La naturaleza física de la Luz, uno de los grandes problemas de la ciencia.
La luz siempre ha sido un misterio desde principios de la Física, puede ser vista y aún medida, aunque siempre se escape al alcance de nuestros ojos. Solo una pequeña parte del espectro de luz puede ser percibida directamente por nuestros ojos.
Para explicar este Fenómeno y muchos más que nos rodean, Isaac Newton invento la física dando forma a las matemáticas que pretendían describir nuestro mundo físico.
Las observaciones que hizo Newton sobre la naturaleza fueron la base de la rama científica conocida como “física clásica”, teniendo mucho éxito al explicar cosas como el movimiento de los planetas. La física clásica es tan precisa que nos ha permitido calcular las órbitas de nuestros satélites.
Sin embargo a principios del siglo XX, los avances científicos revelaron un lugar de la naturaleza en el que las leyes de Newton parecían no funcionar en el mundo microscópico del átomo, entonces se desarrolló la física cuántica.
Cuando se trató de explicar por primera vez el comportamiento de la luz se hizo de forma corpuscular, Isaac Newton pensaba que la forma en que rebota la luz en un espejo es parecido al modo de rebotar una pelota en una pared. El pensamiento de Newton fue aceptado por cierto tiempo, Sin Embargo llegó Young he impuso definitivamente la Teoría Ondulatoria, donde demostró que la luz era una forma de movimiento ondulatorio que se propagaba a través del éter.
Conforme se desarrolla la ciencia, así mismo surgen más y más preguntas que aún no se encuentra solución, una de las grandes incógnitas que han surgido en la historia es ¿de qué están compuesta la materia? Los antiguos filósofos y sabios empezaron a encontrar respuestas a este interrogante; pero a principios del siglo XIX se estableció por primera vez que la materia está compuesta por átomos. Desde este punto se empiezan a crear una serie de modelos atómicos donde cada vez se volvía más complejo. Se realizaron innumerables experimentos donde han sobresalido en la historia grandes personajes tales como: Ernst Rutherford, John Dalton, Joseph John Thomson, Niels Bohr, Schrödinger.
El modelo de Rutherford, en el que los electrones se mueven alrededor de un núcleo positivo muy denso, explicaba los resultados de experimentos de dispersión, pero no el motivo de que los átomos sólo emitan luz de determinadas longitudes de onda, ni como las cargas negativas no se precipitaban sobre el núcleo positivo.
En el momento en el que se realiza estas interrogantes nace la primera versión de la Teoría cuántica donde las respuestas las proporcionó el análisis del modo en que los átomos interaccionan con la luz.
La Teoría Cuántica es una teoría gobernada por la probabilidad donde describe la posibilidad de que un suceso dado suceda en un momento determinado, sin especificar cuándo ocurrirá. A diferencia de lo que ocurre en la Física Clásica, en la Teoría Cuántica la probabilidad posee un valor esencial; Así en este mundo, donde cualquier cosa puede suceder, donde ninguna posibilidad puede ser descartada el primer avance que llevó a la solución de aquellas dificultades fue la introducción por parte de Planck del concepto de cuanto, como resultado de los estudios de la radiación del cuerpo negro realizados por los físicos en los últimos años del siglo XIX
Su hipótesis fue que la energía sólo es radiada en cuantos cuya energía es (h*u), donde u es la frecuencia de la radiación y h es la constante de Planck.
Los siguientes avances importantes en la teoría cuántica se debieron a Albert Einstein; un personaje que la idea de una teoría gobernada por la probabilidad le parecía un anatema a la que se refirió con las siguientes palabras “Dios No juega a los dados”
Este mismo personaje empleó el concepto del cuanto introducido por Planck para explicar determinadas propiedades del efecto fotoeléctrico, un fenómeno experimental en el que una superficie metálica emite electrones cuando incide sobre ella una radiación.
Einstein amplio sus ideas cuánticas sobre la radiación hasta 1911 donde señalo ante una comunidad científica que la mejor forma de entender la luz consiste en fusionar la teoría ondulatoria y corpuscular que habían competido entre de si por varios siglos.
Ahora el turno era para Bohr quien unió la idea de átomo nuclear de Rutherford con las ideas de una nueva rama de la Ciencia la Física Cuántica.
Niels Bohr trató de incorporar en su modelo atómico la teoría de “cuantos de energía” desarrollada por Max Planck y el efecto fotoeléctrico observado por Albert Einstein.
Este nuevo modelo que nos recuerda al modelo planetario de Copérnico, los planetas describiendo órbitas circulares alrededor del Sol. El electrón de un átomo describe también órbitas circulares, pero los radios de estas deben tener valor fijo. También es de suma importancia el hecho de que se establece por primera vez que los electrones se "ordenan" en niveles y subniveles, es decir, hay electrones que tienen alto nivel de energía y otros electrones que tiene menor nivel de energía. Esto último constituye el antecedente de la explicación de las reacciones químicas.
La teoría de Bohr sobre el átomo, fue uno de los momentos cruciales de la física y durante 50 años no han surgido ninguna gran revolución comparada con la de la física cuántica.
El universo está lleno de misterios y que muchas veces contradicen las teorías de la ciencia, donde todos los días, algo insólito se descubre y surgen nuevas incógnitas, un universo donde nuestra propia existencia es un misterio, que a pesar de nuestros grandes avances científicos, en cualquier momento las viejas teorías se desechan y las nuevas teorías se proponen, un universo donde los limites traspasan la velocidad de la luz, donde los limites los ponemos nosotros.
Por: Danilo Alejandro Arturo Rodríguez