Max Planck e la nascita della meccanica quantistica

Nernst Einstein Planck Millikan Laue

Da sinistra a destra: Walther Nernst, Albert Einstein, Max Planck, Robert Andrews Millikan e Max von Laue ad una cena tenuta da von Laue il 12 novembre 1931 a Berlino.

Nella prima serata di domenica 7 ottobre 1900-120 anni fa-Max Planck trovò la forma funzionale della curva che ora conosciamo come la distribuzione di Planck della radiazione dei corpi neri. Secondo me, era la data di nascita della meccanica quantistica.

Max Planck Photograph

Poche ore prima Hermann Rubens e sua moglie avevano visitato i Planck. Essendo una domenica, probabilmente si erano goduti un caffè e un dolce insieme. Rubens era il professore di fisica sperimentale all’Università Humboldt di Berlino, mentre Planck era quello teorico. Rubens e il suo collaboratore, Ferdinand Kurlbaum, erano recentemente riusciti a misurare la potenza emessa da un corpo nero in funzione della temperatura alla lunghezza d’onda insolitamente lunga di 51 micron. Avevano usato riflessioni multiple dal sale di roccia per filtrare una stretta banda dello spettro. Lavorando a 51 micron, hanno misurato il limite di bassa temperatura e le temperature più alte entro la portata sperimentale del loro forno. Il risultato notevole fu che alle basse frequenze, nel regime classico, i risultati non corrispondevano alle previsioni di Wilhelm Wien. Rubens disse a Planck che per piccole frequenze la densità spettrale misurata era lineare con la temperatura.

Planck era incuriosito. Non appena la riunione finì, si mise al lavoro. Il suo interesse per i dati era profondo. Quella sera capì la forma della curva, con il suo peculiare denominatore che nel limite della bassa frequenza mostrava l’appropriato comportamento sperimentale lineare con la temperatura.

L’aneddoto, come riferito da Abraham Pais nel suo libro Subtle is the Lord, afferma che Planck inviò una cartolina a Rubens con la funzione la sera stessa, in modo che Rubens l’avrebbe ricevuta per prima cosa al mattino (la posta sarebbe stata consegnata e messa sulla sua scrivania quando arrivò al suo ufficio all’università). Rubens probabilmente chiese a Planck quella stessa mattina: Perché ha questa forma?

La presentazione dei nuovi dati, seguita dalla funzione di Planck, fu il 17 ottobre. La funzione si adattava ai dati, sia ai limiti di bassa temperatura che di alta temperatura. Planck si era interessato allo spettro del corpo nero per molto tempo. Aveva capito la termodinamica e l’elettrodinamica classica. Ma furono i dati di alta qualità di Rubens a spingere la sua mente a trovare una soluzione. Gli ci vollero alcuni mesi, e il 14 dicembre presentò la derivazione della sua teoria dove, “in un atto di disperazione”, introdusse il quanto di energia: l’inizio della meccanica quantistica.

In memoria di Mario Molina.

Questa nota storica è stata scritta dal JQI Fellow Luis Orozco.

Leave a Comment

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *