EINSTEIN Y EL CONGRESO DE SOLVAY DE 1927

Se cumple un siglo exactamente de la publicación del texto teórico más importante del siglo XX, la Teoría General de la Relatividad (1915) y 110 años de su primera formulación (la Teoría de la Relatividad Especial o Restringida, 1905).

Para celebrar el centenario de la obra de Albert Einstein (1879-1955) he querido recordar uno de los Congresos o Conferencias Solvay, que instauró en 1911 el químico, industrial y mecenas belga Ernest Solvay (1838-1922), para reunir a los mejores científicos de la disciplinas a discusión en cada congreso. Fue muy importante su contribución en el campo de la Mecánica Cuántica, aunque se han dirigido a muchos campos, tanto de la física como de la química.

En concreto me refiero al Congreso que se celebró en Bruselas (sede de las Conferencias desde su inicio), en octubre de 1927 (era la 5ª edición, pues la 1ª Guerra Mundial evitó que se celebraran cada tres años, como luego ha sido la costumbre). Ese año las Conferencias giraban sobre el tema “Electrones y Fotones” y, evidentemente, se reunió en él la flor y nata de los científicos que estudiaban, investigaban y postulaban los principios de la mecánica cuántica en esa época, junto a los padres de esta revolución en el campo de la física, encabezados por Albert Einstein y Max Planck (1858 –1947).

 

 

En muchos sitios se ha dicho que fueron 29 los participantes, pero lo cierto es que fueron 32, aunque sólo salgan en la foto que os muestro 29 de ellos (faltan William Henry Bragg (1862-1942), H. Deslandres y Edmond van Aubel). En esos 29 científicos se agrupan 17 Premios Nobel, incluidos los dos conseguidos por Marie Curie (1867 –1934).

Durante este congreso se produjo una de las anécdotas más conocidas de Einstein. Me refiero a cuando Werner Heisenberg (1901 –1976) explicaba su “Principio de Incertidumbre”. Tras él se produjo una acalorada discusión en la que Einstein pronunció su famosa frase de “Usted cree en un Dios que juega a los dados y yo en la ley y el orden absolutos en un mundo que existe objetivamente y el cual, de forma insensatamente especulativa, estoy tratando de comprender”… que muchas veces se ha citado como “Dios no juega a los dados”. Pero ahí no quedó la cosa porque tras esta fantástica frase vino una certera contestación por parte del danés Niels Bohr (1885 –1962) que le dijo “Señor Einstein, deje de decirle a Dios lo que debe hacer con sus dados”.

Aparte de la fantástica foto grupal de este congreso tenemos la suerte de que uno de sus participantes rodara unas imágenes donde aparecen los protagonistas de dichas conferencias. Me refiero al científico americano Irving Langmuir (1881 –1957), que sería Premio Nobel cinco años después. Aquí os las dejo.

Por último os dejo unas pocas líneas explicando la contribución de cada uno de los participantes que, ya os aviso, he sacado de la Wikipedia, porque es imposible ser más escueto y sucinto a la hora de versar la carrera de cada uno de estos “monstruos” de la ciencia.

1. Peter Debye (1884 – 1966 físico-químico neerlandés. En 1936 ganó el premio Nobel de Química por sus contribuciones al conocimiento de las estructuras moleculares. En 1923, con su asistente Erich Hückel, desarrolló una mejora en la teoría de Svante Arrhenius sobre la conductividad eléctrica en soluciones electrolíticas, conocida como ecuación de Debye-Hückel, que hoy en día aún se considera como un importante paso en la comprensión de las soluciones electrolíticas.

2. Irving Langmuir (1881 –1957) físico y químico estadounidense, Premio Nobel de Química del año 1932 «por sus investigaciones en la química de superficie». Langmuir y su colega estadounidense Gilbert Lewis desarrollaron una teoría de la interacción química y la valencia basada en la estructura del átomo, conocida como teoría de Langmuir-Lewis. La investigación de Langmuir en la física de las nubes le condujo a la estimulación artificial de la condensación.

3. Martin Knudsen (1871 – 1949) físico danés Es conocido principalmente por sus estudios sobre el flujo molecular de los gases y el desarrollo de las células de Knudsen, un componente primario de los sistemas de crecimiento epitaxial por haces moleculares. Knudsen es muy conocido por su trabajo en la teoría cinética molecular y acerca de los fenómenos en gases a baja presión. Como consecuencia de su reconocimiento, su nombre aparece en varios conceptos e instrumentos científicos: el flujo de Knudsen, el número de Knudsen,….

4. Auguste Piccard (1884 – 1962) inventor y explorador suizo. Primero en ascender a la estratosfera e inventor del batiscafo.

5. Max Planck (1858 –1947) físico y matemático alemán fundador de la teoría cuántica y Premio Nobel de Física en 1918.
En 1900, descubrió una constante fundamental, la denominada constante de Planck, usada para calcular la energía de un fotón. Esto significa que la radiación no puede ser emitida ni absorbida de forma continua, sino solo en determinados momentos y pequeñas cantidades denominadas cuantos o fotones. La energía de un cuanto o fotón depende de la frecuencia de la radiación:

donde h es la constante de Planck y su valor es 6,626 por 10 elevado a -34 julios por segundo o también 4,13 por 10 elevado a -15 electronvoltios por segundo.
Un año después descubrió la ley de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo a una temperatura dada, denominada Ley de Planck, que explica el espectro de emisión de un cuerpo negro. Esta ley se convirtió en una de las bases de la mecánica cuántica, que emergió unos años más tarde con la colaboración de Albert Einstein y Niels Bohr, entre otros.

6. William Lawrence Bragg (1890 – 1971) físico británico, Premio Nobel de Física en 1915 junto con su padre William Henry Bragg. pionero en la elucidación de la estructura cristalina mediante análisis de rayos X» Colaboró en las investigaciones de su padre en cuanto a los fenómenos de refracción y difracción de los rayos X. Desarrolló la ley de Bragg.

7. Émile Henriot (1885 – 1961) físico y químico francés, demostró la radioactividad del K y del Rubidio como elementos, en su estado natural. Estudió métodos que permitieron generar velocidades angulares muy elevadas que posteriormente fueron usados para construir las ultracentrífugas. Henriot fue pionero en el estudio del microscopio electrónico. Se especializó también en el estudio de la birrefringencia y de la vibración molecular.

8. Paul Ehrenfest (1880 – 1933), físico austriaco. contribuciones en el campo de la Física estadística y su relación con la mecánica cuántica y también la teoría de Cambio de estado y el teorema de Ehrenfest.

9. Marie Curie (1867 –1934), científica polaca, nacionalizada francesa. Compartió el premio Nobel de Física 1903 con su marido Pierre Curie y con el físico Henri Becquerel (por sus estudios de radioactividad y su descubrimiento de los elementos Polonio y Radio). Años después, ganó el premio Nobel en Química de 1911. Sus logros incluyen además una teoría de la radiactividad (un término que ella misma acuñó) y técnicas para el aislamiento de isótopos radiactivos.

10. Hendrik Anthony Kramers (1894 –1952) físico neerlandés. destacada labor en la teoría cuántica, en particular su aplicación a las propiedades ópticas y magnéticas de la materia. tienen su nombre la fórmula de Kramers-Heisenberg, la aproximación Wentzel-Kramers-Brillouin-Jeffries, las relaciones de Kramers-Kronig y la dualidad Kramers-Wannier.

11. Édouard Herzen (1877–1936) químico Belga. Importante en la difusión y creación de los congresos Solvey.

12. Hendrik Antoon Lorentz (1853 —1928) físico y matemático neerlandés, Premio Nobel de Física del año 1902. Se le deben importantes aportaciones en los campos de la termodinámica, la radiación, el magnetismo, la electricidad y la refracción de la luz. Formuló conjuntamente con George Francis FitzGerald una teoría sobre el cambio de forma de un cuerpo como resultado de su movimiento; este efecto, conocido como “contracción de Lorentz-FitzGerald”, cuya representación matemática es conocida por el nombre de transformación de Lorentz, fue una más de las numerosas contribuciones realizadas por Lorentz al desarrollo de la teoría de la relatividad.

13. Théophile de Donder (1872 – 1957) matemático y físico belga, famoso por su trabajo de 1923 en el desarrollo entre las correlaciones entre el concepto newtoniano de afinidad quimica y el concepto gibbsoniano de energía libre. Es considerado el padre de la termodinámica de procesos irreversibles.

14. Paul Adrien Maurice Dirac (1902- 1984) físico teórico británico, contribuyó de forma fundamental al desarrollo de la mecánica cuántica y la electrodinámica cuántica. Entre otros descubrimientos formuló la ecuación de Dirac que describe el comportamiento de los fermiones y con la cual predijo la existencia de la antimateria. Dirac compartió el premio Nobel de física de 1933 con Erwin Schrödinger, «por el descubrimiento de nuevas formas productivas de la teoría atómica».
En 1928, trabajando en los spines no relativistas de Pauli, halló la ecuación de Dirac, una ecuación relativista que describe al electrón. Este trabajo permitió a Dirac predecir la existencia del positrón, la antipartícula del electrón, que interpretó para formular el mar de Dirac. El positrón fue observado por 1ª vez por Carl Anderson en 1932. Dirac contribuyó también a explicar el spin como un fenómeno relativista.

15. Albert Einstein (1879- 1955) físico alemán. En 1905, publicó su teoría de la relatividad especial. En ella incorporó, en un marco teórico simple fundamentado en postulados físicos sencillos, conceptos y fenómenos estudiados antes por Henri Poincaré y por Hendrik Lorentz. Como una consecuencia lógica de esta teoría, dedujo la ecuación de la física más conocida a nivel popular: la equivalencia masa-energía, E=mc². Ese año publicó otros trabajos que sentarían bases para la física estadística y la mecánica cuántica. En 1915 presentó la teoría de la relatividad general, en la que reformuló por completo el concepto de gravedad. Una de las consecuencias fue el surgimiento del estudio científico del origen y la evolución del Universo por la rama de la física denominada cosmología.

Por sus explicaciones sobre el efecto fotoeléctrico y sus numerosas contribuciones a la física teórica, en 1921 obtuvo el Premio Nobel de Física y no por la Teoría de la Relatividad, pues el científico a quien se encomendó la tarea de evaluarla no la entendió, y temieron correr el riesgo de que luego se demostrase errónea. En esa época era aún considerada un tanto controvertida.

16. Erwin Schrödinger (1887 –1961) físico austríaco, contribuciones en los campos de la mecánica cuántica y la termodinámica. Premio Nobel de Física en 1933 por haber desarrollado la ecuación de Schrödinger, que describe la evolución temporal de una partícula masiva no relativista. Esta ecuación es capital dentro de la mecánica cuántica, donde representa para las partículas microscópicas un papel análogo a la segunda ley de Newton en la mecánica clásica. En ellas se incluye a las partículas elementales, tales como electrones, así como a los sistemas de partículas, tales como núcleos atómicos.

17. Arthur Holly Compton (1892 – 1962) físico estadounidense. Compton dirigió el laboratorio en el que se produjo la primera reacción nuclear en cadena, lo que provocó que tuviera un papel relevante en el Proyecto Manhattan, la investigación que desarrolló la primera bomba atómica. Sus estudios de los rayos X le llevaron a descubrir en 1923 el denominado efecto Compton, el cambio de longitud de onda de la radiación electromagnética de alta energía al ser dispersada por los electrones. El descubrimiento de este efecto confirmó que la radiación electromagnética tiene propiedades tanto de onda como de partículas, un principio central de la teoría cuántica. Por su descubrimiento del efecto Compton y por su investigación de los rayos cósmicos y de la reflexión, la polarización y los espectros de los rayos X compartió el Premio Nobel de Física de 1927 con el físico británico Charles Wilson.

18. Jules-Émile Verschaffelt (1870 —1955) físico belga. Importante en la difusión y creación de los congresos Solvey.

19. Paul Langevin (1872 – 1946) físico francés, conocido por su teoría del magnetismo y por la organización del Congreso Solvay.

20. Louis-Victor de Broglie (1892- 1987) físico francés galardonado en 1929 con el Premio Nobel de Física, por su descubrimiento de la naturaleza ondulatoria del electrón, conocida como hipótesis de De Broglie. En 1924 presentó una tesis doctoral titulada: Recherches sur la théorie des quanta (Investigaciones sobre la teoría cuántica) introduciendo los electrones como ondas. Este trabajo presentaba por primera vez la dualidad onda corpúsculo característica de la mecánica cuántica. Su trabajo se basaba en los trabajos de Einstein y Planck.

21. Charles-Eugène Guye (1866 –1942) físico suizo. Estudió el fenómeno de la dispersión rotatoria óptica, pero su investigación principal fue en los campos de las corrientes eléctricas, magnetismo y descargas eléctricas en gases. Realizó experimentos que demostraron la dependencia de la masa del electrón con su velocidad.

22. Wolfgang Pauli (1900 –1958) físico austríaco. Se cuenta entre los padres fundadores de la mecánica cuántica; es suyo el principio de exclusión, según el cual es imposible que dos electrones —en un átomo— puedan tener la misma energía, el mismo lugar, e idénticos números cuánticos.

23. Werner Heisenberg (1901 –1976) físico alemán. En 1925, Heisenberg inventa la mecánica cuántica matricial. Es conocido sobre todo por formular el principio de incertidumbre, una contribución fundamental al desarrollo de la teoría cuántica. Este principio afirma que es imposible medir simultáneamente de forma precisa la posición y el momento lineal de una partícula. Heisenberg fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1932.

24. Max Born (1882 – 1970) matemático y físico alemán. Premio Nobel de Física en 1954 por sus trabajos en mecánica cuántica El ciclo de Born–Haber es un ciclo de reacciones químicas desarrollado en un principio por el físico Max Born y el químico alemán Fritz Haber en 1917. El ciclo de Born–Haber comprende la formación de un compuesto iónico desde la reacción de un metal (normalmente un elemento del grupo 1 o 2) con un no metal (como gases halógenos, oxígeno u otros). Los ciclos de Born–Haber se usan principalmente como medio para calcular la energía reticular, que no puede ser determinada experimentalmente.

25. Charles Thomson Rees Wilson (1869 –1959) físico escocés, Premio Nobel de Física en 1927 por la invención de la cámara de niebla. se interesó particularmente en la meteorología, los núcleos de polvo en el aire libre, los iones en los gases y la electricidad atmosférica»

26. Ralph Howard Fowler (1889 – 1944) físico y astrónomo británico. En 1928 publicó con Lothar Nordheim un documento donde explicaba el fenómeno físico conocido actualmente como Emisión por efecto de campo, ayudando a establecer la validez de la moderna Teoría de bandas. En 1931 fue el primero en formular y nombrar el Principio cero de la termodinámica.

27. Léon Brillouin (1889 – 1969) físico francés. Hizo aportes en los campos de mecánica cuántica, propagación de ondas de radio en la atmósfera, física del estado sólido, y teoría de la información.

28. Niels Bohr (1885 –1962) físico danés que realizó contribuciones fundamentales para la comprensión de la estructura del átomo y la mecánica cuántica. Basándose en las teorías de Rutherford (átomo de Rutherford) publicó su modelo atómico (Modelo atómico de Bohr) en 1913, introduciendo la teoría de las órbitas cuantificadas, que en la teoría mecánica cuántica consiste en las características que, en torno al núcleo atómico, el número de electrones en cada órbita aumenta desde el interior hacia el exterior. En su modelo, además, los electrones podían caer (pasar de una órbita a otra) desde un orbital exterior a otro interior, emitiendo un fotón de energía discreta, hecho sobre el que se sustenta la mecánica cuántica.
En 1922 recibió el Premio Nobel de Física por sus trabajos sobre la estructura atómica y la radiación. Numerosos físicos, basándose en este principio, concluyeron que la luz presentaba una dualidad onda-partícula mostrando propiedades mutuamente excluyentes según el caso. En 1933 Bohr propuso la hipótesis de la gota líquida, teoría que permitía explicar las desintegraciones nucleares y en concreto la gran capacidad de fisión del isótopo de uranio 235.

29. Owen Willans Richardson (1879 –1959) físico británico, Premio Nobel de Física en 1928. Estableció las bases de la emisión termoiónica, como resultado de las investigaciones que realizó sobre la pérdida de electrones por los cuerpos calientes en el vacío. Fueron también importantes las investigaciones que realizó en los campos de la espectroscopia, la radiología y de la emisión fotoeléctrica. Una de sus aportaciones es la ley de Richardson o ecuación de Richardson-Dushmann (1901).

 

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