jueves, 30 de abril de 2015

MAX KARL ERNST LUDWING PLANCK



Nobel Física-1918

         La familia de Planck se trasladó a Munich cuando Max era todavía un niño, y allí recibió su primera enseñanza. En su época universitaria se fue de Munich a Berlín, en donde, como Hertz, tuvo de profesores a Helmholtz y Kirchhoff.
         En 1880 se unió a la Facultad de Munich y cinco años más tarde obtuvo un nombramiento de profesor en la Universidad de Kiel.
         En 1889, a la muerte de Kirchhoff, le reemplazó en su puesto de profesor en la Universidad de Berlín. Allí permaneció hasta su retiro en 1926.
         El trabajo doctoral de Planck versó sobre termodinámica, por el interés que le inspiraban los trabajos de Clausius, en particular se fijó en el problema planteado por primera vez por su antiguo profesor Kirchhoff, del cuerpo negro que absorbe todas las frecuencias de luz y por eso cuando se calienta las emite.
         Pero ahora venía una cuestión muy delicada. El número de frecuencias es más grande en la extensión de las altas que de las bajas, así como los números naturales son más los que pasan de un millón que los que están contenidos en él. Si un cuerpo negro irradiaba igualmente radiaciones electromagnéticas de todas las frecuencias, entonces virtualmente, toda la energía se irradiaría en alta frecuencia, justamente como si al escoger un número, sería casi seguro que saliese por encima del millón porque hay muchísimos más en esa región. Esta situación con respecto a la radiación se menciona como <catástrofe del violeta>, porque la radiación son frecuencia más alta en el espectro de luz visible es el violeta.
         En la realidad esto no pasa y no hay catástrofe del violeta. Wien y Rayleigh trataron de conseguir ecuaciones que explicasen cómo la radiación del cuerpo negro se distribuía realmente. La ecuación de Wien se ajustaba perfectamente a las frecuencias altas, pero no a las bajas. Por el contrario, la de Rayleigh se ajustaba a las bajas y no a las altas.
         En 1900 Planck se las arregló para conseguir una ecuación relativamente simple que describía con precisión la distribución de la irradiación de las variadas frecuencias. Se basaba en la suposición decisiva: la energía no es divisible indefinidamente, como la materia está formada por partículas. A estas partículas de energía Planck les dio el nombre de cuantos (del latín quantus) o en singular, cuanto.
         Después supuso que el tamaño de cada uno, para cada radiación electromagnética, era directamente proporcional a su frecuencia. Así, la luz violeta situada en un extremo del espectro visible que tenía una frecuencia doble de la luz roja del otro extremo, su cuanto de energía era también el doble que el de la luz roja.
         Supongamos ahora que la energía solo pudiese absorberse o emitirse en cuantos completos. Cuando un cuerpo negro irradiaba no era probable que lo hiciese en todas las longitudes de onda por igual. El hacerlo en baja frecuencia es fácil porque se necesita muy poca energía para formar un cuanto, en cambio, se necesita más energía para irradiar en alta frecuencia y es menos probable que se acumule esta nueva energía adicional. Cuanta más alta es la frecuencia, menor es la probabilidad de radiación. Un cuerpo a 600º C irradia principalmente en los pequeños cuantos infrarrojos, en cantidades suficientes para dar el color rojo a su resplandor. No hay catástrofe del violeta porque aunque las frecuencias altas son muchas, su cuanto de energía es muy alto y hace improbable su radiación.
         A medida que asciende la temperatura se eleva la energía contenida y se hace cada vez más probable que se radien los cuantos de alta frecuencia. Por esa razón cuando un objeto se calienta, la luz radiada se vuelve naranja, amarilla y finalmente azulada. De este modo, la ley de Wien, conseguida solamente por observación, ponía una base teórica a este asunto.
         La pequeña constante, razón de la frecuencia de una radiación al tamaño de su cuanto, se llama constante de Planck y se representa por h, y se reconoce ahora que es una de las fundamentales del universo.
         Esta teoría era tan revolucionaria que los físicos no la aceptaron inmediatamente, el mismo Planck no creía en ella completamente, y medio sospechaba que podría ser una trampa matemática, sin ninguna relación con algo real.
         En 1905 Einstein, por primera vez aplicó la teoría cuántica a un fenómeno visible y que no tenía explicación para la física del siglo diecinueve –el efecto fotoeléctrico, observado ya por Hertz-. Después en 1913, Bohr incorporó la teoría cuántica a la estructura del átomo que explicó muchas cosas que hasta aquel momento eran inexplicables. En efecto, a la física anterior a 1900 se le llama ahora Física Clásica, y a partir de esa fecha Moderna, la frontera quedo marcada por la teoría cuántica. La Física Moderna no podría existir sin nuevas formas de análisis matemáticos que implicasen los cuantos.
         En 1918 la teoría cuántica había alcanzado tanta importancia que a Planck le otorgaron el premio Nobel de física, y a Einstein y Bohr se lo darían unos años más tarde por el uso que de ella hicieron.
         En 1930 a Max Planck le nombraron presidente de la Sociedad Kaiser Guillermo, de Berlín, pasándose a denominar en su honor Sociedad Max Planck, hoy en día esta Sociedad imparte los premios con su nombre, los más importantes a nivel de física de partículas y cuántica. En su ancianidad vio que su celebridad en el mundo de la ciencia solo era sobrepasada por la de Einstein. Resistió firmemente a Hitler, en los días del poder nazi, a pesar de su edad, y no prestó ni su prestigio ni su opinión al régimen. Intercedió personalmente (sin éxito) ante Hitler a favor de sus colegas judíos y a consecuencia de eso se vio forzado a dimitir de la presidencia de la Sociedad Max Planck en 1937. Ejecutaron a su hijo Edwin en 1944, acusado de tomar parte en una conspiración contra la vida de Hitler.

         Planck vivió casi noventa años, sobrevivió a la Segunda Guerra Mundial y contempló la destrucción del nazismo. Fuerzas americanas le rescataron en 1945 durante los últimos días de confusión, antes de la derrota final alemana. Le nombraron de nuevo presidente de la Sociedad Max Planck hasta que se encontrase un sucesor y le trasladaron a Gotinga, donde pasó sus dos últimos años, estimado y respetado.

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