Mecanica cuantica

La mecánica cuántica es la última de las grandes ramas de la física en aparecer. Lo extraordinario es que se
desarrolla en unos 30 años adquiriendo prácticamente su forma actual en la segunda mitad de la década del 20. Esto contrasta
con la mecánica que puede decirse se inició con Arquímedes doscientos años antes de nuestra era, se desarrolló lentamente
durante la Edad Media, nace realmente enel siglo XVII con los trabajos de Galileo Galilei e Isaac Newton, y alcanza su
esplendor en los primeros años del siglo XIX, dominando la filosofía como sólo Aristóteles lo había logrado en los casi
veinte siglos que precedieron a Galileo. Tiene la importancia de que en su seno nace el método científico. La segunda rama a
desarrollarse fue el electromagnetismo en el siglo XIX, aunque ya en elsiglo XIII Petrus Peregrinus, un precursor de la
investigación experimental, se había ocupado de los imanes, dando origen a los experimentos y teoría desarrollados por
William Gilbert en 1600. En la primera mitad del siglo XIX, Faraday unificó electricidad y magnetismo y James Clerk
Maxwell logró en 1873 la formulación actual del electromagnetismo. Albert Einstein la completó en 1905 con lascorrespondientes leyes de movimiento en lo que se conoce como teoría especial de la relatividad, demostrando además que el
electromagnetismo era una teoría esencialmente no mecánica. Culminaba así lo que se ha dado en llamar física clásica, es
decir, no cuántica. Merece mencionarse un capítulo especial desarrollado en la segunda mitad del siglo XIX: la mecánica
estadística; con ella se logróexplicar, mediante el uso de métodos estadísticos en conjunción con las leyes de la mecánica,
las leyes esencialmente descriptivas de la termodinámica y dar cuenta de numerosos hechos asociados con sistemas de
muchos componentes. Ninguno de estos desarrollos es una simple "abstracción" de los datos, aunque Newton, influido de
Francis Bacon, lo creyera así.
Fue precisamente en el seno de lamecánica estadística donde nacen las ideas cuánticas. En 1900, Max Planck, para
poder explicar la distribución estadística de frecuencias de la radiación emitida por un cuerpo negro, enuncia la hipótesis de
que la radiación electromagnética es absorbida y emitida por la materia en forma de cuantos de energía definida proporcional
a su frecuencia; la constante de proporcionalidad se denomina constantede Planck y es de fundamental importancia en la
mecánica cuántica. Es probable que la idea de Planck hubiera quedado muchos años como hipótesis ad hoc si Einstein no la
hubiera retomado, proponiendo que la luz, en ciertas circunstancias, se debe tratar como un conjunto de partículas
independientes de energía (los cuantos de luz o fotones) que se comportan como las partículas de un gas. Usó estepunto de
vista heurístico (como él mismo lo llamó) para desarrollar su teoría del efecto fotoeléctrico (emisión de cargas por efecto de
la radiación, tan usada actualmente en dispositivos de control). Publicó esta teoría en 1905 y le valió el Premio Nobel en
1921. La aplicó también para dar una teoría del calor específico (la cantidad de calor necesaria para aumentar en una unidad
latemperatura de la unidad de masa de un cuerpo). Con ella no sólo resolvió problemas que se habían presentado durante el
siglo XIX sino que predijo nuevos hechos que se verificaron experimentalmente entre 1910 y 1911.
En 1913, Lord Ernest Rutherford descubre experimentalmente que la carga del átomo está concentrada en un núcleo
cuyo tamaño es miles de veces menor que el del átomo. El mismo año NielsBohr propone su modelo planetario cuántico del
átomo: los electrones describen alrededor del núcleo órbitas determinadas, es decir cuantizadas, con la hipótesis ad hoc de
que en las mismas no emiten radiación tal como se esperaría de la teoría electromagnética. La teoría tuvo gran éxito para
explicar las frecuencias de radiación características de cada elemento, que hoy se usan para determinar...