- Queríamos agradecerle una vez más que nos haya concedido esta entrevista. El Quinto Congreso Solvay está a pocas horas de dar comienzo, y nos sobre el desarrollo de la jornada.
- Sinceramente, estoy deseando conocer cómo se desarrollan los hechos en el día de hoy. Algunos compañeros y amigos, como Wolfgang Pauli y Niels Bohr, también van a acudir al congreso para exponer sus ideas. Ellos tampoco han acudido a los Congresos celebrados anteriormente, y supongo que estarán tan emocionados como yo.
- ¿Qué le parece el tema de este año, “Electrones y Fotones”?
- Si se confirman los últimos estudios que se han estado llevando a cabo, en los próximos meses podríamos estar hablando de que ha dado comienzo una auténtica revolución en todos los ámbitos de la acción humana. Mis estudios realizados en estos últimos años son sobre física. Voy a presentar mi proyecto “Principio de Incertidumbre”.
- ¿Podría explicarnos en pocas palabras en qué consiste?
- Resulta difícil resumir miles de horas empleadas en estudios de experimentos en unas pocas líneas. Comencé a desarrollar el proyecto en 1924 en la Universidad de Copenhague, trabajando con el apoyo de Niels Bohr. Como una definición simple, se puede señalar que se trata de un concepto que describe que el acto mismo de observar cambia lo que se está observando. Las reglas de la probabilidad que gobiernan las partículas subatómicas nacen de la paradoja de que dos propiedades relacionadas de una partícula no pueden ser medidas exactamente al mismo tiempo. Por ejemplo, un observador puede determinar o bien la posición exacta de una partícula en el espacio o bien su momento (el producto de la velocidad por la masa) exacto, pero nunca ambas cosas simultáneamente. Cualquier intento de medir ambos resultados conlleva a imprecisiones.
- ¿Qué experimento realizó para llegar a esa conclusión?
- Se podría ejemplificar el principio de incertidumbre que hemos sintetizado arriba, analizando la capacidad de resolución de un microscopio. Imaginemos que miramos una pequeña partícula al microscopio. La luz choca con la partícula y se dispersa en el sistema óptico del microscopio. La capacidad de resolución del microscopio (las distancias más pequeñas que puede distinguir) se halla limitada, para un sistema óptico concreto, por la longitud de onda de la luz que se utilice. Evidentemente, no podemos ver una partícula y determinar su posición a una distancia más pequeña que esta longitud de onda; la luz de longitud de onda mayor, simplemente se curva alrededor de la partícula y no se dispersa de un modo significativo. Por tanto, para establecer la posición de la partícula con mucha precisión hemos de utilizar una luz que tenga una longitud de onda extremadamente corta, más corta al menos que el tamaño de la partícula.
El momento de un fotón es inversamente proporcional a su longitud de onda. Así, cuanto más pequeña sea la longitud de onda de la luz, mayor será el momento de sus fotones. Si un fotón de pequeña longitud de onda y momento elevado golpea la partícula emplazada en el microscopio, transmite parte de su momento a dicha partícula; esto la hace moverse, creando una incertidumbre en nuestro conocimiento de su momento. Cuanto más pequeña sea la longitud de onda de la luz, mejor conoceremos la posición de la partícula, pero menos certidumbre tendremos de su momento lineal.
- Tengo entendido que usted, dado sus estudios realizados en este proyecto, ya no habla de órbitas, sino de orbitales. ¿Por qué?
- Verá, según el último modelo atómico, el de mi compañero Bohr, los electrones circulaban alrededor del núcleo por un camino fijo, una circunferencia concéntrica al núcleo perfectamente definida; por tanto, teníamos la certidumbre de su trayectoria, y así, de su energía. Pero con las nuevas investigaciones, hemos sido capaces de comprender que los electrones pueden encontrarse en una región de espacio, un orbital. Esto genera una incertidumbre sobre su paradero, y una variación en la energía que poseen. Además, conseguimos descifrar que los niveles de energía de los que ya habla Bohr, poseen diferentes tipos de orbitales. Hablamos de los orbitales “s”, “p”, “d” y “f” (en orden creciente de energía y con la capacidad de contener más tipos de posiciones). Mencionar también que en cada orbital existe un máximo de dos electrones.
- ¿Usted cree que su nuevo modeo trascenderá en la historia sustituyendo al modelo anterior perteneciente a Bohr?
- En principio mi modelo no sustituye completamente al de Bohr, simplemente establezco un perfeccionamiento de éste; así que realmente lo que se podría decir es que aporto mi trabajo a todo lo que ya se ha descubierto en esta materia por los anteriores científicos, perfeccionando, así, aún más el modelo del átomo.
Fue John Dalton quien introdujo la idea de átomo como “unidad indivisible” en sus estudios de 1803 a 1807. Además, en aquel tiempo, aclaró por qué las sustancias químicas reaccionaban en proporciones estequiométricas fijas (Ley de las proporciones constantes), y por qué cuando dos sustancias reaccionan para formar dos o más compuestos diferentes, entonces las proporciones de estas relaciones son números enteros (Ley de las proporciones múltiples).
Un siglo después, en 1904, J.J. Thomson desmintió que el átomo no se podía dividir en partículas más pequeñas. Postulaba que los electrones se distribuían uniformemente en el interior del átomo suspendidos en una nube de carga positiva. El átomo se consideraba como una esfera con carga positiva con electrones repartidos aleatoriamente. La distribución de las cargas propuesta explicaba la aparición de los rayos catódicos y los rayos canales. “Al desprenderse los electrones de los átomos forman los rayos catódicos, que se desplazan hacia el ánodo y el resto del átomo, con carga positiva, se dirige hacia el cátodo formando los rayos canales”.
Hace 20 años, E. Rutherford consideró al átomo formado por dos partes: la "corteza”, constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "núcleo" muy pequeño que concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo. Estaba hablando de órbitas, pero se las desconocía un orden, es decir, unos niveles de energía.
Fue en 1913 cuando mi compañero Bohr expuso la idea de niveles de energía de los electrones, añadida a la del modelo de Rutherford dos años antes. Así, explicó que la energía del electrón depende de la órbita en la que esté situado; cuanto más alejado esté del núcleo, mayor será su energía.
- ¿Cree que éste será el modelo definitivo del átomo?¿O acaso contiene alguna imperfección?
- Actualmente, mis estudios demuestran que éste es el modelo verdadero. Sin embargo, a Bohr también le parecería lo mismo. Puede que en un futuro, se demuestre algo nuevo que desapruebe por completo mi proyecto o sólo lo modifique, como yo considero con el de Bohr. Por tanto, de momento no se puede saber si existe alguna imperfección en este modelo, lo que sí que podemos comprobar es que se han podido suplir las carencias del modelo anterior.
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