Lectura – La radiación del cuerpo negro y la revolución cuántica
A finales del siglo XIX, la física se encontraba en un momento de crisis. Las teorías clásicas, como la mecánica y la electrodinámica, parecían sólidas, pero existían inconsistencias en su capacidad para explicar fenómenos microscópicos. Uno de estos desafíos fue la radiación del cuerpo negro, un misterioso fenómeno que desafiaba las leyes de la física conocidas en ese momento.
La catástrofe ultravioleta
El cuerpo negro es un objeto idealizado que absorbe toda la radiación que incide sobre él y, en equilibrio térmico, emite radiación de manera continua en todas las longitudes de onda. Los experimentos realizados a finales del siglo XIX mostraron que, en un cuerpo negro, la intensidad de la radiación aumentaba de manera indefinida a medida que la longitud de onda disminuía, un fenómeno que se conoció como la “catástrofe ultravioleta”. Las predicciones teóricas basadas en la física clásica, como la ley de Rayleigh-Jeans, no lograron explicar adecuadamente este comportamiento y predijeron energías infinitas.
En 1900, Max Planck, un físico alemán, propuso una solución a esta paradoja. Planck sugirió que la energía no se emitía o absorbía de manera continua, como se creía en la física clásica, sino en unidades discretas o cuantos. Esta idea revolucionaria, conocida como “cuantización de la energía,” implicaba que la energía solo podía tomar valores discretos, dependiendo de la frecuencia de la radiación. Planck postuló una fórmula matemática que describía la radiación del cuerpo negro y que coincidía perfectamente con los datos experimentales.
El surgimiento de la mecánica cuántica
La fórmula de Planck introdujo una constante fundamental de la naturaleza, ahora conocida como la constante de Planck (h). A través de su trabajo, Planck no solo resolvió el enigma de la radiación del cuerpo negro, sino que también sentó las bases para una nueva teoría de la física: la mecánica cuántica.
Esta nueva rama de la física se desarrolló en las décadas siguientes. Figuras destacadas como Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg y Erwin Schrödinger contribuyeron a esta teoría revolucionaria que describía el comportamiento de partículas subatómicas y sistemas a escalas microscópicas.
La mecánica cuántica abandonó las nociones clásicas de trayectorias precisas de partículas y se centró en la probabilidad y la naturaleza dual de partículas, como la dualidad onda-partícula. Esta nueva teoría no solo explicaba la radiación del cuerpo negro, sino que también proporcionaba una base sólida para comprender el mundo subatómico, y sus predicciones se confirmaron con una precisión sin precedentes en experimentos posteriores.