Na novomeškem rotovžu sta župan Gregor Macedoni in predsednik društva Machova dediščina pod Gorjanci Marjan Hren danes spregovorila o delu in življenju nemškega fizika Ernsta Macha in njegovi povezavi z družino Mach, ki je bivala na Velikem Slatniku v Novem mestu.
Med 19. in 21. majem 2016 bo društvo svoje izsledke predstavljalo na 7. Mednarodnem simpoziju o industrijski dediščini, ki bo potekal na Reki na Hrvaškem. Simpozij bo posvečen bo 150. obletnici izuma Luppis-Whitehead torpeda, ki je bil izdelan v reški tovarni Torpedo. V Torpedu je deloval tudi Ernst Mach, ki je tam izvajal poskuse s fotografiranjem nadzvočne hitrosti. Letos obeležujemo 100. obletnico njegove smrti.»O Machovi družini je bilo doslej bolj malo znanega, zato smo veseli, da je v zadnjih letih zaživelo društvo Machova dediščina pod Gorjanci, ki ohranja zapuščino družine in svoje znanje prenaša na mlajše generacije. Novo mesto s to temo povezuje tudi industrijska dediščina Ernsta Macha, najvidnejšega predstavnika družine. Identiteta Novega mesta je namreč močno prepletena z gospodarsko uspešnostjo, zgrajeno tudi na bogati industrijski dediščini, ki jo v zadnjem času turistično izpostavljamo. Zato smo z veseljem podprli delovanje društva in njihovo udeležbo na reškem simpoziju,« je uvodoma dejal župan Mestne občine Novo mesto Gregor Macedoni.
Znanstvenik, fizik in filozof Ernst Mach je študiral matematiko, fiziko in filozofijo, iz fizike je leta 1860 tudi doktoriral. Poučeval je na Dunaju, v Gradcu in Pragi. Zasnoval je prvo uporabo bliskovitega fotografiranja nadzvočnih izstrelkov, ki jo je zanj izpeljal Korošec Peter Salcher. Odkril je valovno čelo, ki nastopi pri gibanju teles z nadzvočno hitrostjo, po njem pa se imenuje Machovo število, ki ga najpogosteje uporabljamo za opisovanje hitrosti letal (1 Mach je hitrost zvoka). Svoje poskuse je Ernst Mach pogosto načrtoval med počitnicami in delom na posestvu na Velikem Slatniku, ki ga je oče Johann Mach kupil leta 1862. Ernst je ob selitvi družine ostal na Dunaju. Johann Mach je bil izobražen humanist in poznavalec naravoslovja in je sinu pomagal tako s poznanstvi kot nasveti. V Velikem Slatniku je med drugim gojil japonske sviloprejke, ki so se od tu naselile po celotni Sloveniji in širše po Evropi. Z Machovo zapuščino je bila leta 1892 ustanovljena gospodinjska šola v Šmihelu, ena prvih šol, ki je bila namenjena izobraževanju dolenjskih deklet
Marjan Hren, predsednik društva Machova dediščina pod Gorjanci, je izpostavil, da na reški simpozij odhaja z namenom, da predstavi družino Mach in kraje, kjer so živeli: »Naj ljudje vedo, kje je živela družina Mach in kam je hodil počitnikovat in delat Ernst Mach, znanstvenik svetovnega formata. Prav je, da se ohrani njihova bogata dediščina in da se jo ljudem ustrezno predstavi.« Društvo je lansko leto na Velikem Slatniku v ta namen uredilo Machovo učno pot. Pot je dolga 6,8 km in poteka od Malega Slatnika proti Velikemu Slatniku, kjer je stala graščina družine Mach. Med drugim vključuje ogled Machovega hriba, kjer je Johann Mach gojil sviloprejke in obisk družinskega groba. Marjan Hren je pred kratkim izdal tudi knjigo Slatenska dolina in Machova dediščina pod Gorjanci, v kateri popisuje svoja dognanja. Med 19. in 21. majem 2016 jo bo predstavil na 7. Mednarodnem simpoziju o industrijski dediščini na Reki.
Prva fotografiranja nadzvočnih izstrelkov sina graščaka spod Gorjancev za snemanje sodobnih plazemskih turbulenc v magnetronu
(ob stoletnici smrti Ernsta Macha)
Povzetek
Pred stoletjem umrli A.Ettingshausenov študent Mach je zasnoval prvo uporabo bliskovitega fotografiranja nadzvočnih izstrelkov, ki jo je zanj izpeljal K.Robidov, S.Šubicov in A.Toeplerjev študent Peter Salcher. Robida je bil pionir naprševanja kovin, Ettingshausen in Toepler pa sta razvijala sodobno znanstveno fotografiranje. Oba dosežka kaže danes uporabiti pri fotografiranju zapletenih plazemskih turbulenc med naprševanjem tankih plasti z magnetronom.
Uvod
Tako naprševanje kovin kot bliskovita fotografija ultrazvočnih izstrelkov sta bili v svojih začetkih tesno povezani s Slovenci preko Stefanovega in Salcherjevega gimnazijskega profesorja razrednika Robide in Machovega očeta veleposestnika v Velikem Slatniku. Združitev obeh dosežkov s sodobnim ultra-hitrim snemanjem turbulenc plazme ob naprševanju z nekoč za radarje Druge svetovne vojne razvitim magnetronom morda znova obeta pomembno Slovensko udeležbo.
Machovi med metulji iz Velikega Slatnika
Pred 130 leti je januarja 1886 ugledni praški fizik Ernst Mach pisal deset let mlajšemu profesorju fizike z reške vojaške Pomorske akademije Korošcu Petru Salcherju. Dotlej se nista poznala, vendar je Ernst nujno potreboval Petrovo pomoč. V čem je bil problem, ki je krepko zaznamoval naš vsakdan?
Na prvi Mednarodni razstavi elektrike v Parizu oktobra leta 1881 je Mach iščoč nove eksperimentalne izzive nadvse pozorno poslušal predavanje stalnega svetovalca belgijske vojaške šole Louisa Henrija Friderika Melsensa (1814-1886) o razcefranih strelnih ranah ljudi in konj, še posebej akutnih pri žrtvah Francozov, ki so svojim žrtvam zavdali s tisti čas najhitrejšimi nadzvočnimi izstrelki. Melsens je predpostavil že leta 1872, takoj po Prusko-Francoski vojni, da razdejanje v ranjenčevem tkivu povzroča stisnjeni zrak, ki ga izstrelek poriva pred seboj. Seveda je Melsens izhajal zgolj iz pregledovanja delcev ubogih tarč in ne iz fotografskega pregleda dogajanja, ki mu tisti čas še ni bilo na voljo. Ernst pa je bil drugačne baže mož, saj se je že kot študent seznanil s fotografskimi postopki pri svojemu učitelju oficirskemu sinu Andreasu baronu Ettingshausenu, ki je svoj čas študiral na Bombardirski dunajski šoli pri nasledniku-učencu prezgodaj preminulega Jurija barona Vege, stotniku Ignacu Lindnerju. Ettingshausen je uporabljal L. Daguerrov (1787-1851) postopek in je leta 1840 prvi posnel fotografije skozi mikroskop, Ettingshausnov pomočnik pa je bil njegov zet kristalograf Josef Grailich. Mach je bil prevzet, tako da je vneto fotografiral v službi, predvsem pa med počitnicami pri svojih starših in treh mlajših sestrah v Velikem Slatniku pod Gorjanci, 5 km južno od Novega mesta; najmlajša sestra Vilhelmina se je po materini smrti sicer nekoliko potepla s postavnim domačim hlapcem, kar je Janez Trdina spretno priredil v svojo povest Zakleti oreh. Med dolenjskimi počitnicami je Ernst pogosto snoval svoje poskuse, ki jih je nato s pridom kazal po vsem svetu. Marsikaj mu je sproti svetoval oče, domiselni slatniški »graščak« Johan Nepomuk Mach (1805-1879), ki je svoj čas študiral na Karlovi univerzi v Pragi in je vedoželjnega Ernsta v najstniških letih poučeval kar doma. Leta 1840 je Johann postal lastnik velike posesti v Marchfeldu v Spodnji Avstriji med Dunajem in Bratislavo, tako da je zvedavi Ernst odraščal na podeželju. V času Ernstovega rojstva je bil Johann Mach v Brnu vzgojitelj otrok barona Bretona in Josephine rojene Lanhaus (The Monist, 22), pozneje pa je skrbel za znanje otrok poznejšega notranjega in šolskega ministra v prevratnih letih 1848-1849 Franza Serapha Stadiona grofa Warthausen (1806-8. 6. 1853) in Kunigunde. Ded je bil Joseph Mach. Ded po materini strani, oče Ernstove matere Josephe Lanhaus, Wenzl Lanhaus je projektiral ceste, sam Ernst pa je študiral 3 leta in maturiral pri piaristih na nekdanji moravski ne-jezuitski gimnaziji Kremsier (Kroměříž) pri učitelju naravoslovja F.X. Wesselyju.
Kljub vsej spretnosti pa oče in sin Mach pod Gorjanci nikakor nista mogla rešiti eksperimentalne plati Melsensove balistike, saj se fotografiranje valovnega čela izstrelka v zraku nikakor ni hotelo posrečiti. Ernst je opravil številne poskuse tako v Slatniku, kot v Pragi, a videlo se ni prav nič obetavnega na dragih fotografijah, ki jih je že v Ernstovih najstniških letih na Bledu dopolnjeval izumitelj Janez Puhar. Ernst je sumil, da so njegovi izstrelki prepočasni in ne dosegajo nadzvočne hitrosti; svitalo se mu je namreč, da je prav visoka hitrost s prebojem zvočnega zidu odgovorna za strahovite rane hitrih francoskih izstrelkov in ne zgolj stisnjen zrak iz Melsensovih domnev. Ernst in njegov oče sta večkrat premlevala okoliščine, saj je oče dobro poznal poldrugo leto starejšega praškega profesorja med letoma 1835-1847 Christiana Dopplerja, ki je leta 1842 pred praško Kraljevo družbo predstavil znameniti Dopplerjev efekt, seveda znan pod tem imenom komaj pozneje. Ernst je po očetovem pripovedovanju sprejel domiselnega Dopplerja za svojega idola, čeravno je Doppler umrl prehitro, da bi Mach lahko študiral pri njemu na Dunaju; tam je Dopplerja nadomestil Ettingshausen. Ernst se seveda ni dal motiti in je leta 1859/60 v svojem prvem samostojnem delu po Ettingshausenovem nasvetu dokazal ravno Dopplerjevo teorijo spreminjanja frekvence zvoka in svetlobe gibljivih izstrelkov, ki ji je nasprotoval dunajski univerzitetni profesor matematike strokovnjak za optiko, nekoliko samosvoj Madžar Josef Petzval. Leta 1873 je Ernst objavil knjigo o Dopplerjevih optično-akustičnih poskusih s katero se je pošteno oddolžil svojemu idolu za številne navdihe.
Ernstova sestra Wilhelmina Mach je imela razmerje z domačim hlapcem, zato je prišel v Slatnik v 1870ih letih tudi fizik Ernst, da je kot avtoriteta v družini pomagal razvozlati težave ovdovelemu slabovidnemu osiromašenemu očetu. Pot v Veliki Slatnik ni bila enostavna, železnica je bila le v Krškem in Grosupljem. Oče Johan je na starost oslepel. Mati Josephine je umrla 10 let pred možem, torej še pred Wilhemininimi težavami oziroma vzporedno z njimi. Posest v Slatniku je po Johannovi smrti 1879 prevzel Tadej Merk (1811-1911), predsednik Trgovske zbornice na Dunaju in Ernstov stric, poročen s teto Ernsta Macha. Po očetovem pogrebu od leta 1880 dalje Ernst bržkone ni bil več pogosto v Slatniku, tudi ne med obiski pri Salcherju na Rijeki leta 1886/87, saj bi bila pot zaradi slabih železniških zvez razmeroma neugodna, čeravno zračna razdalja ne presega 75 km.
Obema Machoma je bilo kmalu jasno, da zagati z nadzvočno balistiko ne bosta prišla do dna brez sodelovanja vodilnih habsburških vojaških krogov, ki so edini imeli dostop do dovolj hitrih izstrelkov, svoje izsledke pa so pogosto držali v tajnosti. Potrebovala sta zveze z visokimi častniki in izbira je naravno padla na najbližje, saj so 75 km južneje v Rijeki leta 1853 začeli z delom v poznejši Torpedofabrik, naslednje leto 1854 pa so ustanovili cesarsko kraljevo vojaško pomorsko Akademijo. Rijeka je bila tradicionalno povezana s Kranjsko in v času Ernstovega deda celo formalno njen del, sedaj pa je urno napredovala kot poglavitna luka ogrske polovice monarhije, podrejena neposredno Budimpešti. Na reški vojaško-pomorski Akademiji je matematiko in hidrografijo predaval prezgodaj umrli dr. Albrecht Wenzel pl. Tegetthoff (1841 Gradec-22. 7. 1871), najmlajši brat vrhovnega poveljnika habsburške mornarice viceadmirala zmagovalca pri Visu Mariborčana Wilhelma pl. Tegetthoffa (1827 Maribor-7. 4. 1871). Sin upokojenega pehotnega majorja Franza Karla Gabrijela (1790-1858), Albrecht, je študiral na plemiški Terezijanski akademiji na Dunajski filozofski fakulteti. Takoj po doktoratu je komaj štiriindvajsetleten objavil učbenik za računanje. Ernstov mlajši prijatelj Gulio Peterin (Julije, Juluis, * 1846) je maturiral na reški gimnaziji leta 1854/55 in je nato, po končanem študiju, na Reški vojaško-pomorski akademiji predaval navtiko od leta 1861 do leta 1893 ali celo 1897. Objavljal je pri dunajski akademiji, tako kot sam Ernst Mach. Na ta način je pregnani Mach uporabil skupnega prijatelja reškega domačina Peterina za zvezo, da je lahko na profesorja fizike reške vojaško-pomorske akademije Petra Salcherja naslovil pismo s prošnjo za postavitev poskusov primernih za fotografiranja nadzvočnih izstrelkov v novi reški tovarni torpedov.
Peterinovo posredovanje je bilo ključno za sam začetek dela, če je Ernst hotel preveriti domneve pravkar umrlega balistika Melsensa o udarnem valu pred nadzvočnim izstrelkom. Ernst je imel idejo, Peter pa samo tedanjim vojaškim krogom prihranjene možnosti za eksperimentiranje. Ernst in Peter se namreč za čuda še nista osebno poznala: Ernst je nehal predavati na univerzi v Gradcu tik preden se je tja vpisal desetletje mlajši bruc Peter leta 1868/69. Na dunajski električni razstavi pod znanstveno-tehniškim vodstvom Jožefa Stefana sta svoje izume resda razstavljala v sosednjih paviljonih, vendar se tudi tedaj nista osebno srečala. Sedaj pa je bil čas, da zamudo popravita. Čeravno tega takoj v prvem pismu 25. 1. 1886 ni izpostavil, je Ernst seveda dobro vedel, da je njegove eksperimentalne zamisli mogoče sprovesti zgolj v reški tovarni torpedov, ki sta jo leta 1875 kupila Anglež Robert Whitehead (1823-1905) in njegov zet; preimenovala sta jo v Torpedofabrik Whitehead & Comp. Leta 1878 so v tovarno prišli podpisovati pogodbe predstavniki vlad osemnajstih držav vključno s pedantnimi Japonci, leta 1881 pa so z Rijeke že izvažali torpede po vsem svetu. Leta 1889 so prvotni kaliber 356 mm povečali še na 381 mm, 450 mm in 533 mm in tako presegli polmetrsko limito; leta 1892 pa so osnovali še podružnico v mestu Weymouth blizu Bostona v ZDA, da bi se izognili ameriškim uvoznim dajatvam. Ernstovemu očetu s slatniškega gradu pod Gorjanci napredek tovarne v bližnji Rijeki seveda ni ostal skrit, zato je sinu svetoval, naj se poveže z reškimi vojaškimi strokovnjaki; oče Johann je žal kot vdovec v Velikem Slatniku preminil že konec leta 1879 in tako ni dočakal sinovih nadzvočnih balističnih uspehov. V Velikem Slatniku je med drugim gojil velikanske metulje jamamaje, ki še dandanes letajo naokrog po Sloveniji, vendar zaenkrat še globoko pod nadzvočno hitrostjo.
Robidov študent Salcher v tovarni torpedov na Rijeki
Peter Salcher se morda ni strinjal z vsemi Ernstovimi pozitivističnimi ali celo ateističnimi idejami, ki so vzdignile mnogo prahu onih dni in celo Lenina napeljale k pisanju knjige proti Machu in njegovim ruskim zagovornikom. Toliko bolj pa je Petru godil Ernstov sloves starejšega fizika izkušenega v domiselnih poskusih. Zato si ni dal dvakrat reči. Povezal se je s starejšim sinom in solastnikom lastnika tovarne torpedov Johnom Whiteheadom (1854 Trst-1902 Rijeka), tako da sta skupaj z Ernstom objavljala izsledke fotografiranih nadzvočnih balističnih poskusov pri dunajski akademiji od 1887 do 1890. Pomagali so jim reški fotografi in kemiki, ki prav tako niso bili od muh. Whiteheadi si bili še kako zainteresirani za rezultate, saj so termodinamični pojavi pri iztekanju zraka pod visokim tlakom reševali številne probleme poganjanja torpeda od zmrzovanja zaradi Joule-Thomsonovega širjenja do turbulenc.
Ernst je v Pragi uporabljal pištolo katere izstrelki niso prebijali zvočnega zidu in zato pričakovane nadzvočne fotografije, seveda, niso bile uspešne. Salcher je raje uporabljal puške kalibrov od 8 mm do 11 mm, ki so izstreljevale nadzvočna zrna do 530 m/s. Izstrelke so osvetljevali z električno iskro leidenske steklenice, pri fotografiranju pa so pomagali še drugi reški strokovnjaki. Streljali s v prostorih vojno-pomorske akademije, vendar bržkone ne v glavni stavbi, kjer streljanje v bojno municijo gotovo ni bilo v navadi. 24. 4. 1886 je Salcher že poslal Machu prvih šest uspelih fotografij, komaj tri mesece po Machovem začetnem predlogu. Eno prvih timskih fizikalnih raziskovanj je urno steklo, tesno navezano na tedanje vojaške potrebe. Mach je obiskal Salcherja na Rijeki in prisostvoval poskusnemu lansiranju torpeda v času velikonočnih praznikov med 22. 3. in 18. 4. 1887. Jeseni 1887 je Salcher poskuse nadaljeval v Puli. V tamkajšnji vojaški bazi je deloval zdravnik visok mornariški častnik Jožef Potočnik (* 1841 Zgornji Razbor pri Slovenjem Gradcu-1894 Pula), ki se je vojskoval pri Visu pod Tegetthoffovim poveljstvom in postal general; bil je oče izumitelja geostacionarnega satelita inženirskega stotnika Hermana Potočnika-Noordunga (1892 Pula-1929). V Puli je služboval mornariški častnik Karel Jožef baron Codelli (1846-1878 Pula), po maturi leta 1894 do leta 1897 pa je tam delal tudi njegov sin, častnik vojne mornarice izumitelj televizije Anton baron Codelli (1875-1954) s Kodeljevega. Vsekakor si lahko mislimo, da je pri poveljstvu habsburške vojne mornarice v Puli kar mrgolelo od novih tehniških idej, tudi slovenskih. Salcher je v Puli streljal s topom kalibra 90 mm s hitrostjo 448 m/s, Ernst Mach in njegov starejši sin študent medicine Ludwig pa sta fotografirala v tovarni Krupp v Meppenu pri Hannoverju z izstrelki 40 mm pri 670 m/s, ki so tako dosegali kar dva Macha - seveda se je enota Mach uveljavila komaj pozneje, prav nič pa ne bi škodilo, če bi jo imenovali po prav tako zaslužnem Salcherju.
Mach je ugotovil, da Melsens ni imel povsem prav, saj neznosnih ran ni povzročal stisnjeni zrak porivan pred izstrelkom in prav tako ne zrak za izstrelkom, ki si ga je svoj čas zamišljal Aristotel; poglavitni sta bili hitrost in oblika zrna. Prav tako je Mach sedaj lahko pojasnil, zakaj so na bojnem polju pok izstrelka slišali dvakrat; prvi od zvokov je namreč izviral iz preboja zvočnega zidu, ki je odtlej začel igrati važno vlogi v fiziki hitrih gibanj. Mach je postal znan, celo priljubljen; njegove in Salcherjeve fotografije nadzvočnih izstrelkov so objavljali tudi poljudni časopisi. Seveda pa je bil Machov stari nasprotnik Jožef Stefan še mnogo mogočnejši in je zlahka nastavil Boltzmanna in druge svoje somišljenike podpornike kinetične teorije na domala vse pomembne profesorske položaje v Habsburški monarhiji, podobno kot se je stoletje poprej posrečilo Boškovićevim zagovornikom točkastih središč sil kot svojevrstnim prednikom Stefanovih atomistov. Machovi dvomi v obstoj atomov so bili slej-ko-prej v prepričljivi manjšini, kar pa ni vplivalo na njegov uspešen eksperimentalni ndvojec s Salcherjem. Razen Ernsta Macha, ki je kasneje premislil glede atomov, so vsi dunajski diplomanti sledili Ettingshausenu in Stefanu. Dunajsko izobraževanje v Stefanovih časih je bila drugačna pot do uspeha v primerjavi s potmi jezuitov, toda dosegli so podobne rezultate. Ta rezultat je bil hitra potrditev podobne ideje v fiziki po vsem območju habsburške monarhije. V prvem primeru so bili cilji točkasti centri Boškovićevih sil, v drugem primeru pa statistična atomistična teorija entropije.
Domiselni Salcher je zgodaj leta 1888 obrnil idejo poskusa in pustil izstrelek pri miru, nanj pa je usmeril curek stisnjenega zraka pri 250 atmosferah v reški tovarni, kjer so izdelali prve torpede leta 1866 in jih dve leti pozneje 1868 prvi na svetu vgradili v lansirne cevi ladje z imenom Gemse. O uspešnih fotografijah obrnjenega Salcherjevega poskusa je poročal Mach 19. 4. 1888 pri Dunajski akademiji. Poskusi in dopisovanje med Petrom in Ernstom so trajali do leta 1892, novo poglavje balistične vede pa je bilo napisano prav z njimi na relaciji med Prago, Velikim Slatnikom, Rijeko in Dunajem. Pota obeh uspešnežev sta se nato ločila: Salcher je bil že leta 1902 mornariški uradnik VI. ranga, visoko čislan na dvoru. Machov mlajši sin si je takoj po izjemno uspešni promociji v Göttingenu leta 1894 privoščil enega tedaj zelo modernih samomorov, ki niso obšli niti samega presvetlega prestolonaslednika Rudolfa leta 1889; štiri leta po sinovi tragediji je užaloščenega očeta Ernsta zadela kap zaradi katere je ohromel po desni strani. Zato je moral opustiti dunajsko filozofsko naravnano katedro, ki se je je tako veselil in je šla tako v nos Leninu in Machovemu nasledniku Ludwigu Boltzmannu skupaj z njegovo na pol slovensko soprogo. Do konca pa je Mach rad pomagal Slovencem, med drugim novomeškemu gimnazijskemu profesorju filozofije, matematike, klasičnih in živih jezikov med letoma 1897-1921 Mihaelu Markiču (M. Posavski, 1864 Kranj-1839 Ljubljana); Mihaelovo priredbo Boolove algebre objavljeno leta 1899, 1900 in 1914 v nemških izvestjah Novomeške gimnazije je Ernstu priporočila sestra Marija (* 1844), sicer dokaj uspešna pisateljica novel o Velikem Slatniku in Črni Gori. Kljub Machovi podpori je ljubljanski profesor France Veber (1890-1975) leta 1920 ostro kritiziral Markiča in matematično logiko nasploh.
Ernstove nadzvočne sanje spod Gorjancev so se uresničile. Zvočni zid je bil prvič namenoma prebit. Pol stoletja po njegovi smrti je prvo nadzvočno letalo Concorde poletelo s potniki dne 2. 3. 1969, vendar so po 26. 11. 2003 vseh 20 Concordovih letal »upokojili«. Podobno se je zgodilo sovjetskim nadzvočnim letalom Tupolev TU-1544, ki so letala še nekoliko hitreje vse do 2,35 Macha, vendar zgolj od 1975 do 1978. Machu bi bilo gotovo žal.
Ultra-hitre fotografije za izboljšanje naprševanja tanki plasti
Machove ultra-hitre fotografije so kmalu zaživele svoje življenje zunaj stroge balistične uporabe. Danes so med drugim nadvse pomembne za preučevanje plazme in njenih turbulenc, ki pomembno vplivajo na nanašanje nanometrskih napršenih tankih plasti. Po Grovejevem in Robidovem naprševanju kovin je Arthur Williams Wright leta 1877 v American Journal of Science objavil uspešno naprševanje številnih plasti platine, zlata, aluminija, cinka, železa in številnih drugih kovin; opisal je tudi njihovo stabilnost v atmosferi kot pogoj za uporabnost. Robida je Grovejev poskus naprševanja ponovil zgolj pet let po Groveju leta 1857 desetletje preden je postal razrednik, profesor matematike in fizike Petra Salcherja. Robidov poglavitni sodelavec Simon Šubic je bil Salcherjev profesor celotne teorijske fizike v prvem letniku Salcherjevih graških študijev potem ko je Šubic od 19. 4. 1866 do 11. 3. 1867 v Gradcu predaval fiziko družno z Ernstom Machom, ki je leta 1864 začel v Gradcu predavati matematiko. Šubic je veliko objavljal o fotografiranju v znanstvene namene, tudi v slovenskem jeziku, Robida pa je Salcherju v Celovcu že kazal svoje desetletje stare mikroskop-fotografije, verjetno dobljene po Ettingshausenovi svoj čas leta 1840 na novo izumljeni metodi. Seveda je pri Robidi pridobljeno znanje Salcher vsestransko dopolnil med graškim študijem eksperimentalne fizike ob gradnji največjega fizikalnega instituta v Habsburški monarhiji pri svojem graškem profesorju Augustu Toeplerju. Toeplerjeva tako-imenovana schlieren fotografska metoda temelječa na razlikah v gostoti zraka je postala osnova za Salcherjevo fotografiranje nadzvočnih izstrelkov na Rijeki po Machovih navodilih. Žal Toeplerja pri reških poskusih ni bilo zraven. Čeprav je bil dobrovoljen mož in Boltzmannova graška poročna priča ob poroki z napol Slovenko Jetti, ki se je najprej kot prva habsburška študentka fizike Boltzmannu domiselno pritoževala nad domnevno Toeplerjevo antipatijo, se mu je fizika morda nekoliko zamerila potem ko je ravno ob dograditvi svojega fizikalnega inštituta leta 1874 v Gradcu padel z nadstropja v pritličje in se močno poškodoval ob Božiču leta 1875.
Mach in Salcher ultrazvočne fotografije resda nista uporabila za snemanje naprševanja, sta pa veliko prispevala k obema. Njega dni je bilo naprševanje kovin namreč videti bolj kot neprijetna okvara katodnih cevi, nikakor pa ne kot industrijsko všečna panoga znanosti o materialih. Machov občudovalec Einstein se je po svoje celo nekoliko približal razvoju magnetrona, ki je danes ena najbolj obetavnih naprav za plazemsko naprševanje tankih plasti in obenem obetavno področje za raziskovanje turbulenc plazme z ultra-hitrim fotografiranjem. Einstein je bil namreč züriški izredni univerzitetni profesor med letoma 1909-1911. Njegov züriški naslednik na položaju izrednega univerzitetnega profesorja züriške univerze, leto dni mlajši Heinrich Greinacher (31. 5. 1880-1974), je razvil magnetron kot novo priložnost za meritev-izračun mase elektrona leta 1912 v Zürichu takoj po svojem prihodu na tamkajšnjo univerzo. Einstein je bil nato med letoma 1912-1914 njegov sosed kot profesor na züriški ETH. Ni pa hotel leta 1914 prevzeto dvojne profesure v Zürichu na univerzi in ETH, kar bi ga naredilo za Greinacherjevega sodelavca, potem ko sta oba doktorirala oziroma habilitirala na univerzi v Zürichu leta 1905 oziroma 1907.
Obetavne začetke magnetrona so nato prevzeli denarništvu bolj naklonjeni učenjaki onstran Atlantika. Američan Albert Hull (1880-1966) je magnetron dodelal v laboratorijih General Electrics Schenectady New York da bi zaobšel patent triode konkurenčnega podjetja Western Electrics s kontroliranjem toka z magnetnim poljem namesto z mrežico. Hill se sprva ni nameraval spuščati v zelo visoke frekvence elektromagnetnih valov, tja pa sta magnetron vsak zase zapeljala Čeh s praške Karlove univerze Avgust Žáček (1886-1961) in jenski doktorski študent Nemec Erich Habann (1892-1968) vse do giga-hertzov leta 1924. Iznajdba je cvetela med razvojem radarja v 2. svetovni vojni, še posebej v vojni za Anglijo kjer sta votlinski (cavity) magnetron leta 1940 razvijala John Randall (1905-1984) in Harry Boot (1917-1983) ob pomoči Irca Jamesa Sayersa (1912-1983) z univerze Birmingham. Njihhovo delo je usmerjal potomec izumitelja parnih strojev Jamesa Watta, Robert Alexander Watson-Watt (1892-1873); ko so ga pozneje kanadski policisti ustavili zaradi prehitre vožnje, je vzkliknil: »Če bi vedel, kaj boste počeli z mojim radarjem, ga nikdar ne bi izumil!« Pa ni pomagalo, nekaj cvenka je bilo treba vendarle izkašljati.
Industrijska uporaba milijonov magnetronov je nato šla dolga leta v prid mikrovalovnih pečic, dokler le-te niso spravile fast-food gospodinj ob dober glas. Razvita obetavna tehnika pa je urno našla nova področja uporabe ko so jo tekmeci izpodrinili tudi pri radarjih. Obetavno nanašanje nanometrskih tankih plasti napršenih z magnetronom je bilo prvič uporabljeno v 1970ih letih v sočasnih iznajdbah številnih raziskovalcev planarnega magnetrona, kjer sekundarni elektroni v procesu naprševanja in povečevanju energije elektronov na površini in ob njej priskrbijo energijo potrebno za ohranjanje razelektritve v magnetronu, ki izmenoma služi kot katoda in anoda pri srednje visokih frekvencah, visokih energijah, vendar ne visokih gostotah energije na širokih površinah. Ne-balansirani magnetron kot prvi korak k uporabi plazme za rast tankih plasti z magnetronom sta prva uporabila B. Windows in N. Savvides leta 1986, samonaprševanje z ioni same tarče pa so prvič opazili leta 1977, lociranje ionizacije v conah in samoorganiziranje v turbulencah pa so Poljak André Anders z Berkeleyja in drugi neodvisno opazili leta 2012. Ionizirani deli prispevajo k prenašanju naboja vzdolž silnic magnetnega polja s turbulentnim tokom. Golo oko vidi ionizacijski proces porazdeljen homogeno. S pomočjo Mach-Salcherjevih dedinj, hitrih CCD (ICCD) kamer, pa razločimo več svetlih območij, ki se gibljejo vzdolž vzorca. Takšna ionizacijska območja smo krstili za napere (spokes) po analogiji z podobnimi pojavi v plazmi; vzdržuje jih elektroni v kompleksnih električnih in magnetnih poljih. Hitra fotografija, seveda veliko hitrejša od Mach-Salcherjeve, je temeljno orodje za določanje narave teh turbulenc na podoben način, kot svoj čas pri Mach-Salcherjevih turbulencah udarnega vala izstrelka. Visoko-energijsko impulzno magnetronsko naprševanje (HiPIMS) kot visoko ionizirana tehnologija ima že dobre reference pri izdelovalcih tankih plasti, saj je kompatibilna z obstoječimi PVD napravami in ponuja zelo trdne prevleke in optične tanke plasti. HiPIMS uspešno nadomešča pulzno magnetno naprševanje pri veliki vršni moči (HPPMS) z povečanjem ionizacije razpršenih atomov tarče ob stokrat večji gostoti moči v primerjavi s klasičnimi postopki.
Sklep
Fotografija ujame sedanji trenutek za prihodnje rodove. Hitra fotografija ujame celo tisto, kar razmeroma okorno človeško oko sploh ne zmore zaznati. Tako naredi vidne očem povsem nevidne reči, podobno kot mikroskop ali teleskop. Svoj čas je bliskoviti posnetek razkril turbulence ob nadzvočno hitečih izstrelkih, o katerih sta se pričkala oba Macha pod Gorjanci. Jutri pa bo, kot pribito, razkril turbulentne tokove plazme za učinkovitejše naprševanje z magnetroni.
Literatura
Carus, Paul. 1911, Professor Mach and his work, The Monitor, 21/1: 21-31.
Jungnickel, Chreista; McCormmach, Russell. 1986. The now Mighty Theoretical Physics 1870-1925. The Univestity of Chicago Press 2. del.
Medica, Vladimir. 2011. Peter Salcher and Optical Research Methods. Peter Salcher & Ernst Mach (ur. Franković, Bernard; Pohl, Gerhard), Zagreb: Hazu. 309-325.
Panjan, M. et all. Plasma Sources Sci. Technol. 23 (2014).
Panjan, P., Čekada, M.Panjan, Paskvale, Kek Merl 2009 Vakuumist 29/1:.
Stiller, Wolfgang. 1989. Ludwig Boltzmann. Frankfurt: Harri Deutsch.
