Descubrimientos previos al de Niels Bohr

25 Mayo 2017

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La espectroscopia, como hemos dicho ya, tuvo un papel relevante en los descubrimientos cuánticos. Para saber algo del interior del átomo, nivel de la realidad física de nuestro mundo al que el hombre no ha llegado todavía de forma directa, no hubo más remedio que acudir a las manifestaciones (o expresiones) electromagnéticas del electrón y de otras partículas. A la labor de algunos investigadores en ese terreno anteriores pero cercanos a Rutherford y Bohr, nos referimos en este post. (Imagen de portada: FreeImages.com/jayanta behera)

Adolfo Castilla

Algo más sobre el papel de la espectroscopia

Seguir el rastro dejado por la espectroscopia es muy importante, y en ese sentido cabe mencionar, no de forma exhaustiva, por supuesto, algunos descubrimientos destacados.

El primer trabajo a citar, por ser uno de los más tempranos directamente relacionados con Niels Bohr, sería el del sueco Anders Jonas Ångström (1814 –  1874), físico y astrónomo considerado como uno de los fundadores de la espectroscopia. Nada menos que hacia 1853, es decir, 60 años antes del descubrimiento del primero de estos dos científicos, el segundo, descubrió que el átomo de hidrógeno al aplicarle una chispa eléctrica emitía luz de tres colores: roja, verde y azulada.

A `partir de ese descubrimiento, las líneas del espectro radioeléctrico comenzaron a ser utilizadas como el código de barras de cada elemento químico, es decir, como una especie de carnet de identidad. No es extraño que además de los físicos en relación con el mundo “infinitamente pequeño” del átomo, los cosmólogos empezaran a analizar las radiaciones de la luz procedente del Sol y otras estrellas, es decir, el mundo “infinitamente grande”, para determinar su composición.

También hay que tener en cuenta como antecedente, la obra del germánico, Heinrich Gustav Johannes Kayser (1853 – 1940), quien poco tiempo antes de la propuesta de Rutherford de su modelo planetario del átomo en 1911, había publicado una obra impresionante en extensión en la que recogía las líneas espectroscópicas de la mayor parte de los elementos conocidos en la época[1].

Otras aportaciones

Y hubo otros estudiosos de las radiaciones que hicieron aportaciones previas de interés. Johann Jakob Balmer (1825 – 1898), por ejemplo, un físico y matemático suizo que pasó la mayor parte de su vida en la ciudad de Basilea enseñando en una escuela de niñas, fue el autor de la fórmula que lleva su nombre, con la que relacionó las longitudes de onda de las líneas del espectro visible del hidrógeno. Fue en 1985, cuando Balmer contaba ya con 60 años de edad.

De forma al parecer independiente, varios años después, en 1888, el físico sueco, Johannes Robert Rydberg, (1854 – 1919),   elaboró la “fórmula Rydberg”, utilizada para calcular “la longitud de onda de los fotones (de luz y otras radiaciones electromagnéticas) emitidas por cambios en los niveles de energía de un electrón en un átomo”[2].

Era una formulación más general que la de Balmer y Rydberg demostró muy pronto que la fórmula del suizo era un caso particular de la suya. Estas fórmulas, en cualquier caso, dieron un enorme empujón a la espectroscopia como herramienta para descubrir el interior del átomo.

Contribuciones todavía más cercanas a la de Bohr

De forma más cercana hubo otros dos científicos que influyeron directamente en la aportación de Bohr. Fueron, el estudiante de doctorado de la Universidad de Viena, Arthur Eric Haas (1884-1941), y el matemático inglés John William Nicholson (1881 – 1955). Al primero se le ocurrió en 1910, al estudiar las radiaciones de un átomo con un solo electrón, “dar un significado electromagnético a la ley de radiación y a los cuantos elementales de Planck”[3]. El segundo, un estudioso de las radiaciones de algunas nebulosas y de la corona solar, en el tercero de tres artículos publicados ente 1911 y 1912, introdujo en sus explicaciones la constante de Planck.

Ambos, por tanto, rozaron la interpretación cuántica del interior del átomo, o lo que es lo mismo, que la utilización del funcionamiento cuántico de las radiaciones, y por extensión de la energía y la materia, aplicada al interior del átomo, no fue una idea exclusiva de Bohr. Sí lo fue su elegante descripción del átomo de Hidrógeno, al que fundamentalmente se refirió, y su solución de la estabilidad de dicho átomo sugiriendo que el electrón de este elemento químico salta de una órbita a otra en forma cuántica.

Niels Bohr elaboró con todo lo que le precedió, la teoría cuántica del átomo que ya hemos explicado y aportó interpretaciones nuevas que con el tiempo darían pie a una conexión de lo físico con otras experiencias de la vida humana como la filosófica.  A ello contribuyeron en gran manera personajes como Werner Heisenberg (1901-1976) y Wolfgang Pauli (1900-1958), Erwin Schrödinger (1887-1961), y Max Born (1882 – 1970), cuyas contribuciones veremos en los próximos posts.


[1] Brian Cox & Jeff Forshaw, El universo cuántico. Y por qué todo lo que puede suceder, sucede, Debate, Barcelona, 2014

[2] Ver, https://es.wikipedia.org/wiki/Johannes_Rydberg

[3] Ver, José Manuel Sánchez Ron, Historia de la física cuántica. El periodo fundacional (1860-1926), Segunda Edición, Drakontos, Crítica, Barcelona, 2005. Página 271.

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