desenvolver a tecnologia. No entanto, o projeto fracassou em meio a incertezas técnicas e divergências políticas sobre os termos das patentes.[44]

O padrão persistiu durante a guerra: as patentes de Van de Graaff atraíram repetido interesse industrial, mas sem resultados comerciais.[45] General Electric, Picker X-ray Corporation e Westinghouse buscaram licenças, mas as negociações fracassaram. As grandes empresas exigiam direitos exclusivos para justificar seu investimento, mas a política de patentes do MIT de 1932, que tratava o licenciamento como uma confiança pública, tornava a universidade relutante em concedê-los.[46][47]

Radiografia na Segunda Guerra Mundial

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As máquinas de Van de Graaff foram amplamente usadas para a ciência e produção em tempo de guerra. Em 1940, uma máquina de 2 MV originalmente destinada a um hospital da Filadélfia foi requisitada para o Projeto Manhattan e enviada a Chicago para o trabalho de Enrico Fermi no reator nuclear.[48] Pouco depois da entrada dos Estados Unidos na Segunda Guerra Mundial, Van de Graaff se ofereceu para trabalhos relacionados ao esforço de guerra e foi nomeado Diretor do Projeto Radiográfico de Alta Tensão no MIT.[16][49] Dirigiu o desenvolvimento de equipamentos de raios X de alta tensão para radiografia industrial e militar, incluindo o exame de munições pesadas para a Marinha dos EUA.[16][35] Seu laboratório construiu cinco geradores de raios X de 2 MV, vendidos à Marinha por US$ 100.000 cada.[48] A Marinha dos EUA reconheceu Van de Graaff e oito de seus associados com prêmios de Desenvolvimento de Armamento Naval.[50]

A combinação do trabalho em tempo de guerra e sua antiga lesão de futebol causou um colapso na saúde de Van de Graaff que durou vários anos após a guerra.[16] Suas dificuldades físicas foram agravadas por mais infortúnios: uma operação nas décadas de 1940 ou 1950 deixou-o com hepatite de uma transfusão de sangue contaminado.[6] Na década de 1950, sofreu ferimentos graves em um acidente automobilístico, quebrando as pernas novamente.[6] Segundo seu filho, as lesões acumuladas eram tão severas que Van de Graaff passou grande parte de sua vida posterior trabalhando de uma cama, mantendo uma em seu escritório e outra em casa.[6] Um colega escreveu mais tarde que Van de Graaff "suportou este período difícil com coragem e otimismo inabaláveis," mas que ele "afundou em todos os sentidos, exceto no nome, muito para o segundo plano, enquanto os eventos emocionantes da física se desenrolavam nos anos imediatamente seguintes à guerra."[16]

Gerador da ONR

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Após recuperar a saúde, Van de Graaff colaborou com William W. Buechner na construção de um gerador eletrostático de 12 MV no Edifício 58 durante o período de 1948 a 1952.[51] Sob a direção de Buechner, esta instalação realizou uma fração substancial de toda a espectroscopia nuclear de precisão realizada durante sua vida operacional.[51]

High Voltage Engineering Corporation (1946–1967)

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Em 1946, a patente original do gerador tinha apenas seis anos restantes antes da expiração, sem que ainda houvesse royalties gerados.[52] O fracasso em licenciar a patente preparou o terreno para uma nova ideia: uma spin-off universitária.[53]

Trump propôs formar uma nova empresa para fabricar e vender aceleradores eletrostáticos.[54] No final de 1946, co-fundou a High Voltage Engineering Corporation (HVEC) com Van de Graaff e Denis Robinson.[55][56] Trump atuou como Diretor Técnico e Presidente do Conselho, Robinson como Presidente, e Van de Graaff como Cientista Chefe.[57][58] A American Research and Development Corporation, pioneira do capital de risco institucional, forneceu o financiamento inicial da empresa; Van de Graaff detinha uma participação acionária de 13%.[59] A HVEC foi a primeira empresa organizada com o propósito expresso de fabricar aceleradores de partículas.[35] Van de Graaff passou a acreditar que poderia contribuir mais efetivamente para a física nuclear melhorando a tecnologia de aceleradores do que conduzindo experimentos ele mesmo.[18]

Van de Graaff com Trump, Robinson e o primeiro modelo tandem

No início da década de 1950, Van de Graaff reconheceu que aceleradores de extremidade única não podiam exceder facilmente seis milhões de volts e tornou-se um defensor dos aceleradores tandem.[16] Embora o princípio tandem não fosse novo, Van de Graaff convenceu a HVEC a desenvolver máquinas comerciais.[60] Em 1956, os Chalk River Laboratories encomendaram o primeiro acelerador tandem produzido comercialmente, o EN tandem. Na década seguinte, a HVEC desenvolveu quatro modelos maiores e de maior tensão.[60][61] Entre 1958 e 1973, a empresa enviou 55 aceleradores tandem para laboratórios em todo o mundo.[61]

Em 1960, Van de Graaff renunciou ao MIT para se tornar Cientista Chefe em tempo integral da HVEC.[11][18] Dentro da empresa, os colegas o consideravam seu "chefe espiritual e científico."[58] Suas ideias técnicas foram registradas por anos antes de sua morte para preservar o que Robinson chamou de seu "ímpeto." Um laboratório de pesquisa com seu nome, concebido como um presente de aniversário, foi concluído em 1967, ano em que faleceu.[62]

Van de Graaff insistiu em máquinas de tensão cada vez maior, às vezes contra o julgamento de colegas preocupados com a viabilidade comercial.[62] Robinson descreveu mais tarde seu papel gerencial como distinguir entre as ideias de Van de Graaff que eram "tão avançadas que não se podia financiá-las" e aquelas com perspectivas realistas.[62] No verão de 1966, Van de Graaff dirigiu um programa de testes que acelerou íons de iodo a aproximadamente 200 MeV usando múltiplas retiradas de elétrons.[63] Ele imaginou o que chamou de "pouso suave nuclear" — projetar um núcleo de urânio contra outro com energia suficiente para que os dois se alcançassem com excitação mínima.[64]

Na época de sua morte, os produtos da HVEC estavam em uso em laboratórios de pesquisa física e hospitais em mais de 30 países, com mais de 500 geradores operando em todo o mundo.[18][55]

Invenções

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Gerador de Van de Graaff

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Van de Graaff construiu seu primeiro modelo funcional em Princeton em 1929 usando uma lata, uma fita de seda e um pequeno motor.[65] O dispositivo produzia 80 kV, limitado apenas pela descarga corona das bordas da lata.[65] Em sua busca por material adequado para a correia, Van de Graaff visitou lojas de chapéus locais em busca de seda pura; em uma loja, começou "calmamente a atear fogo a uma amostra para determinar se era pura ou 'carregada' com sais de estanho."[9]

O gerador funciona usando uma correia isolante motorizada para transportar carga elétrica para o interior de uma esfera metálica oca; como a carga reside na superfície externa, ela se acumula para produzir potenciais muito superiores à tensão da fonte. Por exemplo, o gerador de Round Hill de Van de Graaff usava esferas de alumínio duplas de 4,6 m (15 ft) montadas em colunas isolantes de 7,3 m (24 ft) e alcançava 5,1 megavolts entre os terminais.[29]

Ao longo de sua vida, Van de Graaff refinou o gerador para aumentar sua tensão e torná-lo comercialmente útil. Trabalhando com Trump e Buechner durante a Segunda Guerra Mundial, Van de Graaff desenvolveu a configuração de eletrodo de campo uniforme para tubos de aceleração, que melhorou a qualidade do feixe e tornou possível a construção de máquinas confiáveis de múltiplos MeV. Geradores posteriores foram encerrados em tanques pressurizados preenchidos com gases dielétricos como nitrogênio ou hexafluoreto de enxofre, o que aumentava a capacidade de tensão enquanto reduzia o tamanho.[8]

Aceleradores tandem de Van de Graaff, que a HVEC começou a fabricar em 1958, usam troca de carga para multiplicar a energia da partícula: íons negativos são acelerados em direção a um terminal positivo de alta tensão, têm seus elétrons removidos para se tornarem íons positivos e são então acelerados novamente ao sair. Esta configuração efetivamente dobra a energia obtida a partir de uma dada tensão terminal. Van de Graaff considerou o sucesso comercial do tandem como a abertura de uma nova era para a física da estrutura nuclear.[16]

Transformador de núcleo isolante

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No final da década de 1950, Van de Graaff inventou o transformador de núcleo isolante (ICT), que gera corrente contínua de alta tensão usando fluxo magnético em vez de uma correia de carregamento eletrostático.[16][8][n 3] O conceito baseou-se em sua observação décadas antes na Alabama Power Company de que circuitos magnéticos eficientes poderiam tolerar lacunas maiores do que a engenharia convencional assumia.[8] Van de Graaff considerou esta invenção um esforço maior do que o gerador original.[64]

Van de Graaff solicitou uma patente para um ICT monofásico em 1957, que foi concedida em 1965.[66] Roy Emanuelson, um engenheiro da High Voltage Engineering Corporation, melhorou o design com uma versão trifásica que se mostrou comercialmente viável; patenteada em 1966.[67] Quando a HVEC saiu do negócio de aceleradores em 1983, a tecnologia ICT foi adotada por várias empresas sucessoras, incluindo Cryovac, Vivirad, Nissin-High Voltage e Wasik Associates.[67][68]

Enquanto o gerador de Van de Graaff transporta carga mecanicamente em uma correia para acumular potencial eletrostático, o ICT eleva a tensão através de uma série de estágios de transformador acoplados magneticamente, com retificadores em cada estágio convertendo a saída em corrente contínua. Isso limita o ICT a tensões mais baixas — tipicamente 300 keV a 2,5 MeV — mas permite correntes de feixe muito mais altas do que as máquinas carregadas por correia podem sustentar.[69] Como podia produzir corrente contínua mais alta em tensões mais baixas, o ICT encontrou aplicações no processamento industrial por radiação — principalmente na reticulação de isolamento de fios e cabos, tubos termorretráteis e filmes para embalagens de alimentos — e como fonte de alimentação para aceleradores tandem maiores.[35][67][8]

Morte

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A última aparição pública de Van de Graaff foi em 5 de outubro de 1966, na dedicação do acelerador tandem MP no Laboratório de Estrutura Nuclear Wright da Universidade de Yale.[70] Na cerimônia, relembrou suas primeiras experiências em Paris e suas conversas de 1926 com Robert Oppenheimer em Leiden sobre espalhamento de prótons e aceleradores eletrostáticos.[12]

Na manhã de 16 de janeiro de 1967, Van de Graaff sofreu um ataque cardíaco fatal em sua casa em Lexington, Massachusetts.[18][64] Morreu no Massachusetts General Hospital em Boston aos 65 anos.[36] Deixou sua esposa Catherine e dois filhos, John e William.[64][36]

Após os obituários de Van de Graaff se espalharem amplamente, a banda de rock progressivo Van der Graaf Generator adotou suas contribuições técnicas como seu nome (apesar dos erros de grafia).[71]

A cratera Van de Graaff no lado oculto da Lua tem seu nome em sua homenagem.

Reconhecimento

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Associações

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País Ano Instituto Tipo Ref.
 Estados Unidos 1934 American Physical Society Membro (Fellow) [72]
 Estados Unidos 1935 Academia Americana de Artes e Ciências Membro [73]

Prêmios

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País Ano Instituto Prêmio Citação Predefinição:Reference column heading
 Estados Unidos 1936 Franklin Institute Medalha Elliott Cresson "Gerador eletrostático de alta tensão" [74]
 Estados Unidos 1945 U.S. Navy Bureau of Ordnance Prêmio de Desenvolvimento de Armamento Naval [50]
 Reino Unido 1947 Institute of Physics Medalha e Prêmio Duddell [75]
 Estados Unidos 1966 American Physical Society Prêmio Tom W. Bonner "Por suas contribuições e desenvolvimento contínuo do acelerador eletrostático" [76]

Obras

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Artigos em periódicos

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  • Van de Graaff, Robert J. (1929). «The Mobility of Ions in Gases». Nature. 124 (3114): 10–11. Bibcode:1929Natur.124...10V. doi:10.1038/124010b0 
  • Van de Graaff, Robert J. (1931). «A 1,500,000-volt Electrostatic Generator». Physical Review. Proceedings of the American Physical Society. 38: 1919–1920. doi:10.1103/PhysRev.38.1915 
  • Van de Graaff, Robert J.; Compton, Karl T.; Van Atta, Lester C. (1933). «The Electrostatic Production of High Voltage for Nuclear Investigations». Physical Review. 43 (3): 149–157. Bibcode:1933PhRv...43..149V. doi:10.1103/PhysRev.43.149 
  • Van Atta, Lester C.; Northrup, Doyle L.; Van Atta, Chester M.; Van de Graaff, Robert J. (1936). «The Design, Operation, and Performance of the Round Hill Electrostatic Generator». Physical Review. 49 (11): 761–776. Bibcode:1936PhRv...49..761V. doi:10.1103/PhysRev.49.761 
  • Van Atta, Lester C.; Northrup, Doyle L.; Van de Graaff, Robert J.; Van Atta, Chester M. (1941). «Electrostatic Generator for Nuclear Research at M.I.T.». Review of Scientific Instruments. 12 (11): 534–545. doi:10.1063/1.1769794 
  • Van de Graaff, Robert J.; Trump, John G.; Buechner, William W. (1947). «Electrostatic generators for the acceleration of charged particles». Reports on Progress in Physics. 11: 1–18. doi:10.1088/0034-4885/11/1/301 
  • Trump, John G.; Van de Graaff, Robert J. (1948). «Irradiation of biological materials by high energy roentgen rays and cathode rays». Journal of Applied Physics. 19 (7): 599–604. Bibcode:1948JAP....19..599T. doi:10.1063/1.1698178 
  • Van de Graaff, Robert J.; Trump, John G. (1949). «The secondary emission of electrons by high energy electrons». Physical Review. 75 (1). 44 páginas. Bibcode:1949PhRv...75...44T. doi:10.1103/PhysRev.75.44 
  • Van de Graaff, Robert J. (1960). «Tandem Electrostatic Accelerators». Nuclear Instruments and Methods. 8 (2): 195–202. Bibcode:1960NucIM...8..195V. doi:10.1016/S0029-554X(60)80006-7 
  • Van de Graaff, Robert J.; Rose, Peter H.; Wittkower, Andrew B. (1962). «High-Voltage Acceleration Tube Utilizing Inclined-Field Principles». Nature. 195 (4848): 1292–1293. Bibcode:1962Natur.195.1292V. doi:10.1038/1951292a0 

Patentes

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  • US1,991,236 – "Electrostatic Generator" (1931)
  • US2,024,957 – "Electrical Transmission System" (1932)
  • US2,194,839A – "Method of and apparatus for electrostatically generating direct current power" (1937, com John G. Trump)
  • US2,767,324A — "Apparatus for neutron detection" (1953)
  • US2,945,141A — "Unidirectional high-voltage generator" (1956)
  • US2,922,905 — "Apparatus For Reducing Electron Loading In Positive-Ion Accelerators" (1958)
  • US3,187,208 – "High Voltage Electromagnetic Apparatus Having An Insulating Magnetic Core" (1961)
  • US3,239,702 — "Multi-Disk Electromagnetic Power Machinery" (1960)
  • US3,308,323 – "Inclined field High Voltage Vacuum Tubes" (1962)
  • US3,323,069 – "High Voltage Electromagnetic Charged-Particle Accelerator Apparatus Having An Insulating Magnetic Core" (1965)

Notas

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  1. ↑ Apesar de grafias variantes em algumas autoridades, o biografado publicou apenas como "Van de Graaff". Esta forma americanizada ("Van" maiúsculo, "ff" duplo) difere das convenções holandesas. O guia de estilo do AIP usa "Van de Graaff", assim como os obituários.[1]
  2. ↑ Van de Graaff mais tarde confidenciou a colegas que queria incluir na carta sua crença de que quantidades úteis de energia nuclear poderiam ser liberadas pela desintegração do urânio ou tório, mas "sentiu que Compton acharia isso ousado demais."[16]
  3. ↑ Embora a patente de Van de Graaff use "insulating" (isolante), o dispositivo também é comumente chamado de "transformador de núcleo isolado"; ambos os termos aparecem na literatura técnica.

Referências

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  1. ↑ AIP Style Manual (PDF) 4th ed. [S.l.]: American Institute of Physics. 1990. p. 37
  2. 1 2 3 Graham & Young 2004, p. 463.
  3. ↑ «Van de Graaff History». Jemison-Van de Graaff Mansion (site oficial). Consultado em 10 de julho de 2010. Cópia arquivada em 6 de fevereiro de 2009
  4. ↑ Graham & Young 2004, p. 463-464.
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  76. ↑ «Tom W. Bonner Prize in Nuclear Physics». www.aps.org. Consultado em 18 de fevereiro de 2015

Citações

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Ligações externas

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