Mecánica cuántica. Einstein y Bohr. X

Compton había hecho un descubrimiento, que cuestionaba la validez de la teoría ondulatoria, de los rayos X. Y, puesto que los rayos X eran ondas electromagnéticas, es decir, una forma de luz invisible de corta longitud de onda, Sommerfeld estaba diciendo que, contrariamente a toda evidencia, la naturaleza ondulatoria de la luz, representaba un auténtico problema. Se trataba, precisamente, de la lección que, con distintos grados de entusiasmo, Einstein había estado tratando de enseñar desde 1905: que la luz se hallaba cuantizada.

Compton era uno de los jóvenes experimentadores, más importante de los EE.UU. Había sido nombrado, a los 27 años, profesor y jefe del departamento de física, de la Universidad de Washington en San Luis (Missouri) en 1920. Compton dirigió su atención hacia los cuantos de luz de Einstein. Casi al mismo tiempo descubrió que “la longitud de onda y, la intensidad de los rayos dispersados, son como debería ser, si un cuanto de radiación rebotase en un electrón, como si una bola de billar rebotase en otra”.

Si los rayos X llegan en cuantos, un yayo X se asemejaría a una serie de bolas de billar microscópicas, golpeando en el blanco. Aunque algunos lo atravesaran sin golpear en nada, otros colisionarían con los electrones de los átomos del blanco. Durante tal colisión, un cuanto de rayos X perdería energía, al desviarse y, debido al impacto, el electrón retrocedería. Si la energía de un cuanto de rayos X es de E=hv, en donde h es la constante de Planck y v su frecuencia, cualquier pérdida de energía debe reflejarse, en una disminución de su frecuencia. Y, puesto que la frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda, la longitud de onda asociada a un cuanto de rayo X desviado, debe aumentar.

Nadie había observado nunca, el retroceso de un electrón que, según Compton, debía acompañar a los rayos desviados. Pero lo cierto es, que tampoco nadie los había buscado. Por eso, cuando lo hizo, Compton no tardó en encontrarlos. “La única conclusión posible – dijo – es que los rayos X y, en consecuencia, también la luz, están compuestos por unidades discretas. El “efecto Compton”, es decir, el aumento de la longitud de onda de los rayos X, cuando son desviados por los electrones, constituyó una evidencia irrefutable, de la existencia de los cuantos de luz que, hasta ese momento, muchos habían desdeñado, en el mejor de los casos, como mera ficción. Y había sido Einstein, el primero en sugerir, en 1916, que los cuantos de luz poseen momento, una propiedad de las partículas.

En noviembre de 1922, Compton presentó su descubrimiento en un congreso que se celebró en Chicago. Pero, aunque envió su artículo a la “Physical Review” poco antes de Navidad, no se vio publicado, hasta mayo de 1923, debido a que los editores no llegaron a valorar adecuadamente, la profundidad de su contenido. Esa lamentable demora, explica que, el análisis del descubrimiento, realizado por el físico neerlandés Pieter Debye, se publicase antes de que lo hiciera el artículo original de Compton. Antiguo asistentes de Sommerfeld, Debye había enviado su artículo a una revista alemana en el mes de marzo. Pero, a diferencia de su homólogo estadounidense, los editores alemanes, reconocieron de inmediato, la importancia del trabajo y, lo publicaron al mes siguiente. A pesar de ello, Debye y el resto del mundo científico, dio al inteligente joven (Compton) el crédito y el reconocimiento que se merecía, que se vio rubricado con la concesión, en 1927, del Premio Nobel. Por aquel entonces, el cuanto de luz de Einstein, había sido ya rebautizado, como “fotón”.

Pues eso.

(Continuará)