Arnold Sommerfeld (1868-1951) Ciencía y Tecnología
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Físico y matemático alemán. Estudió filosofía, matemáticas y ciencias naturales. A él se debe la teoría de difracción de las ondas electromagnéticas, e, igualmente, los conceptos fundamentales sobre su propagación. De la misma forma, la teoría de los electrones libres en los metales. Fundado en la mecánica relativista, al igual que en la teoría de los cuantos, desarrolla una teoría sobre la estructura fina de las líneas resultantes del análisis espectral. A partir de los aportes de Niels Bohr propone un modelo según el cual los electrones describen órbitas elípticas alrededor del núcleo atómico. Sommerfeld trabaja como profesor de matemáticas en la Academia de Minas de Claustral, de técnica mecánica en la Escuela Superior de Aquisgrán, y de física teórica en las Universidades de Berlín y Munich. En este último centro docente llega a dirigir el Instituto de Física Teórica.
2 Un visitante nos comenta Hasta ahora, prácticamente, hemos sostenido nuestras explicaciones sobre los espectros atómicos en base a la antigua teoría del átomo formulada por Bohr en 1913. Si recordamos lo que hemos estudiado en las secciones anteriores de este capítulo I I, el átomo consiste en un minúsculo núcleo positivo rodeado por electrones negativos que se mueven en órbita alrededor del núcleo como lo hacen los planetas en su traslación alrededor del Sol. En que, casi toda la masa del átomo está compuesta por el núcleo. Por su parte, la cantidad de electrones que orbitan al núcleo está dada por el «número atómico» de los respectivos elementos a que corresponda el átomo. Los electrones son sostenidos en sus órbitas alrededor del núcleo por una atracción electrostática, similar a la atracción gravitacional que sostiene a los planetas alrededor del Sol en nuestro sistema solar. No obstante, es importante señalar que existe una desigualdad. En efecto, las energías de los electrones sólo se pueden dar en ciertas cantidades precisas, las cuales corresponden a determinadas órbitas fijas. A esas cantidades de energía se les suele llamar «cuantos», lo que dio origen a la «teoría cuántica del átomo». Einstein, había demostrado que la luz también podría tener energía, solamente en unidades o cuantos fijos, a los que llamó «cuantos de luz». Hoy se les conoce como fotones.
También, en secciones anteriores estuvimos analizando el comportamiento de los electrones según la teoría del átomo de Bohr. Señalamos, que un electrón podía saltar a una órbita superior siempre que esta fuese más energética que la de donde procedía y que hubiese absorbido una cantidad de energía igual a la diferencia entre ambas órbitas. Asimismo, un electrón podía bajar a una órbita abierta de baja energía, siempre que emitiese –con exactitud– la diferencial energética. Ambos sucesos, serían los causantes de los espectros, tanto de emisión como de absorción de los elementos y de sus característicos colores.
Las formulaciones teóricas de Bohr sobre el átomo, no sólo contradijeron la mecánica clásica newtoniana, sino que también a la teoría clásica electromagnética, que había sido formulada en el siglo XIX y que describía con mucha certeza a las ondas de luz y radio. Esa contradicción entre ambas teorías, era más que seria. El electrón, según el electromagnetismo clásico, mientras orbitaba alrededor del núcleo en un estado energético cuántico, debía irradiar energía, lo que no sucede, como ya lo hemos estudiado, en la teoría atómica de Bohr. Recordemos que Bohr, en su formulación –sin explicarlo con mucha precisión– un electrón sólo aumentaría o perdería energía cuando se moviese de una órbita a otra. En esa propugnación sobre las características de un átomo, una órbita del electrón podría ser considerada semejante a un «estado estacionario».
Esas contradicciones, de una manera u otra, fueron minimizadas con la propuesta efectuada en el año 1916 por el físico prusiano-alemán Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld, al introducir el concepto de órbitas no circulares para los electrones que orbitan alrededor del núcleo de un átomo. En su formulación, Sommerfeld cuantiza la orientación de las órbitas en el espacio y asume las variaciones relativistas de la masa del electrón mientras se mueve a alta velocidad alrededor del núcleo.
3 Un visitante nos comenta Arnold Sommerfeld (5 de diciembre de 1868 - 26 de abril de 1951) fue un físico alemán que introdujo la constante de la estructura fina en 1919.
Arnold Sommerfeld nació en Königsberg, donde estudió matemáticas. Tras recibir el doctorado en 1891 se cambió a la universidad de Göttingen, donde recibió la cátedra en 1896. Desde 1897 ejerció como profesor de la universidad Clausthal-Zellerfeld, y en 1900 como profesor de ingeniería técnica en la universidad de Aachen, donde desarrolló su teoría de la Lubricación hidrodinámica.
En 1906 se convirtió por fin en profesor de física de la universidad de Munich. Allí entró en contacto con la teoría de la relatividad de Albert Einstein, que aún no estaba aceptada comunmente. Sus contribuciones matemáticas a la teoría ayudaron a que los cientificos más escépticos la aceptasen. Posteriormente se convirtió en uno de los fundadores de la mecánica cuántica, y muchos de sus discípulos se hicieron famosos - los más importantes Werner Heisenberg y Wolfgang Pauli.
En 1927 Sommerfeld aplicó las estadísticas de Fermi-Dirac al modelo de Drude de los electrones en los metales. La nueva teoría resolvía muchos de los problemas prediciendo las propiedades térmicas del modelo usado.
Sommerfeld murió en 1951 en Munich a causa de las heridas de un accidente de tráfico.
4 Un visitante nos comenta Arnold Sommerfeld nació en Königsberg, donde estudió matemáticas. Tras recibir el doctorado en 1891 se cambió a la universidad de Göttingen, donde recibió la cátedra en 1896. Desde 1897 ejerció como profesor de la universidad Clausthal-Zellerfeld, y en 1900 como profesor de ingeniería técnica en la universidad de Aachen, donde desarrolló su teoría de la Lubricación hidrodinámica.
En 1906 se convirtió por fin en profesor de física de la universidad de Munich. Allí entró en contacto con la teoría de la relatividad de Albert Einstein, que aún no estaba aceptada comunmente. Sus contribuciones matemáticas a la teoría ayudaron a que los cientificos más escépticos la aceptasen. Posteriormente se convirtió en uno de los fundadores de la mecánica cuántica, y muchos de sus discípulos se hicieron famosos - los más importantes Werner Heisenberg y Wolfgang Pauli.
En 1927 Sommerfeld aplicó las estadísticas de Fermi-Dirac al modelo de Drude de los electrones en los metales. La nueva teoría resolvía muchos de los problemas prediciendo las propiedades térmicas del modelo usado.
Sommerfeld murió en 1951 en Munich a causa de las heridas de un accidente de tráfico.
