Mecanica Cuantika - Historia

HISTORIA DE LA MECÁNICA CUÁNTICA
Antecedentes
Fue Demócrito el que introdujo el concepto de átomo como una partícula indivisible que representaba la partícula mas pequeña de un elemento aunque tradicionalmente se le atribuye este concepto a Aristóteles. Pero esta es solo una de las bases de la física clásica. Los principios de la física cuántica tuvieron lugar hasta muchos años después.
Unosde los princípiales descubrimientos que dieron origen a la mecánica cuántica ocurrieron durante el siglo XIX, los cuales revolucionaron a la física como la conocemos aportando unos de los principales fundamentos sobre el comportamiento de la materia y la energía.
Uno de estos hallazgos ocurrió en el año de 1838, cuando Michael Faraday, durante un experimento pasó corriente a través de un tubo devidrio lleno de un aire enrarecido y notó un extraño arco de luz comenzando en el ánodo (electrodo positivo) y finalizando en el cátodo (electrodo negativo). El tubo fue creado por William Crookes y Bunsen, ellos sintieron una gran fascinación con este hallazgo de Faraday y, junto con él realizaron varios experimentos y determinaron que estos haces de luz eran distintos a la luz ordinaria debido aque a diferencia de esta, podían ser doblados en un campo magnético así que los llamaron “rayos catódicos” (porque se dirigían al cátodo). El descubrimiento de los “rayos catódicos” inicio algunos de los descubrimientos más importantes sobre el estudio del átomo y, en la ciencia en general. Por ejemplo, los “rayos X” que fueron descubiertos por Withem Roentgen y tienen una importante aplicaciónen la medicina.
Uno de estos descubrimientos ocurrió en 1896 cuando Henri Becquerel descubrió la "radiactividad", un proceso en el cual, debido a la desintegración nuclear, ciertos elementos o isótopos espontáneamente emiten uno de las tres entidades energéticas: partículas alfa (carga positiva), partículas beta (carga negativa) y partículas gama (carga neutral). Becquerel descubrió laradiactividad simultáneamente con los esposos Curiel, además de los elementos Radio y Polonio.
En 1897, Joseph John Thompson, realizando experimentos con el tubo de Crookes, mostró que los rayos catódicos se curvan bajo la influencia de un campo eléctrico y un campo magnético y para explicar esto él sugirió que los rayos catódicos están negativamente cargados de partículas eléctricas subatómicas(electrones), sacados del átomo; y en 1904 propuso el modelo del "budín de ciruela”, en el cual los átomos tienen una masa amorfa (budín) positivamente cargada como un cuerpo empotrado con electrones negativamente cargados (ciruelas) dispersos en su totalidad.
Hasta entonces, la física clásica explicaba casi completamente todos los fenómenos de nuestro universo pero en el año de 1900 surgió el primercuestionamiento sobre la aplicación de las leyes clásicas. Lord Rayleigh publica un artículo de dos páginas: «Notas sobre la ley de la radiación total» en el que mostró que el teorema de la equipartición de la energía, si se aplica a las vibraciones electromagnéticas de la radiación de la cavidad del cuerpo negro. Lord Rayleigh, junto con Sir James Jeans completan la ecuación, precisando constantes.Fórmula de Rayleigh-Jeans de la radiación del cuerpo negro:
uv = 8πv2 kTc3 (Ley de Rayleigh-Jeans)
Rayleigh y Jeans emplearon correctamente los métodos y principios establecidos por las leyes clásicas, pero al aplicar la práctica se dieron cuenta que esta fórmula solo era cierta con frecuencias bajas ya que a frecuencias altas la radiación crece sin límite. Esto es lo que en 1911 Ehrenfestcalificó como “catástrofe ultravioleta”
Max Planck, considerado el padre de la mecánica cuántica, es quien despeja las dudas acerca de la radiación del cuerpo negro. Consideró que la energía era función de la frecuencia si se “cortaba” en ciertos puntos y se tomaba como una variable discreta en lugar de una variable continua, estos “cortes” los justifico, argumentando la existencia del quantum:...