En esta cuarta entrega de Científicos de Relumbrón vuelve a tocarle a un físico: Max Planck, padre (o mejor dicho) uno de los padres de la física cuántica.
Fue Max Planck el primero que necesito discretizar, o cuantizar, la energía para explicar un fenómeno físico. La explicación de la radiación del «Cuerpo Negro» le valió el premio Nobel de física en 1918.
El cuerpo negro es un objeto teórico que absorbe toda la energía que recibe y no refleja nada, sin embargo para alcanzar el equilibrio térmico debe emitir esa misma cantidad de energía en forma de radiación. La curva de radiación del cuerpo negro es muy conocida y tiene la siguiente forma:
En la gráfica se ve cómo depende para cada longitud de onda emite una cantidad de energía, además el pico máximo cada vez se da a una longitud de onda menor, esto se traduce en que los cuerpos muy calientes comienzan a emitir primero en un color rojo, después pasan a un color amarillo y los más calientes al azul. Las estrellas que podemos observar radian energía siguiendo esta ley, luego conociendo el color, o la longitud de onda, del máximo de emisión podremos conocer la temperatura de su superficie. Ya que el máximo de la curva depende solamente de la temperatura.
En la gráfica también se ha dibujado la ley que se deduce aplicando las leyes de la física clásica conocida hasta la época, la ley de Rayleigh-Jeans. Vemos cómo esta curva solo se ajusta bien para longitudes de onda grandes (o frecuencias bajas), dando lugar a una emisión que tiende a infinito para las longitudes de onda más cortas, esto se le llamó «Catástrofe Ultravioleta».
Planck dedujo primero la expresión matemática que mejor se ajustaba a los datos experimentales, y una vez deducida buscó que habría que cambiar de las teorías dominantes en la época para que pudiese explicar el fenómeno. Planck encontró que la energía no podía tomar cualquier valor, sino que tendría que variar en pequeños saltos. Este fue el comienzo de la física cuántica. También dedujo que la energía de la luz solo dependía de la frecuencia. Lo que más tarde llevaría a Albert Einstein a su explicación del efecto fotoeléctrico.
Sin más te dejo con el podcast:
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NOTA: Esta entrada participa en la Edición L del Carnaval de la Física que organiza Araceli Giménez desde su blog El Mundo de las Ideas
Cómo siempre perdón a los damnificados, y ¿nos seguimos leyendo?
Referencias:
Repaso y evolución histórica del concepto de cuerpo negro en: Radiación de cuerpo negro y catástrofe ultravioleta
Premios Nobel de Física: Max Planck (1918)
Kelvin, cuerpos negros y unas pequeñas nubecillas.
El cuerpo negro y la catástrofe ultravioleta.
Early Quantum Theory [PDF]
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