John Dalton(Eaglesfield, Gran Bretaa, 1766 - Manchester, 1844) Qumico y fsico britnico al que se debe la primera formulacin moderna de la teora atmica. Pese a recibir una educacin precaria a causa de las penurias econmicas, una inagotable curiosidad y afn de conocimientos le permiti completar su formacin y obtener cierto prestigio con sus primeros trabajos cientficos, que versaron sobre los gases y sobre una enfermedad visual que padeci, posteriormente llamada daltonismo.

John DaltonReconocido ya como cientfico y con una slida posicin acadmica, Dalton descubri la llamadaley de las proporciones mltiples, que rige el peso de los elementos que intervienen en una reaccin qumica, y propuso como interpretacin de la misma toda una teora sobre la constitucin de la materia que retomaba el atomismo griego: es el llamado modelo atmico de Dalton, que, vigente a lo largo de todo el siglo XIX, posibilitara importanes avances cientficos.BiografaMiembro de una familia muy humilde, en su infancia ayudaba con su hermano a su padre en el trabajo del campo y en la pequea tienda familiar donde tejan vestidos, mientras que su hermana Mary ayudaba a su madre en las tareas de la casa y venda papel, tinta y plumas. Aunque su situacin econmica era bastante precaria, los hermanos recibieron cierta educacin en la escuela cuquera ms cercana, a diferencia de otros nios de la misma condicin.El maestro de la escuela cuquera de Pardshow Hall proporcion a John Dalton una buena base y le transmiti el afn por la bsqueda incansable de nuevos conocimientos. Un cuquero rico, Elihu Robinson, se convirti en su mentor y en otra fuente de estmulo hacia las matemticas y las ciencias (especialmente la meteorologa). Con slo doce aos de edad, John Dalton abri una escuela en su localidad natal, Eaglesfield. Aunque supo manejar los problemas con sus alumnos mayores que l, despus de dos aos se vio obligado a abandonar su proyecto debido al bajo salario, y tuvo que volver a las tareas del campo trabajando para un to suyo.En 1781 John Dalton se uni a su hermano como asistente de George Bewley en su escuela de Kendall. Cuando George Bewley se retir, su hermano y l abrieron su propia escuela, donde ofrecan clases de ingls, latn, griego y francs, adems de veintin temas relacionados con las matemticas y las ciencias. Su hermana se traslad con ellos para ayudarles en la casa. A pesar de tener unos sesenta alumnos, a veces se vean obligados a trabajar en tareas auxiliares para mantenerse.

John DaltonJohn Gough, el hijo ciego de un rico comerciante, se hizo amigo de John Dalton y se convirti en su nuevo mentor. Le ense lenguas, matemticas y ptica, adems de compartir con Dalton su biblioteca. El inters de Dalton se extendi hacia la neumtica, la astronoma y la geografa, y en 1787 comenz a obtener ingresos extraordinarios impartiendo conferencias. Tambin se dirigi a un museo cercano con una oferta para vender los once volmenes clasificados de su coleccin botnica. Coleccionaba mariposas y estudiaba los caracoles, las garrapatas y los gusanos; tambin meda su ingesta de alimentos y la comparaba con los residuos producidos por el organismo. Al mismo tiempo preparaba su ingreso en la escuela de medicina, pero su familia lo desanim por falta de dinero y de confianza en l.A la edad de 26 aos, Dalton descubri que ni l ni su hermano eran capaces de distinguir los colores. Le regal a su madre unas medias (que l crea azules) y ella le pregunt sorprendida por qu le haba obsequiado con unas medias moradas, color que no era apropiado para una mujer cuquera. Dos aos despus, en su primer artculo cientfico importante,Hechos extraordinarios relativos a la visin de los colores(1794), John Dalton proporcionara una descripcin cientfica sobre este fenmeno, que posteriormente se conocera con el nombre de daltonismo.Un ao antes, en 1793, Dalton haba publicado su primer libro,Observaciones y ensayos meteorolgicos, donde defenda la tesis de que el aire no es una combinacin qumica, sino una mezcla meramente fsica de gases. Ese mismo ao se traslad a Manchester como tutor y profesor de fsica y matemticas del New College de esta ciudad, fundado por los presbiterianos, y cuyo prestigio rivalizaba entonces con el de las universidades de Oxford y Cambridge. Inmediatamente se inscribi en la Biblioteca de Manchester y en la Sociedad Literaria y Filosfica, de la que llegara a ser secretario y presidente.Profesor e investigadorAquellos dos trabajos cientficos le haban proporcionado una cierta notoriedad, y, ya con una situacin econmica ms holgada, pudo alternar la enseanza con las investigaciones en el laboratorio. En 1802, en la memoria tituladaAbsorcin de gases por el agua y otros lquidos, estableci suley de las presiones parciales(Ley de Dalton), segn la cual la presin de una mezcla gaseosa equivale a la suma de las presiones de cada componente. Tambin estableci una relacin entre la presin del vapor y la temperatura. Su inters en los gases se derivaba de su aficin a los estudios meteorolgicos: siempre llevaba consigo sus aparatos del tiempo all donde fuese, realizando a lo largo de su vida ms de doscientas mil observaciones que anotaba en su diario. Gracias a estas observaciones, su mente analtica pudo encontrar relaciones numricas entre los datos.En 1803 comenz a formular su mayor contribucin a la ciencia. Se encontraba estudiando la reaccin del xido ntrico con el oxgeno cuando descubri que la reaccin poda tener lugar con dos proporciones diferentes: a veces 1:1,7 y otras 1;3,4 (en peso). Ello llev a Dalton a establecer laley de las proporciones mltiples, segn la cual, en una reaccin qumica, los pesos de dos elementos siempre se combinan entre s en proporciones de nmeros enteros pequeos; buscando una interpretacin a este fenmeno, comenz a bosquejar los principios de su teora atmica.Los resultados fueron comunicados oralmente ese mismo ao y publicados en 1808 en un libro que es su trabajo ms famoso:Nuevo sistema de filosofa qumica. En l adopt la nocin de tomo y estableci los postulados de la teora constitutiva de la materia que hoy conocemos como teora atmica de Dalton; dibuj partculas individuales para ilustrar las reacciones qumicas y public su primera lista de pesos atmicos y smbolos.

John Dalton (retrato de Thomas Phillips, 1835)No todo el mundo aceptaba la nueva teora; en 1810 public la segunda parte delNuevo sistema de filosofa qumica, proporcionando nuevas evidencias empricas. La tercera parte vera la luz en 1827. Aunque fue miembro de la Real Sociedad desde 1822 y en 1825 recibi la medalla de esta sociedad cientfica por su trabajo en la teora atmica, Dalton siempre se consider a s mismo como un docente, y se gan la vida dando clases y conferencias hasta 1833, cuando fue premiado con una pensin civil anual.El 27 de julio de 1844 falleci de un ataque al corazn. Segn su deseo, tras su muerte se le practic la autopsia para determinar la causa de lo que luego se llamara daltonismo. La misma demostr que el daltonismo no es un problema del ojo, sino que estaba causado por alguna deficiencia del poder sensorial. Fue enterrado con honores de monarca, en un funeral seguido por ms de cuatrocientas mil personas, contraviniendo los principios de los cuqueros conforme a los que haba vivido.La teora atmica de DaltonEl concepto de tomo se remonta a los debates entre los filsofos griegos desarrollados alrededor del siglo VI a.C. Una de las cuestiones que interesaba a estos pensadores era la naturaleza de la materia. Se preguntaban si era continua o discontinua, es decir: si fuese posible partir un pedazo de tiza tantas veces como se quisiera, llegara a obtenerse una partcula que ya no pudiera seguir dividindose o, por el contrario, este proceso podra seguir realizndose indefinidamente?Un defensor del concepto de partcula ltima fue el filsofoDemcrito, quien llam a tales partculastomos. En griego,atomossignifica "indivisible." Tal debate sobre las partculas ltimas nunca se resolvi; los filsofos griegos no se planteaban comprobar sus ideas con experimentos. Durante ms de veinte siglos, el concepto de Demcrito qued archivado como algo de inters secundario entre los cientficos, hasta que la idea renaci en la primera dcada del siglo XIX, de la mano de John Dalton.John Dalton no se haba propuesto formular una teora sobre la constitucin de la materia; lleg a ella como consecuencia de sus investigaciones sobre los gases, y su objetivo no era otro que explicar los descubrimientos efectuados en las mismas. En su memoriaAbsorcin de gases por el agua y otros lquidos(1802), haba establecido su conocidaley de las presiones parciales: la presin total ejercida por una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de cada uno de sus componentes.Una continuacin natural de dichos estudios era investigar la composicin de los mismos gases (y especialmente de los xidos de nitrgeno, de los compuestos oxigenados del azufre y del carbono, del metano, etc.). Repetidas experiencias le conduciran a descubrir laley de las proporciones mltiples: si en una reaccin qumica se combinan dos o ms elementos y se mantiene constante el peso de uno de ellos, el peso de los dems vara segn relaciones simples expresables en mltiplos enteros. Dicho de otro modo, las sustancias siempre reaccionan con otras guardando una relacin constante entre sus respectivos pesos; pueden combinarse en cantidades grandes o pequeas, pero siempre se mantiene esa misma proporcin.Para explicar estas relaciones aritmticas, John Dalton supuso que todo elemento deba de estar formado por cantidades de materia concretas, las cuales hacan comprensible la existencia de mltiplos de aqullas y explicaban que slo unos valores determinados de sus pesos intervinieran en una reaccin. Retom as la teora atmica de Demcrito, que consideraba la materia formada por partculas indivisibles. La existencia de espacios interatmicos, por otra parte, justificaba la compresibilidad de los gases, los cambios de estado y el fenmeno de la dilatacin, hechos inexplicables si no se tena en cuenta la discontinuidad de la materia.El 21 de octubre de 1803, Dalton expuso por primera vez su teora atmica en una conferencia que pronunci en Manchester, organizada por la Sociedad Literaria y Filosfica, ante un auditorio de siete personas. No es de extraar la falta de pblico, porque Dalton no tena fama de buen orador. Pero su teora consigui ms divulgacin al publicarla, en 1808, en la primera parte de su obraNuevo sistema de filosofa qumica.La teora atmica de Dalton estableca una serie de postulados fundamentales: los elementos estn formados por tomos, partculas materiales minsculas que no pueden crearse, destruirse ni dividirse; todos los tomos de un determinado elemento son idnticos, tanto en la masa como en sus dems propiedades; los tomos se combinan entre s en proporciones simples, expresables en nmeros enteros, para formar "tomos compuestos" (lo que hoy llamamos molculas, concepto que sera introducido porAmadeo Avogadro); todos los "tomos compuestos" de una misma sustancia son idnticos, tanto en la masa como en sus dems propiedades.La ley de las proporciones mltiples y la hiptesis atmica condujo al mismo Dalton al primer intento de confeccionar un instrumento de utilidad fundamental para la qumica: una tabla de masas atmicas, que apareci ya en la primera parte delNuevo sistema de filosofa qumica. Dalton eligi el hidrgeno como patrn para la tabla de masas atmicas y dio al tomo de ese elemento una masa de 1. Naturalmente, podra haber elegido cualquier otro elemento y cualquier otro valor para su masa atmica, pero el hidrgeno era el ms ligero de los elementos y el 1 es el nmero que permite establecer comparaciones con ms facilidad.La tabla que elabor Dalton era incorrecta por dos motivos principales: en primer lugar, desconoca la relacin correcta de combinacin de los tomos en una reaccin qumica, y en segundo lugar, el equipo utilizado en la poca para determinar relaciones de masas no era muy preciso. Como resultado de ello, los valores establecidos resultaron notablemente inferiores a los reales. Con todo, su tabla fue un primer paso importante en la determinacin de las masas atmicas, y apenas veinte aos despus, el qumico suecoJns Jacob Berzeliusfue ya capaz de establecer una lista de masas atmicas con valores muy similares a los actualmente aceptados.Considerada como una de las bases de la ciencia moderna, la teora atmica de Dalton se revelara como una hiptesis extraordinariamente fecunda tanto para la qumica como para la fsica, y mantuvo su vigencia durante casi un siglo. Hubo que esperar al descubrimiento de las partculas subatmicas (que acab con el dogma de la indivisibilidad del tomo) para ver cambios sustanciales en el modelo, reflejados en las sucesivamente perfeccionadas teoras atmicas deJoseph John Thomson,Ernest RutherfordyNiels Bohr, ya a principios del siglo XX.

Joseph John Thomson(Cheetham Hill, Reino Unido, 1856 - Cambridge, id., 1940) Fsico britnico. Hijo de un librero, Joseph John Thomson estudi en el Owens College y ms tarde en la Universidad de Manchester y en el Trinity College de Cambridge. Se gradu en matemticas en 1880, ocup la ctedra Cavendish y, posteriormente, fue nombrado director del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge.Thomson investig la naturaleza de los rayos catdicos y demostr que los campos elctricos podan provocar la desviacin de stos. Llev a cabo numerosos experimentos sobre su desviacin, bajo el efecto combinado de campos elctricos y magnticos, buscando la relacin existente entre la carga y la masa de la partculas, proporcionalidad que se mantena constante aun cuando se alterase el material del ctodo.

Joseph John ThomsonEn 1897 descubri una nueva partcula y demostr que era aproximadamente mil veces ms ligera que el hidrgeno. Esta partcula sera bautizada con el nombre de electrn, designacin propuesta aos antes por el irlandsGeorge Johnstone Stoney, que haba teorizado sobre su existencia. Joseph John Thomson fue, por lo tanto, el primero que identific partculas subatmicas, y lleg a importantes conclusiones sobre estas partculas cargadas negativamente: con el aparato que construy obtuvo la relacin entre la carga elctrica y la masa del electrn.Thomson examin adems los rayos positivos, estudiados anteriormente porEugen Goldstein, y en 1912 descubri el modo de utilizarlos en la separacin de tomos de diferente masa. El objetivo se consigui desviando los rayos positivos en campos elctricos y magnticos, mtodo que en la actualidad se llama espectrometra de masas. Con esta tcnica descubri que el nen posee dos istopos, el nen-20 y el nen-22.Todos estos trabajos sirvieron a Thomson para establecer un nuevo modelo de la estructura del tomo que result incorrecto, pues supona que las partculas cargadas positivamente se encontraban mezcladas homogneamente con las negativas.Thomson recibi el premio Nobel de Fsica en 1906 por sus estudios acerca del paso de la electricidad a travs del interior de los gases. Calcul la cantidad de electricidad transportada por cada tomo y determin el nmero de molculas por centmetro cbico. Escribi varias obras, entre las que destacanThe Discarge of Electricity Through Gases,Conduction of Electricity Through Gases,The Corpuscular Theory of Matter,The Electron in ChemistryyRecollections and Reflections. En 1937, su hijoGeorge Paget Thomsonobtuvo tambin el premio Nobel de Fsica por el descubrimiento de la difraccin de los electrones.

Jean Baptiste Perrin(Lille, 1870 - Nueva York, 1942) Fsico francs, famoso por sus investigaciones sobre el movimiento browniano, que ofrecieron la primera demostracin definitiva de la existencia del tomo. Hijo de un capitn de infantera, curs sus estudios secundarios en Lyon, donde su padre estaba destinado, y se traslad luego a Pars, donde en 1890 ingres en la cole Normale Suprieure.Al trmino de su formacin, una beca le permiti retrasar el momento de incorporarse a la enseanza, y pudo consagrarse a la investigacin, presentando su tesis doctoral en 1897 sobreLes rayons cathodiques et les rayons Roentgen. Dos aos antes haba publicado una importante memoria en los "Comptes rendus" de la Acadmie des Sciences, en la que ofreci argumentos en favor de considerar que los rayos catdicos estaban constituidos por partculas en movimiento cargadas negativamente.En 1898 inici su carrera docente en la Sorbona como encargado de un curso de Fsica Qumica, materia de la que fue nombrado catedrtico en la Facultad de Ciencias en 1910. El ao anterior haba publicado sus investigaciones sobre el movimiento browniano de partculas en solucin acuosa, argumentando que dicho movimiento era consecuencia del bombardeo incesante de las partculas por las molculas del agua, y ofreciendo estimaciones del tamao de las mismas y del valor del Nmero de Avogadro ms exactas que las disponibles hasta entonces; los resultados de sus experiencias fueron aceptados como prueba de la existencia de las molculas y Jean Baptiste Perrin recibi el Premio Nobel de Fsica en 1926 por sus trabajos sobre la estructura discontinua de la materia.En 1918 fue nombrado miembro de la Royal Society y en 1923 ingres en la Acadmie des Sciences. En 1936 form parte del gobierno de Lon Blum como subsecretario de Estado para la investigacin cientfica, cargo desde el que promovi el Palais de la Dcouverte (1937) y el Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS, 1939). De entre sus obras cabe mencionarOsmose et parois semi-permables(1900),Principios de Qumica-Fsica(1901),Los tomos(Les Atomes,1912) yLes lments de la physique(1930).

Ernest Rutherford(Nelson, Nueva Zelanda, 1871-Londres, 1937) Fsico y qumico britnico. Tras licenciarse, en 1893, en Christchurch (Nueva Zelanda), Ernest Rutherford se traslad a la Universidad de Cambridge (1895) para trabajar como ayudante de JJ. Thomson. En 1898 fue nombrado catedrtico de la Universidad McGill de Montreal, en Canad. A su regreso al Reino Unido (1907) se incorpor a la docencia en la Universidad de Manchester, y en 1919 sucedi al propio Thomson como director del Cavendish Laboratory de la Universidad de Cambridge.Por sus trabajos en el campo de la fsica atmica, Ernest Rutherford est considerado como uno de los padres de esta disciplina. Investig tambin sobre la deteccin de las radiaciones electromagnticas y sobre la ionizacin del aire producida por los rayos X. Estudi las emisiones radioactivas descubiertas por H. Becquerel, y logr clasificarlas en rayos alfa, beta y gamma.

Ernest RutherfordEn 1902, en colaboracin con F. Soddy, Rutherford formul la teora sobre la radioactividad natural asociada a las transformaciones espontneas de los elementos. Colabor con H. Geiger en el desarrollo del contador de radiaciones conocido como contador Geiger, y demostr (1908) que las partculas alfa son iones de helio (ms exactamente, ncleos del tomo de helio) y, en 1911, describi un nuevo modelo atmico (modelo atmico de Rutherford), que posteriormente sera perfeccionado por N. Bohr.Segn este modelo, en el tomo exista un ncleo central en el que se concentraba la casi totalidad de la masa, as como las cargas elctricas positivas, y una envoltura o corteza de electrones (carga elctrica negativa). Adems, logr demostrar experimentalmente la mencionada teora a partir de las desviaciones que se producan en la trayectoria de las partculas emitidas por sustancias radioactivas cuando con ellas se bombardeaban los tomos.Los experimentos llevados a cabo por Rutherford permitieron, adems, el establecimiento de un orden de magnitud para las dimensiones reales del ncleo atmico. Durante la Primera Guerra Mundial estudi la deteccin de submarinos mediante ondas sonoras, de modo que fue uno de los precursores del sonar.Asimismo, logr la primera transmutacin artificial de elementos qumicos (1919) mediante el bombardeo de un tomo de nitrgeno con partculas alfa. Las transmutaciones se deben a la capacidad de transformarse que tiene un tomo sometido a bombardeo con partculas capaces de penetrar en su ncleo. Muy poco despus de su descubrimiento se precisaron las caractersticas de las transmutaciones y se comprob que la energa cintica de los protones emitidos en el proceso poda ser mayor que la de las partculas incidentes, de modo que la energa interna del ncleo tena que intervenir la transmutacin. En 1923, tras fotografiar cerca de 400.000 trayectorias de partculas con la ayuda de una cmara de burbujas (cmara de Wilson), Blackett pudo describir ocho transmutaciones y establecer la reaccin que haba tenido lugar.Rutherford recibi el Premio Nobel de Qumica de 1908 en reconocimiento a sus investigaciones relativas a la desintegracin de los elementos. Entre otros honores, fue elegido miembro (1903) y presidente (1925-1930) de la Royal Society de Londres y se le concedieron los ttulos de sir (1914) y de barn Rutherford of Nelson (1931). A su muerte, sus restos mortales fueron inhumados en la abada de Westminster.

Niels Bohr(Niels Henrik David Bohr; Copenhague, 1885 - 1962) Fsico dans. Considerado como una de las figuras ms deslumbrantes de la fsica contempornea y, por sus aportaciones tericas y sus trabajos prcticos, como uno de los padres de la bomba atmica, fue galardonado en 1922 con el Premio Nobel de Fsica "por su investigacin acerca de la estructura de los tomos y la radiacin que emana de ellos".

Niels BohrPese a contravenir principios de la fsica clsica, su modelo atmico, que incorporaba el modelo de tomo planetario de Rutherford y la nocin de cuanto de accin introducida por Planck, permiti explicar tanto la estabilidad del tomo como de sus propiedades de emisin y de absorcin de radiacin. En esta teora, el electrn puede ocupar algunas rbitas estacionarias en las cuales no irradia energa, y los procesos de emisin y de absorcin son concebidos como transiciones del electrn de una rbita estacionaria a otra.BiografaNiels Bohr curs estudios superiores de fsica en la Universidad de Copenhague, donde obtuvo el grado de doctor en 1911. Tras haberse revelado como una firme promesa en el campo de la fsica nuclear, pas a Inglaterra para ampliar sus conocimientos en el prestigioso Cavendish Laboratory de la Universidad de Cambridge, bajo la tutela de sirJoseph John Thomson(1856-1940), qumico britnico distinguido con el Premio Nobel en 1906 por sus estudios acerca del paso de la electricidad a travs del interior de los gases, que le haban permitido descubrir el electrn, partcula anteriormente intuida y bautizada porGeorge Johnstone Stoney(1826-1911).Precisamente al estudio de los electrones estaba dedicada la tesis doctoral que acababa de leer el joven Bohr en Copenhague, y que haba llevado a territorio britnico con la esperanza de verla traducida al ingls. Pero, comoquiera que Thomson no se mostrara entusiasmado por el trabajo del cientfico dans, Bohr decidi abandonar el Cavendish Laboratory y marcharse a la Universidad de Manchester, donde aprovech las enseanzas de otro Premio Nobel,Ernest Rutherford(1871-1937), para ampliar sus saberes acerca de las radiactividad y los modelos del tomo.A partir de entonces, entre ambos cientficos se estableci una estrecha colaboracin que, sostenida por firmes lazos de amistad, habra de ser tan duradera como fecunda. Rutherford haba elaborado una teora del tomo que era totalmente vlida en un plano especulativo, pero que no poda sostenerse dentro de las leyes de la fsica clsica. Bohr, en un alarde de audacia que resultaba impredecible en su carcter tmido y retrado, se atrevi a soslayar los problemas que obstaculizaban los progresos de Rutherford con una solucin tan sencilla como arriesgada: afirm, simplemente, que los movimientos que se daban dentro del tomo estn gobernados por unas leyes ajenas a las de la fsica tradicional.En 1913, Niels Bohr alcanz celebridad mundial dentro del mbito de la fsica al publicar una serie de ensayos en los que revelaba su particular modelo de la estructura del tomo. Tres aos despus, el cientfico dans regres a su ciudad natal para ocupar una plaza de profesor de Fsica Terica en su antiguaalma mater; y en 1920, merced al prestigio internacional que haba ido adquiriendo por sus estudios y publicaciones, consigui las subvenciones necesarias para la fundacin del denominado Instituto Nrdico de Fsica Terica (ms tarde denominado Instituto Niels Bohr), cuya direccin asumi desde 1921 hasta la fecha de su muerte (1962).

Niels Bohr en el laboratorio (1922)En muy poco tiempo este instituto se erigi, junto a las universidades alemanas de Munich y Gttingen, en uno de los tres vrtices del tringulo europeo donde se estaban desarrollando las principales investigaciones sobre la fsica del tomo. En 1922, ao en el que Bohr se consagr definitivamente como cientfico de renombre universal con la obtencin del Premio Nobel, vino al mundo su hijo Aage Niels Bohr, que habra de seguir los pasos de su padre y colaborar con l en varias investigaciones. Doctorado tambin en fsica, fue, al igual que su progenitor, profesor universitario de dicha materia y director del Instituto Nrdico de Fsica Terica, y recibira el Premio Nobel en 1975.Inmerso en sus investigaciones sobre el tomo y la mecnica cuntica, Niels Bohr enunci, en 1923, elprincipio de la correspondencia, al que aadi en 1928 elprincipio de la complementariedad. A raz de esta ltima aportacin se fue constituyendo en torno a su figura la denominada Escuela de Copenhague de la mecnica cuntica, cuyas teoras fueron combatidas ferozmente (y ciertamente en vano) porAlbert Einstein(1879-1955). A pesar de estas diferencias, sostenidas siempre en un plano terico (pues Einstein slo pudo oponer a las propuestas de Bohr elucubraciones mentales), el padre de la teora de la relatividad reconoci en el fsico dans a "uno de los ms grandes investigadores cientficos de nuestro tiempo".En la dcada de los aos treinta, Niels Bohr pas largas temporadas en los Estados Unidos de Amrica, adonde llev las primeras noticias sobre la fisin nuclear, descubierta en 1938 en Berln porOtto Hahn(1879-1968) yFritz Strassmann(1902-1980), que habran de dar lugar a los trabajos de fabricacin de armas nucleares de destruccin masiva. Durante cinco meses trabaj con J. A. Wheeler en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton (Nueva Jersey), y anunci, junto con su colaborador, que el plutonio haba de ser fisionable, al igual que lo era el uranio.De regreso a Dinamarca, fue elegido presidente de la Real Academia Danesa de Ciencias (1939). Volvi a instalarse en Copenhague, en donde continu investigando e impartiendo clases hasta que en 1943, a raz de la ocupacin alemana, tuvo que abandonar su pas natal debido a sus orgenes judos. Su vida y la de los suyos llegaron a estar tan amenazadas que se vio forzado a embarcar a su familia en un pequeo bote de pesca y poner rumbo a Suecia. Pocos das despus, Bohr se refugi en los Estados Unidos y, bajo el pseudnimo deNicholas Baker, empez a colaborar activamente en el denominado Proyecto Manhattan, desarrollado en un laboratorio de Los lamos (Nuevo Mxico), cuyo resultado fue la fabricacin de la primera bomba atmica.

Niels Bohr en una imagen tomada en 1950Al trmino de la II Guerra Mundial (1939-1945), retorn a Dinamarca y volvi a ponerse al frente del Instituto Nrdico de Fsica Terica. A partir de entonces, consciente de las aplicaciones devastadoras que podan tener sus investigaciones, se dedic a convencer a sus colegas de la necesidad de usar los hallazgos de la fsica nuclear con fines tiles y benficos.Pionero en la organizacin de simposios y conferencias internacionales sobre el uso pacfico de la energa atmica, en 1951 public y divulg por todo el mundo un manifiesto firmado por ms de un centenar de cientficos eminentes, en el que se afirmaba que los poderes pblicos deban garantizar el empleo de la energa atmica para fines pacficos. Por todo ello, en 1957, recibi el premio tomos para la Paz, convocado por la Fundacin Ford para favorecer las investigaciones cientficas encaminadas al progreso de la humanidad.Director, desde 1953, de la Organizacin Europea para la Investigacin Nuclear, Niels Henrik David Bohr falleci en Copenhague durante el otoo de 1962, a los setenta y siete aos de edad, despus de haber dejado impresas algunas obras tan valiosas comoTeora de los espectros y constitucin atmica(1922),Luz y vida(1933),Teora atmica y descripcin de la naturaleza(1934),El mecanismo de la fisin nuclear(1939) yFsica atmica y conocimiento humano(1958).El modelo atmico de BohrLas primeras aportaciones relevantes de Bohr a la Fsica contempornea tuvieron lugar en 1913, cuando, para afrontar los problemas con que haba topado su maestro y amigo Rutherford, afirm que los movimientos internos que tienen lugar en el tomo estn regidos por leyes particulares, ajenas a las de la fsica tradicional. Al hilo de esta afirmacin, Bohr observ tambin que los electrones, cuando se hallan en ciertos estados estacionarios, dejan de irradiar energa.En realidad, Rutherford haba vislumbrado un tomo de hidrgeno conformado por unprotn(es decir, una carga positiva central) y un partcula negativa que girara alrededor de dicho protn de un modo semejante al desplazamiento descrito por los planetas en sus rbitas en torno al sol. Pero esta teora contravena las leyes de la fsica tradicional, puesto que, a tenor de lo conocido hasta entonces, una carga elctrica en movimiento tena que irradiar energa, y, por lo tanto, el tomo no podra ser estable.Niels Bohr acept, en parte, la teora atmica de Rutherford, pero la super combinndolo con las teoras cunticas deMax Planck(1858-1947). En los tres artculos que public en elPhilosophical Magazineen 1913, Bohr enunci cuatro postulados: 1) Un tomo posee un determinado nmero de rbitas estacionarias, en las cuales los electrones no radian ni absorben energa, aunque estn en movimiento. 2) El electrn gira alrededor de su ncleo de tal forma que la fuerza centrfuga sirve para equilibrar con exactitud la atraccin electrosttica de las cargas opuestas. 3) El momento angular del electrn en un estado estacionario es un mltiplo de h / 2p (dondehes la constante cuntica universal de Planck).Segn el cuarto postulado, cuando un electrn pasa de un estado estacionario de ms energa a otro de menos (y, por ende, ms cercano al ncleo), la variacin de energa se emite en forma de un cuanto de radiacin electromagntica (es decir, unfotn). Y, a la inversa, un electrn slo interacciona con un fotn cuya energa le permita pasar de un estado estacionario a otro de mayor energa.

Werner Heisenberg y Niels Bohr enla Conferencia de Copenhague (1934)Dicho de otro modo, la radiacin o absorcin de energa slo tiene lugar cuando un electrn pasa de una rbita de mayor (o menor) energa a otra de menor (o mayor), que se encuentra ms cercana (o alejada) respecto al ncleo. La frecuenciafde la radiacin emitida o absorbida viene determinada por la relacin: E1 - E2 = hf, dondeE1yE2son las energas correspondientes a las rbitas de trnsito del electrn. Merced a este ltimo y ms complejo postulado, Bohr pudo explicar por qu, por ejemplo, los tomos de hidrgeno ceden distintivas longitudes de onda de luz, que aparecen en el espectro del hidrgeno como una distribucin fija de lneas de luz conocida comoserie de Balmer.En un principio, el modelo atmico propuesto por Bohr desconcert a la mayor parte de los cientficos de todo el mundo. Su manera de explicar la estructura de un tomo era hacer caso omiso (al menos en ciertas partes pequeas del tomo) de un principio aceptado de la fsica. La teora atmica de Bohr pareca casi un timo: inventar un modelo simplemente por el hecho de que podra funcionar bien. Pero, a raz de que su colega y maestro Rutherford le felicitara efusivamente por estos postulados, numerosos investigadores del Centro y el Norte de Europa comenzaron a interesarse por las ideas del fsico dans, y algunos de ellos, como los alemanesJames Franck(1882-1964) y Gustav Hertz (1887-1975), proporcionaron nuevos datos que confirmaban la validez del modelo de Bohr.La teora atmica de Bohr se aplic, en efecto, al estudio del tomo de hidrgeno, aunque enseguida pudo generalizarse a otros elementos superiores, gracias a la amplitud y el desarrollo que le proporcion el trabajo deArnold Sommerfeld(1868-1951), que mejor el modelo del dans para explicar la estructura fina del espectro. De ah que los postulados lanzados por Niels Bohr en 1913 puedan considerarse como las bases en que se sustenta la fsica nuclear contempornea.El principio de correspondenciaCon la formulacin de estos postulados, Niels Bohr logr, en efecto, dar una explicacin cuantitativa del espectro del hidrgeno; y, fundamentalmente, consigui establecer los principios de la teora cuntica del tomo en la forma ms clara y concisa posible. Pero, ante todo, su gran acierto fue sealar que estos principios eran irracionales desde el punto de vista de la mecnica clsica, y advertir que requeran una nueva limitacin en el uso de los conceptos ordinarios de causalidad.Para fijar las circunstancias en que deban concordar la mecnica clsica y las nuevas teoras de la mecnica cuntica, Bohr estableci en 1923 el denominadoprincipio de correspondencia, en virtud del cual la mecnica cuntica debe tender hacia la teora de la fsica tradicional al ocuparse de los fenmenos macroscpicos (o, dicho de otro modo, siempre que los valores de las constantes cunticas lleguen a ser despreciables).Sirvindose de este principio, Niels Bohr y sus colaboradores, entre los que se contaba el jovenWerner Karl Heisenberg(1901-1976), otro futuro Premio Nobel de Fsica, trazaron un cuadro aproximado de la estructura de los tomos que poseen numerosos electrones; y consiguieron otros logros como explicar la naturaleza de los rayos X, los fenmenos de la absorcin y emisin de luz por parte de los tomos y la variacin peridica en el comportamiento qumico de los elementos.El principio de complementariedadEn 1925, su ayudante Heisenberg enunci elprincipio de indeterminacin o de incertidumbre, segn el cual era utpica la idea de poder alcanzar, en el campo de la microfsica, un conocimiento pleno de la realidad de la naturaleza en s misma o de alguna de las cosas que la componen, ya que los instrumentos empleados en la experimentacin son objetos naturales sometidos a las leyes de la fsica tradicional.La formulacin de este luminoso principio de Werner Heisenberg sugiri a su vez a Bohr un nuevo precepto: el llamadoprincipio de complementariedadde la mecnica cuntica (1928). Partiendo de la dualidad onda-partcula recientemente enunciada por el jovenLouis de Broglie(1892-1987), es decir, de la constatacin de que la luz y los electrones actan unas veces como ondas y otras como partculas, Bohr afirm que, en ambos casos, ni las propiedades de la luz ni las de los electrones pueden observarse simultneamente, por ms que sean complementarias entre s y necesarias para una interpretacin correcta.En otras palabras, el principio de complementariedad expresa que no existe una separacin rgida entre los objetos atmicos y los instrumentos que miden su comportamiento. Ambos son, en opinin de Bohr, complementarios: elementos de diversas categoras, incluyendo fenmenos pertenecientes a un mismo sistema atmico, pero slo reconocibles en situaciones experimentales que son fsicamente incompatibles.Siguiendo este razonamiento, Niels Bohr tambin consider que eran complementarias ciertas descripciones, generalmente causales y espacio-temporales, as como a ciertas propiedades fsicas como la posicin y el momento precisos. En su valioso ensayo tituladoLuz y vida(1933), el cientfico dans, dando una buena muestra de sus singulares dotes para la especulacin filosfica, analiz las implicaciones humanas del principio de complementariedad.La fisin nuclearEn la dcada de los aos treinta, el creciente inters de todos los cientficos occidentales por el estudio del interior del ncleo del tomo (con abundante experimentacin al respecto) llev a Bohr al estudio detallado de los problemas surgidos al tratar de interpretar los nuevos conocimientos adquiridos de forma tan repentina por la fsica atmica. Fue as como concibi su propio modelo de ncleo, al que compar con una gota lquida, y propuso la teora de los fenmenos de desintegracin nuclear.Con ello estaba sentando las bases de la fisin nuclear, que acabara dando lugar al ms poderoso instrumento de exterminio concebido hasta entonces por el ser humano: la bomba atmica. Bohr no lleg, empero, en primer lugar al hallazgo de la fisin nuclear, conseguida por vez primera, como ya se ha indicado ms arriba, por Otto Hahn y Fritz Strassmann en el Berln de 1938.El 15 de enero de 1939 llev las primeras nuevas de este logro cientfico a los Estados Unidos de Amrica, en donde demostr que el istopo 235 del uranio es el responsable de la mayor parte de las fisiones. En el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton (Nueva Jersey), durante un fructfero perodo de colaboracin con J. A. Wheeler, esboz una nueva teora del mecanismo de fisin, segn la cual el elemento 94 tendra idntico comportamiento al observado en el U-235 en el proceso de fisin nuclear. El elemento 94 sera obtenido un ao despus porGlenn Theodore Seaborg(1912-1999) y recibi el nombre de plutonio por hallarse a continuacin del uranio y del neptunio en la tabla peridica.

Arnold Sommerfeld(Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld; Knigsberg, 1868 - Munich, 1951) Fsico y matemtico alemn que introdujo en el modelo atmico de Bohr las rbitas elpticas de los electrones para explicar la estructura fina del espectro, de lo que result un modelo perfeccionado conocido como modelo atmico de Sommerfeld. Formado en la Universidad de Knigsberg, en la que fue discpulo de Lindermann y Hilbert, ejerci la docencia primero en la Escuela Tcnica de Aquisgrn y en la Universidad de Berln, y, posteriormente, en la Universidad de Munich, donde transcurri la mayor parte de su carrera cientfica y docente.

Arnold SommerfeldAunque el modelo atmico deNiels Bohrpoda justificar las cinco series espectrales del tomo de hidrgeno, presentaba el importante inconveniente de no explicar los espectros de los dems elementos. Incluso en el caso del hidrgeno, al perfeccionarse los mtodos espectroscpicos se descubri, junto a cada lnea de las series del hidrgeno, un conjunto de lneas muy prximas entre s (estructura fina del espectro) que no tenan explicacin. Arnold Sommerfeld modific el modelo atmico de Bohr admitiendo que las rbitas de los electrones, tal como haba dicho Bohr, podan ser circulares, pero aadiendo que tambin podan ser elpticas; en tal caso, el ncleo se hallara ubicado en uno de los focos de la elipse.Estas rbitas cuantizadas, y posibles para cada nivel energtico, se llaman subnivelesyse caracterizan mediante un nmero cuntico secundario,l.Para un nivel energticon,los valores que puede tomarlson 0, 1, 2, 3, ... n-1. Para Bohr slo era posible una rbita del electrn, y aqu vemos que slo se cumple para n = 1. En los dems casos existirn tantas rbitas posibles como indique el nmero cunticon.En el caso del tomo de hidrgeno, por ejemplo, sin= 1 slo es posible una rbita circular, cuyo radio coincide con el calculado por Bohr. Para n = 2 existen dos valores posibles para el nmero cuntico secundario,l= 0 yl= 1. Por consiguiente, existen dos rbitas posibles, una circular y otra elptica.Con esta modificacin se explica que la energa liberada en un salto no es nica y, por consiguiente, la frecuencia de la radiacin correspondiente tampoco lo ser. Quedaba justificada, de este modo, la estructura fina del espectro. A estos subniveles se les asignaron smbolos alfabticos basados en la apariencia que presentan en el espectro:s "sharp"(ntido),p "principal",d "difuse"yf "fundamental".Por otra parte el electrn, al describir rbitas alrededor del ncleo, crea un campo magntico que se puede representar por un vector perpendicular al plano que contiene la rbita (L). Al someter un tomo a la accin de un campo magntico, el nmero de rayas espectrales aumenta (efecto Zeeman). Arnold Sommerfeld explic este fenmeno considerando que el plano de rbita del electrn slo puede tomar determinadas orientaciones cuantificadas respecto de la direccin del campo magntico empleado (H), e introdujo un tercer nmero cuntico,m (magntico),que representa el nmero de orientaciones posibles de las rbitas.

Erwin Schrdinger(Viena, 1887-id., 1961) Fsico austriaco. Comparti el Premio Nobel de Fsica del ao 1933 con Paul Dirac por su contribucin al desarrollo de la mecnica cuntica. Ingres en 1906 en la Universidad de Viena, en cuyo claustro permaneci, con breves interrupciones, hasta 1920. Sirvi a su patria durante la Primera Guerra Mundial, y luego, en 1921, se traslad a Zurich, donde residi los seis aos siguientes.

Erwin SchrdingerEn 1926 public una serie de artculos que sentaron las bases de la moderna mecnica cuntica ondulatoria, y en los cuales transcribi en derivadas parciales su clebre ecuacin diferencial, que relaciona la energa asociada a una partcula microscpica con la funcin de onda descrita por dicha partcula. Dedujo este resultado tras adoptar la hiptesis de De Broglie, enunciada en 1924, segn la cual la materia y las partculas microscpicas, stas en especial, son de naturaleza dual y se comportan a la vez como onda y como cuerpo.Atendiendo a estas circunstancias, la ecuacin de Schrdinger arroja como resultado funciones de onda, relacionadas con la probabilidad de que se d un determinado suceso fsico, tal como puede ser una posicin especfica de un electrn en su rbita alrededor del ncleo.En 1927 acept la invitacin de la Universidad de Berln para ocupar la ctedra de Max Planck, y all entr en contacto con algunos de los cientficos ms distinguidos del momento, entre los que se encontrabaAlbert Einstein.Permaneci en dicha universidad hasta 1933, momento en que decidi abandonar Alemania ante el auge del nazismo y de la poltica de persecucin sistemtica de los judos. Durante los siete aos siguientes residi en diversos pases europeos hasta recalar en 1940 en el Dublin Institute for Advanced Studies de Irlanda, donde permaneci hasta 1956, ao en el que regres a Austria como profesor emrito de la Universidad de Viena.

Paul Dirac(Bristol, Reino Unido, 1902-Tallahassee, EE UU, 1984) Fsico britnico. Hijo de un profesor de francs de origen suizo, estudi en la escuela en que imparta clases su padre, donde pronto mostr particular facilidad para las matemticas. Curs estudios de ingeniera elctrica en la Universidad de Bristol, interesndose especialmente por el asiduo empleo de aproximaciones matemticas de que hace uso la ingeniera para la resolucin de todo tipo de problemas.

Paul DiracSus razonamientos posteriores se basaron en el aserto de que una teora que intente explicar leyes fundamentales del comportamiento de la naturaleza puede construirse slidamente sobre la base de a aproximaciones sugeridas por la intuicin, sin llegar a tener la certeza de cules son en realidad los hechos acontecidos, dado que stos pueden llegar a ser de una complejidad tal que difcilmente pueden llegar a ser descritos con exactitud, por lo cual el fsico deber contentarse con un conocimiento tan slo aproximado de la realidad.Tras su graduacin tuvo dificultades para encontrar trabajo, circunstancia sta que le llev a ejercer la docencia casi de forma casual en el St. John's College de Cambridge. Su superior en la mencionada escuela, R. H. Fowler, fue colaborador de Niels Bohr en su labor pionera dentro del campo de la fsica atmica, una afortunada coincidencia merced a la cual Dirac no tard en ponerse al corriente de los avances experimentados en esta rea de la fsica.Pronto, en 1926, realiz su mayor contribucin a esta ciencia al enunciar las leyes que rigen el movimiento de las partculas atmicas, de forma independiente y tan slo unos meses ms tarde de que lo hicieran otros cientficos de renombre como Max Born o Pascual Jordan, aunque se distingui de stos por su mayor generalidad y simplicidad lgica en el razonamiento.Suya fue tambin la revolucionaria idea segn la cual el comportamiento del electrn puede ser descrito mediante cuatro funciones de onda que simultneamente satisfacen cuatro ecuaciones diferenciales. Se deduce de estas ecuaciones que el electrn debe rotar alrededor de su eje (espn electrnico), y tambin que se puede encontrar en estados energticos de signo negativo, lo cual no parece corresponder con la realidad fsica. A este respecto, Dirac sugiri que la deficiencia energtica de un electrn en ese estado sera equivalente a una partcula de vida corta y cargada positivamente; esta sugerencia fue corroborada posteriormente por C. D. Anderson merced al descubrimiento de las partculas denominadas positrones.Estas y otras geniales contribuciones, como la teora cuntica de la radiacin o la mecnica estadstica de Fermi-Dirac, le valieron el Premio Nobel de Fsica del ao 1933, compartido conErwin Schrdinger, tras haber obtenido el ao anterior la ctedra Lucasiana de matemticas en Cambridge, que mantuvo hasta 1968. Acab por trasladarse a Estados Unidos, donde fue nombrado en 1971 profesor emrito de la Universidad de Tallahassee.

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