Mecánica cuántica. Louis de Broglie. III
- Escrito por Emilio Alonso Sarmiento
- Publicado en Tribuna Libre
Después de una larga reflexión, Louis De Broglie llegó a la conclusión, de que la teoría de Einstein sobre los cuantos de luz, debería extenderse y generalizarse, a todas las partículas materiales y, muy en particular, a los electrones. Así fue como De Broglie se atrevió a formular una cuestión muy sencilla: “¿Podrán, si las ondas luminosas pueden comportarse como partículas, otras partículas como los electrones, por ejemplo, comportarse como ondas luminosas?” Su respuesta a esa pregunta era afirmativa, en la medida que, De Broglie, descubrió que, si se asignaba a un electrón “una onda asociada ficticia”, a una frecuencia v y, una longitud de onda λ, podía determinar la localización exacta, de la órbita en el átomo cuántico de Niels Bohr. Un electrón sólo podía ocupar las órbitas, cuya longitud de onda era múltiplo, de su “onda ficticia asociada”.
En 1913, para impedir que el electrón, del modelo de Rutherford del átomo de hidrógeno se colapsara, emitiendo energía y cayendo sobre el núcleo, Bohr se vio obligado a establecer una condición que, por aquel entonces, no pudo justificar, según la cual, el electrón que gravita en una órbita estacionaria en torno al núcleo, no emite radiación. La idea de De Broglie, de considerar a los electrones como ondas estacionarias, supuso un alejamiento radical, de la visión que consideraba a los electrones, partículas girando en torno al núcleo atómico.
Las ondas estacionarias, pueden ser fácilmente generadas, por una cuerda sujeta por ambos extremos, como sucede en los casos del violín y la guitarra. Pulsar tal cuerda produce, una amplia diversidad de ondas estacionarias, que poseen el rasgo distintivo, de estar compuestas por múltiplos enteros, de media longitud de onda. La onda estacionaria más larga posible, está compuesta por una longitud de onda, que duplica la longitud de la cuerda. La longitud de onda, de la siguiente onda estacionaria, es igual a la longitud de la cuerda, lo que supone el doble de media longitud de onda. La siguiente onda estacionaria, consiste en tres medias longitudes de onda… y así siguiendo a lo largo de la escala. Y ello significa, dada la relación que existe entre frecuencia y longitud de onda que, al pulsar una cuerda de guitarra, sólo pueden vibrar a determinadas frecuencias, comenzando con el tono fundamental, es decir, con la frecuencia más baja. De Broglie se dio cuenta de que el requisito de ser “múltiplo entero”, restringía las órbitas electrónicas del átomo de Bohr, a aquellas cuya circunferencia permitiese, la formación de ondas estacionarias.
Si, en lugar de ver al electrón, como una partícula que gira en torno al núcleo, lo consideramos como una onda estacionaria, no experimentaría aceleración y, tampoco, en consecuencia, pérdida continua de radiación emitida, al caer y chocar con el núcleo. Lo que Bohr había introducido sencillamente, para conservar su modelo cuántico del átomo, encontró su justificación, en la noción de dualidad onda-partícula de De Broglie. Y, cuando llevó a cabo sus cálculos, De Broglie descubrió que el principal número cuántico de Bohr (es decir, n) sólo se refería a aquellas órbitas, en la que las ondas estacionarias de los electrones, podían existir en torno al núcleo del átomo de hidrógeno. Esa era la razón por la que, en el modelo de Bohr, las demás órbitas electrónicas estaban prohibidas.
Cuando de Broglie esbozó, en tres breves artículos publicados en otoño de 1923, la razón por la cual debemos considerar, que todas las partículas poseen un carácter dual (como onda y como partícula) no estaba clara la naturaleza de la relación que existe, entre una partícula (entendida como una bola de billar) y la “onda ficticia asociada”. ¿Estaba acaso De Broglie, sugiriendo algo que se asemejaba, a un surfista cabalgando una ola?
Pues eso.
(Continuará)
Emilio Alonso Sarmiento
Nacido en 1942 en Palma. Licenciado en Historia. Aficionado a la Filosofía y a la Física cuántica. Político, socialista y montañero.
