A horcajadas en el Tiempo

Los Cuantos
Aunque aquí no hablaremos con más detalle sobre la estructura del átomo propiamente tal, si nos queda por consignar un aspecto sobre
las propiedades que éste comporta. En efecto, no podríamos entender la inmensa variedad de cosas que somos capaces de percibir si
ignoramos absolutamente el interior del átomo. El átomo, como la célula y la familia son «unidades compuestas», útiles conceptualmente para
describir algunas propiedades de la materia, los organismos vivos y la sociedad, pero ineficaces para entender una multitud de fenómenos que
sólo se explican teniendo presente su constitución interna.
Después del breve recordatorio sobre la estructura del átomo, ahora vayamos al asunto que queremos tratar aquí, que son los cuantos.
No es una herejía decir que los cuantos son uno de los productos de la desagregación dentro del reino de la física del siglo XIX. En efecto, el
físico alemán Max Planck en su intentos de calcular el equilibrio de energía entre vibraciones y su radiación de entrada y salida, halló que
necesitaba suponer la existencia de cuantos, o ciertas pequeñas divisiones de energía, ante que una gama continua de posibles energías.
Definió un cuanto de energía como la frecuencia de la oscilación multiplicada por un número diminuto que no tardó en ser conocida como la
constante de Planck.
Veamos si podemos explicar esto de los cuantos en términos sencillos. Partamos de la premisa que los electrones son ondas, al
encerrarlos en una caja deberían tener modos especiales de vibración, como cuerdas y tambores, algún modo fundamental y sus armónicos. Lo
interesante es que hay frecuencias privilegiadas que ocurren, como en el piano, mientras el resto de las frecuencias queda proscrito. La vibración
puede darse en alguno de esos modos, o en una mezcla de ellos, tal como en la cuerda vibrante; pero no puede darse en frecuencias
intermedias. También, así como la cuerda afinada en el la central del piano no puede dar tonos de frecuencia menor que 440 vibraciones por
segundo, el electrón no podría «vibrar» con frecuencias menores que una cierta fundamental característica de la caja en que se encuentra.
En consecuencia, consideremos primero que la «caja» en que se encuentra el electrón es la atracción misma del núcleo; no tiene
paredes, pero sí es capaz de atrapar al electrón en un pequeño volumen, como una cajita esférica. Segundo, según De Broglie la energía de los
electrones, al igual que los fotones de Einstein, es proporcional a la frecuencia de los modos de vibración: a doble de frecuencia, doble de
energía.
Para ser estables, los electrones en el átomo sólo pueden tener entonces ciertas energías, que corresponden al modo fundamental y los
armónicos de una onda atrapada por el núcleo. El modo fundamental es el de más baja energía; y a más alta frecuencia, mayor energía. El
electrón no puede tener una energía por debajo de la del modo fundamental, así que una vez allí no puede perder más y precipitarse al núcleo.
Si, estando en este estado, de pronto llega un fotón, el electrón puede absorberlo aumentando su energía y pasando a un estado excitado, como
un pájaro que salta de una rama de un árbol a otra más alta.
También como un pájaro baja saltando a una rama más baja, el electrón puede despedir un fotón y caer en un estado de menor energía.
Estos brincos son siempre entre estados de energías fijas, y por tanto la luz emitida corresponde a frecuencias también bien definidas. Así, como
átomos de distinta especie tienen diferente número de electrones, hay algunos que absorben o emiten luz roja y no azul, y hay otros que lo hacen
http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-06_07.htm (2 of 4)29/12/2004 23:27:03