El paso de la “vieja” física cuántica a la “nueva” mecánica cuántica

01 junio 2017

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En el periodo de doce años que transcurrió entre la gran aportación de Bohr de 1913 y la de Heisenberg de 1925 hubo una gran actividad investigadora en el terreno de la física cuántica. Numerosos científicos hicieron aportaciones destacadas que contribuyeron todas al desarrollo de la teoría que explica el interior de los átomos. Nos referimos en este post a algunas de ellas.

Adolfo Castilla

Evolución de los conocimientos científicos

Entre los aspectos característicos de la evolución científica se pueden mencionar tres muy destacados: a) la evolución continua de los conocimientos en áreas concretas, acelerada en algunas momentos, que tiene lugar en algunas épocas; b) el que los investigadores y descubridores de fenómenos de la naturaleza se apoyen en las aportaciones de otros, especialmente de los que los precedieron; y c) la labor individual y puntual de personajes notables que hacen posibles los grandes avances.

En la mecánica cuántica, como en otras áreas, se ven con nitidez esos aspectos en el periodo que va desde el año 1900 hasta el 1960. Hay en ese periodo, digamos, que una concentración en esa materia de la actividad investigadora y reflexiva de muchos físicos. Hay personajes que descubren aspectos de interés y grandes sintetizadores de los conocimientos que formulan las nuevas explicaciones.

Se han mencionado en los posts anteriores los científicos que jalonaron el camino de los conocimientos en la física cuántica, tanto los que hicieron primeras aportaciones o aportaciones parciales, como los que dieron el salto definitivo a las nuevas hipótesis. El post anterior terminó con una lista de nombres que van a constituir el grupo al que nos referiremos ahora, los cuales fueron responsables de dejar la mecánica cuántica definitivamente formulada.

De la “vieja” a la “nueva” mecánica cuántica

Es probable que este grupo al que nos referiremos en los próximos posts fuera el de los padres de la llamada en su momento “nueva mecánica cuántica”, reservando el nombre de “vieja física cuántica” al primer grupo formado por Sommerfeld, Bohr y otros. No es que sean diferencias importantes las que hay entre un grupo y otro, pero algunos se refieren de esa forma a ellos para explicar los avances de unos científicos más jóvenes respecto a los otros, varios años mayores.

Faltan en esa lista algunos de los grandes como Paul Dirac (1902-1984), Freeman Dyson (nacido en 1923), Richard Feynman (1918-1988), Julian Schwinger (1918-1994) y Sin-Itiro Tomonaga (1906-1979), así como Yoichiro Nambu (1921-2015), aunque estos pueden considerarse ya de la siguiente etapa de evolución en el conocimiento de la naturaleza, la de las partículas elementales.

Antes de decir algo sobre las obras de Heisenberg, Schrodinger y algunos de los miembros del grupo de la “nueva mecánica cuántica”, o mecánica cuántica sin más, ya que fue con ellos con los que se adoptó esta denominación, debemos mencionar aunque solo sea telegráficamente, algunos otros autores y principios y experimentos perfeccionadores de la teoría cuántica, y claves, por tanto, en su desarrollo.

Investigadores y experimentos que confirmaron las hipótesis de la mecánica cuántica

Entre los primeros hay que incluir a Louis-Victor de Broglie (1892-1987) que trabajó en la dualidad onda-corpúsculo del electrón y creo la fórmula que lleva su nombre la cual relaciona la longitud de onda de una partícula con su momento angular.

También a Irving Langmuir (1881 – 1957), un ingeniero y químico estadounidense que en colaboración con Gilbert Newton Lewis (1875 – 1946) desarrolló una teoría de la interacción química y la valencia basada en la estructura del átomo. Basándose en los trabajos de Lewis acuñó el término “covalencia” y postuló que los enlaces de coordinación ocurren cuando un par de electrones provienen del mismo átomo.

El experimento de Stern y Gerlach, debido al físico alemán nacionalizado estadounidense, Otto Stern (1888 – 1969), y al también físico alemán, Walther Gerlach (1889 – 1979), que permitió establecer las bases experimentales de la mecánica cuántica y llevó al descubrimiento del espín del electrón.

Friedrich Hund (1896 – 1997), físico alemán autor de una impresionante bibliografía y Robert Mulliken (1896 – 1986), físico y químico norteamericano, que trabajaron en el desarrollo de una teoría orbital molecular.

El físico norteamericano Arthur Compton (1892 – 1962), investigador de los Rayos X, ganador del Premio Nobel de 1927 y realizador del experimento que lleva su nombre, el cual confirmó que la radiación electromagnética tiene propiedades tanto de onda como de partícula.

Y, por fin, al físico indio, especializado en física matemática, Satyendra Nath Bose Basu (1894 – 1974), al que se deben los avances llamados, “Estadística de Bose-Einstein” y la teoría “Condensado de Bose-Einstein”, relacionados con el estado de agregación de la materia que se da en ciertos materiales a temperaturas cercanas al cero absoluto.

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