¿Cuándo se creó la teoría cuántica moderna?

Bohr y el establecimiento de la física cuántica moderna

Después de que los fascistas alemanes ocuparon Dinamarca durante la Segunda Guerra Mundial, uno de los físicos famosos del país fue rápidamente capturado. Esto causó gran ansiedad e inquietud entre el presidente estadounidense Roosevelt y el primer ministro británico Churchill. Roosevelt ordenó a las agencias de espionaje que arrebataran al físico a los alemanes a toda costa. Churchill lanzó personalmente una operación encubierta para encontrar al físico. Una noche de junio de 1943, un avión bimotor Mosquito sin distintivos llevó al físico a un aeropuerto vacío cerca de Edimburgo, en el norte de Inglaterra. Se trata de Bohr, el físico teórico de fama mundial y uno de los fundadores de la física cuántica moderna. Combinó la mecánica clásica con la teoría cuántica para describir el movimiento orbital de los electrones, lo que desencadenó una revolución en la teoría atómica y ganó el Premio Nobel de Física en 1922.

Bohr nació el 7 de octubre de 1885 en Copenhague, Dinamarca, en el seno de una adinerada familia intelectual. Esta familia le brindó todas las ventajas de la cultura y la educación. Boll era muy inteligente cuando era joven y tenía muchos pasatiempos. El padre de Bohr despertó su interés por la física cuando aún estaba en la escuela primaria. Cuando estaba en la escuela secundaria, Bohr comenzó a superar a sus compañeros en rendimiento académico.

En 1903, Bohr ingresó con éxito en la Universidad de Copenhague. Mientras estaba en la universidad, su mentor fue Christiansen, un físico con ideas únicas y logros profundos. En 1905, Bohr participó en el concurso de física organizado por la Academia Danesa de Ciencias y ganó la medalla de oro de la Academia Danesa de Ciencias.

En 1911, Bohr se graduó en la Universidad de Copenhague. Este año, publicó una tesis doctoral sobre la teoría de los electrones metálicos, que reveló las dificultades encontradas por la teoría de los electrones metálicos en ese momento y compensó las deficiencias de los principios clásicos de la electrodinámica del pasado. En ese momento, había comenzado a mostrar su superioridad en la comunidad científica.

En la primavera de 1912, Bohr llegó a Manchester y entró en el laboratorio del físico Rutherford. Con el apoyo y ayuda de Rutherford, Bohr se dedicó a la investigación de la teoría atómica. En aquel momento, Rutherford propuso un modelo de la estructura nuclear del átomo, que podría explicarlo. En ocasiones, las partículas sufren grandes desviaciones al atravesar la materia, pero este modelo tiene muchos defectos. Bohr asumió audazmente que el momento orbital de los electrones está cuantificado y que la radiación se produce cuando los cuantos saltan de una órbita cuántica a otra. Después de muchos experimentos y derivaciones rigurosas, finalmente confirmó esta hipótesis.

En 1913, logró grandes logros en la investigación atómica. Publicó tres artículos bajo el título "Estructura de átomos y moléculas". En este artículo propuso dos hipótesis famosas, a saber, la hipótesis del estado estacionario y la ley de frecuencia, que sentaron las bases para la investigación en este campo. El artículo de Bohr explicaba las leyes del espectro del átomo de hidrógeno que habían permanecido inexplicadas durante 25 años, demostrando además que era posible estudiar las constantes eléctricas más importantes mediante observaciones espectroscópicas. La teoría de Bohr también explicó satisfactoriamente la periodicidad de los elementos. Transformó la química de una ciencia cualitativa a una ciencia cuantitativa, unificando la física y la química originalmente no relacionadas sobre la misma base.

En la tarde de 1916, Bohr fundó el Instituto de Física Teórica en la Universidad de Copenhague. En 1918, Bohr propuso el principio de correspondencia entre la teoría cuántica y la teoría clásica. En 1922, el instituto de investigación que dirigía descubrió el hafnio, el elemento número 72 de la tabla periódica. Ese mismo año, Bohr ganó el Premio Nobel de Física. Dos años más tarde, él y otros dos científicos publicaron un artículo sobre la radiación cuántica.

En 1927, el físico alemán Heisenberg descubrió la famosa relación de incertidumbre. Esto despertó un gran interés en Bohr. Hizo todo lo posible para estudiar cuidadosamente el significado completo de la relación indeterminada y propuso la complementariedad de esta relación. Esta nueva relación lógica resuelve el problema de incorporar cuantos de acción al marco conceptual de la física. El descubrimiento de Bohr creó una nueva situación en el campo de la ciencia. Bohr pasó entonces a la ofensiva y resolvió el problema de extender los métodos matemáticos de la mecánica cuántica a la electrodinámica.

Con el desarrollo de la ciencia a mediados de la década de 1930, la física nuclear se convirtió en un tema candente. En 1936, Bohr propuso el "modelo de gotas" de reacciones nucleares. De 1938 a 1939, Bohr viajó a Estados Unidos para cooperar con Einstein y completó experimentos para explicar el fenómeno de la fisión nuclear y la radiactividad de los fragmentos de fisión.

Pronto propuso el complejo fenómeno del uranio, señalando que sólo este raro isótopo con un número de masa de 235 puede ser fisionado por neutrones lentos, mientras que un isótopo de medio grado con un número de masa de 238 no; Esta diferencia se debe simplemente al diferente número de neutrones contenidos en los dos isótopos. Este descubrimiento plantea directamente la posibilidad de explicar la reacción en cadena que libera enormes cantidades de energía nuclear.