Max Planck y el nacimiento de la mecánica cuántica

Nernst Einstein Planck Millikan Laue

De izquierda a derecha: Walther Nernst, Albert Einstein, Max Planck, Robert Andrews Millikan y Max von Laue en una cena ofrecida por von Laue el 12 de noviembre de 1931, en Berlín.

En las primeras horas de la noche del domingo 7 de octubre de 1900 -hace 120 años- Max Planck encontró la forma funcional de la curva que hoy conocemos como la distribución de Planck de la radiación de los cuerpos negros. Según mi opinión, fue la fecha de nacimiento de la mecánica cuántica.

Fotografía de Max Planck

Unas horas antes, Hermann Rubens y su esposa habían visitado a los Planck. Al ser un domingo, probablemente disfrutaron juntos de un café y un pastel. Rubens era el profesor experimental de física en la Universidad Humboldt de Berlín, donde Planck era el teórico. Rubens y su colaborador, Ferdinand Kurlbaum, habían conseguido recientemente medir la potencia emitida por un cuerpo negro en función de la temperatura en la inusual longitud de onda de 51 micras. Para ello, habían utilizado las reflexiones múltiples de la sal de roca para filtrar una banda estrecha del espectro. Trabajando a 51 micras, midieron el límite de baja temperatura y las temperaturas más altas dentro del alcance experimental de su horno. El resultado notable fue que a bajas frecuencias, en el régimen clásico, los resultados no se ajustaban a las predicciones de Wilhelm Wien. Rubens le dijo a Planck que para frecuencias pequeñas la densidad espectral medida era lineal con la temperatura.

Planck estaba intrigado. En cuanto terminó la reunión, se puso a trabajar. Su interés por los datos era profundo. Aquella tarde descifró la forma de la curva, con su peculiar denominador que en el límite de la baja frecuencia mostraba el comportamiento experimental adecuado: lineal con la temperatura.

La anécdota, referida por Abraham Pais en su libro Sutil es el Señor, dice que Planck envió una postal a Rubens con la función aquella misma tarde, para que éste la recibiera a primera hora de la mañana (el correo habría sido entregado y puesto sobre su mesa para cuando llegara a su despacho en la universidad). Probablemente Rubens le preguntó a Planck esa misma mañana: ¿Por qué tiene esta forma?

La presentación de los nuevos datos, seguida de la función de Planck, fue el 17 de octubre. La función se ajustaba a los datos, tanto en los límites de baja temperatura como de alta temperatura. Planck llevaba mucho tiempo interesado en el espectro del cuerpo negro. Entendía la termodinámica y la electrodinámica clásica. Pero fueron los datos de alta calidad de Rubens los que impulsaron su mente a encontrar una solución. Tardó unos meses, y el 14 de diciembre presentó la derivación de su teoría donde, “en un acto de desesperación”, introdujo el cuanto de energía: el inicio de la mecánica cuántica.

En memoria de Mario Molina.

Esta nota histórica fue escrita por el becario del ICM Luis Orozco.

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