Aquí estamos de nuevo. Como dijimos, vamos a repasar los nombres de los científicos que asistieron a la 5º Conferencia de Solvay. En esta ocasión, vamos a conocer a otras 9 personas, concretamente las que aparecen en la fila central de la foto.
Peter Debye:
Peter Debye
Empezamos con un premio Nobel. Este científico nacido en Maastrich (Holanda) estudió Física, Química y Matemáticas. Fue alumno de Sommerfeld y más tarde su ayudante.
Es muy conocido en el campo de la Físico-Química por sus trabajos sobre el momento dipolar de las moléculas y sobre la conductividad de disoluciones electrolíticas, resultando la ecuación de Debye-Hückel.
Martin Knudsen:
Única foto que he podido encontrar de Knudsen, tomada en Londres en 1934.
Este físico danés continuó los estudios de la teoría cinético-molecular iniciados por Maxwell y Boltzman durante el siglo anterior, que trata sobre el comportamiento de los gases ideales a nivel molecular.
William Lawrence Bragg:
William Lawrence y William Henry Bragg, padre e hijo respectivamente.
No solo ganó un premio Nobel en 1915. También es, hasta la fecha, la persona más joven en ganarlo y además lo compartió con su propio padre, con el que trabajó en el estudio de la difracción de rayos X.
No es la primera vez que hablamos de la difracción. Fue, desde luego, una herramienta fundamental para el estudio de las estructuras cristalinas.
Padre e hijo enunciaron la ley de Bragg. Básicamente, los rayos X se desvían al interaccionar con los electrones. Esta desviación puede producir ondas constructivas o destructivas. Esto es la difracción. Pues bien, los Bragg encontraron la relación entre la longitud de onda incidente y el ángulo de difracción. Esto permitió calcular la distancia entre los planos reticulares. Esta es la increíblemente sencilla ley de Bragg tan usada en cristaloquímica:
Hendrik Anthony Kramers:
Hendrik Anthony Kramers
Este físico holandés fue el primer alumno extranjero de Niels Bohr en Dinamarca. Allí, se convirtió en su asistente personal y le ayudó a crear el Instituto Niels Bohr, un centro de investigación que sigue funcionando en la actualidad y que fue referente durante el desarrollo de la mecánica cuántica. También fundó junto a otros investigadores el Mathematisch Centrum de Amsterdam.
Trabajó en el estudio de las propiedades ópticas y magnéticas de la materia desde el punto de vista cuántico. En matemáticas, existen unas relaciones llamadas de Kramers- Kronig que relacionan la parte real y la imaginaria de funciones complejas.
Paul Dirac:
Paul Dirac
Aquí tenemos a otro Premio Nobel, compartido con Schrödinger en 1933. Inglés, pero hijo de emigrantes, era famoso por su carácter tímido y reservado. Recibió su doctorado en física por la Universidad de Cambridge en 1926 después de unificar en un solo modelo matemático los trabajos de Heisenberg y Schrodinger en mecánica cuántica.
Poco después, en 1928, publicó la Ecuación de Dirac, que describe al electrón desde el punto de vista relativista. En este trabajo se teorizó por primera vez la existencia de la antimateria. En concreto, Dirac hablaba del positrón, antipartícula del electrón. Hasta 1932 no sería demostrada su existencia.
En 1931, predice la existencia de un único monopolo magnético en el universo como modo de explicar la cuantización de las cargas eléctricas. Sorprendentemente, hasta enero de este mismo año (2014) no ha podido ser demostrado. Se han creado monopolos magnéticos sintéticos en un laboratorio de Finlandia. Dirac tenía razón. Un monopolo magnético sería una partícula elemental que tendría un solo polo magnético, algo parecido a las cargas eléctricas de un campo eléctrico.
Arthur Holly Compton:
Arthur Holly Compton
Compton fue un físico estadounidense que ganó el premio Nobel en 1927 compartido con otro físico, Charles Wilson. Es famoso, entre otras cosas, por ser el descubridor del efecto Compton.
Compton hizo incidir un fotón de determinada energía sobre un electrón. En primer lugar, el fotón aumenta su longitud de onda o, lo que es lo mismo, disminuye su energía. Además, el ángulo con el que el fotón sale despedido es distinto al ángulo de incidencia. Esto solo se explica si la luz se comporta como una partícula, tal y como predice la mecánica cuántica. Mediante este experimento se confirmó uno de los postulados fundamentales de la teoría cuántica, la dualidad onda-corpúsculo.
Más tarde, su laboratorio de la Universidad de Chicago fue el primero en generar una reacción nuclear en cadena. Sus conocimientos en energía nuclear le valieron pertenecer al Proyecto Manhattan, impulsado por EEUU, que consiguió construir la primera bomba atómica.
Louis-Victor de Broglie:
Louis-Victor de Broglie
De Broglie nació en el seno de una familia noble y acaudalada francesa. Tras morir su padre, se convirtió en conde de De Broglie. Estudió física teórica en la Sorbona de París. En la elaboración en 1924 de su tesis doctoral, basada en los trabajos sobre la mecánica cuántica de Einstein y Planck, enuncia la conocida como Hipótesis de De Broglie.
La mecánica clásica diferenciaba la naturaleza de la materia y las ondas. La materia tiene masa y una onda no presenta masa, solo se caracteriza por su longitud de onda. Einstein había dicho previamente que la única manera de explicar el efecto fotoeléctrico era teniendo en cuanto que la luz estaba cuantizada (lo que más tarde se llamarían fotones) y que actuaba como si tuviera masa, arrancando los electrones de un metal. Esto estaba en contra de todo lo conocido desde la época de Newton.
De Broglie propone que la luz presenta ambas naturalezas, puede comportarse como una onda y como un corpúsculo, es decir, como si tuviera masa. Es lo que conocemos como dualidad onda-corpúsculo. Depende del experimento que llevemos a cabo. Según este físico teórico, la longitud de onda es inversamente proporcional al momento lineal, es decir, a su masa.
Esto quiere decir que la dualidad onda-corpúsculo la presenta toda la materia, desde una partícula elemental hasta un objeto de gran masa. En un objeto de gran masa, la longitud de onda (que es inversamente proporcional a la masa), será tan pequeña que es inapreciable.
Al principio, la tesis de un estudiante pasó desapercibida, pero Einstein se fijó en este trabajo y lo dió a conocer. Tres años más tarde, experimentos demostraron la dualidad en los electrones, gracias a la doble rendija de Young. Solo 5 años después de la publicación de su tesis, en 1929, De Broglie recibía el Nobel de Física, a la edad de 37 años.
Max Born:
Max Born
Este alemán de origen judío también ganó el premio Nobel por sus estudios. Al parecer, fue él quién acuñó el término mecánica cuántica por primera vez. Born observó la mecánica cuántica desde el punto de vista probabilístico, estableciendo que la única magnitud observable era el cuadrado de la función de onda, lo que supuso el fín del determinismo en la física.
Los químicos le conocemos sobre todo por el ciclo de Born-Haber, que relaciona en términos de energía todas las reacciones que tienen lugar hasta que se forma un cristal iónico desde sus elementos aislados. Gracias a esto, podemos relacionar todas las variaciones de entalpía con la energía reticular del cristal.
Como muchos otros científicos judíos alemanes, tuvo que exiliarse siendo acogido en Cambridge. Recibió el Nobel de Física en 1954.
Ciclo de Born-Haber para el Cloruro de Sodio con todas las energías implicadas
Niels Bohr:
Niels Bohr
Nacido en Copenhage en 1885 en el seno de una familia judía, se doctoró en Física en 1911. Viajó a Inglaterra para continuar sus estudios y tras entrevistarse con Thomson, éste no se mostró muy interesado en él, pero por suerte Rutherford sí se interesó y le tomó como pupilo. Desde luego, sabía con quién codearse.
En 1913, publicó su propio modelo atómico, complementando y a la vez desbancando al de Rutherford, cosa que a este no le sentó muy bien. Lo novedoso en su modelo fue asumir que las órbitas electrónicas están cuantizadas y que el número de electrones en cada órbita aumenta desde el interior hacia el exterior. Además, los electrones podían ser excitados hacia órbitas superiores, cayendo a continuación para emitir un fotón, pilar fundamental de la mecánica cuántica. Defendió que los fenómenos cuánticos son enteramente probabilísticos y sus investigaciones sirvieron para establecer la dualidad onda-corpúsculo de la luz.
En 1916 volvió a Copenhage para fundar el Instituto Bohr. El Nobel lo recibió en 1922. Uno de sus estudiantes más famosos fue Heisenberg. La guerra provocó que debiera huir a Suecia, incorporándose más tarde al Proyecto Manhattan estadounidense, mientras que su alumno Heisenberg lideró el proyecto para la bomba atómica alemana. Cuando aún vivía en Copenhage Bohr recibió una visita de Heisenberg donde le desveló los proyectos nazis para el arma atómica y que, al parecer, él defendía el uso industrial de la energía nuclear pero no sus fines militares. Para saber más sobre la implicación de Heisenberg en el proyecto atómico, leed su entrada.
Tras la guerra, defendió el uso pacifista de la energía nuclear y dirigió en Copenhage el Instituto que lleva su nombre. Su hijo le sucedió al frente de la institución y también ganó el Nobel en 1975.
Nos vemos en la tercera parte.
