Sir Owen Willans Richardson non si limitò a studiare fisica. Ha contribuito a costruire un motore che ha alimentato il 20° secolo. Nato a Dewsbury, nello Yorkshire nel 1879, trascorse la vita studiando il comportamento degli elettroni. La sua ricerca sul perché il metallo caldo emette particelle ha portato direttamente all’invenzione del tubo a vuoto. Senza questa scoperta, le prime radio, televisori e computer che hanno definito la vita moderna non esisterebbero.
Si laureò al Trinity College di Cambridge nel 1900. Lì studiò con J.J. Thomson al Laboratorio Cavendish. Il rapporto è formativo. Thomson stesso scoprì l’elettrone. Richardson ha preso questa astrazione e ha capito come controllarla.
Dimostrare la fonte dell’emissione di elettroni
Gli inizi del 1900 furono un periodo turbolento per la fisica. Gli scienziati sapevano che l’elettricità poteva fluire attraverso il gas, ma non comprendevano appieno come funzionassero i tubi a vuoto. Alcuni ricercatori ritengono che quando il metallo viene riscaldato all’interno del tubo, le molecole dell’aria o del gas circostanti rilasciano effettivamente particelle caricate elettricamente. Questo è un presupposto ragionevole. L’aria è lì. Il caldo c’è. La corrente era lì.
Richardson ha dimostrato che si sbagliavano.
Nel 1911 dimostrò in modo conclusivo che gli elettroni non provengono dall’aria circostante, ma dal metallo caldo stesso. Questo è un cambiamento fondamentale nella comprensione dell'”emissione termoionica”. Ciò dimostra che il solo calore può rilasciare elettroni dal reticolo metallico.
L’equazione che ha cambiato la tecnologia
Nello stesso anno propose una formula matematica per spiegare questo fenomeno. La velocità di emissione degli elettroni è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta del metallo. Questa è chiamata legge di Richardson o equazione di Richardson-Dushman.
Perché questo è importante oggi?
Questa equazione consente agli ingegneri di progettare tubi a vuoto migliori. Ciò fornisce un modo prevedibile per controllare il flusso di elettroni. Fino ad allora, lo sviluppo dei tubi a vuoto era stato frutto di una serie di tentativi ed errori. La legge di Richardson ha permesso di calcolare esattamente quanta corrente produrrebbe un filamento riscaldato ad una data temperatura. Questa precisione ha accelerato di decenni lo sviluppo dell’elettronica.
Da Princeton al King’s College
La carriera accademica di Richardson progredì rapidamente. Divenne … tra il 1906 e il 1913 professore di fisica all’Università di Princeton. Tornò in Inghilterra nel 1914 e prese un posto al King’s College di Londra. Divenne professore di fisica e dieci anni dopo direttore di ricerca.
Si ritirò nel 1944. A quel punto il mondo era cambiato. I tubi a vuoto che ha contribuito a teorizzare hanno contribuito a creare comunicazioni globali. Nel 1939 fu nominato cavaliere per il suo lavoro a favore della scienza.
Premio Nobel ed eredità
Ricevette il Premio Nobel per la fisica nel 1928. Il premio era incentrato sulla sua ricerca sull’emissione di elettroni dai metalli caldi. Questo è il “principio base” della tecnologia dei tubi a vuoto.
I tubi a vuoto sono ormai in gran parte obsoleti nell’elettronica di consumo, sostituiti da transistor a stato solido. Ma il principio resta. Comprendere come il calore influisce sul movimento degli elettroni rimane importante per l’elettronica ad alta potenza, i componenti aerospaziali e alcuni tipi di sensori.
Richardson morì ad Alton, Hampshire nel 1959
