Divulgación ¿Cómo se descubrieron la cuantización y el principio de incertidumbre?

[skan]

Buenas.

Sé lo que es la cuantización (de los fotones o de la masa) y lo que es el principio de incertidumbre de Heissenberg.

¿Pero cómo fueron descubiertos y o demostrados? ¿Con qué experimentos y razonamientos?
Supongo que no se puede demostrar (*) sino que es algo que se observa experimentalmente y que luego sirve para solucionar problemas como la catástrofe del ultravioleta.

(*) A no ser que tomes como cierta una hipótesis previa, algún modelo teórico, que no deja de ser un modelo.

[carroza]

Re: ¿Cómo se descubrieron la cuantización y el principio de incertidumbre?

Buenas.

Sé lo que es la cuantización (de los fotones o de la masa) y lo que es el principio de incertidumbre de Heissenberg.

¿Pero cómo fueron descubiertos y o demostrados? ¿Con qué experimentos y razonamientos?
Supongo que no se puede demostrar (*) sino que es algo que se observa experimentalmente y que luego sirve para solucionar problemas como la catástrofe del ultravioleta.

(*) A no ser que tomes como cierta una hipótesis previa, algún modelo teórico, que no deja de ser un modelo.

Hola. Una historia muy breve:

1) Hecho experimental: El cuerpo negro radia con un espectro de energía determinado, en el que el máximo de la energia se emite en una frecuencia determinada determinada.

2) Problema con la teoría existente: El cuerpo negro debería radiar la misma energía en todos los grados de libertad. Como las frecuencias altas tienen más grados de libertad que las bajas, cuánto más alta fuera frecuencia, más energía debería emitirse (catástrofe ultravioleta).

3) Hipótesis de Plank: La energía que se radia aparece en paquetes dados por una constante (h) por la frecuencia. Esto es lo que se llama una hipótesis "ah hoc", absolutamente injustificada, pero que funcionaba, y permitía describir hechos experimentales como la ley de Wien (la frecuencia que emite la máxima radiación es proporcional a la temperatura), y la ley de Stefan boltzmann (la energía total emitida es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura).

4) Hecho experimental: Rutherford encuentra que el átomo tiene un núcleo muy pequeño, y deduce que los electrones orbitan en torno a ese núcleo como los planetas en torno al sol.

5) Problema con la teoría existente: Una carga (electrón), en movimiento acelerado debe emitir radiación, por lo cual las órbitas de los electrones no serían estables, y los electrones deberían acabar colapsando sobre el núcleo.

6) Hipótesis de Bohr: En los átomos, solamente son aceptables órbitas de los electrones que tengan un momento angular que sea un múltiplo entero de la constante de Plank (h), partido por 2 Pi. Esto es una hipótesis "ad hoc", pero menos arbitraria que la de Plank, ya que utiliza la misma constante. El modelo de Bohr explica bien las lineas discretas del espectro de emisión y absorción del átomo de hidrógeno, pero sigue siendo un modelo, sin una base sólida. Rutherford (experimental) explica el trabajo de Bohr (teórico), diciendo que su discípulo "había encontrado un mecanismo para estabilizar las órbitas de los electrones".

7) Heisenberg, Schrodinger, Dirac, etc, desarrollan la teoría cuántica como una teoría sólida, alternativa a la mecánica clásica.

Por cierto, la masa no está cuantizada.

Un saludo

[skan]

Re: ¿Cómo se descubrieron la cuantización y el principio de incertidumbre?

Buenas.

Me falta lo que quería saber, ¿Cómo se le ocurre a Plank esa hipotesis o solución al problema?. ¿Y lo mismo para Bohr?. Aunque una vez se le ocurre a uno el otro es "similar".

...El cuerpo negro debería radiar la misma energía en todos los grados de libertad.

¿Que quiere decir eso?

Y no has explicado como lo de Heisemberg.

Saludos

[skan]

Re: ¿Cómo se descubrieron la cuantización y el principio de incertidumbre?

Hola. Una historia muy breve:

7) Heisenberg, Schrodinger, Dirac, etc, desarrollan la teoría cuántica como una teoría sólida, alternativa a la mecánica clásica.

Por cierto, la masa no está cuantizada.

Un saludo

Hola

¿Podrías explicar los experimentos y razonamientos que llevaron a Heissemberg y Scrodinger a formular sus teorías?
Saludos