Física cuántica: El átomo cuántico
ILUSTRACIÓN: THOMAS POROSTOCKY
Julio En 1913, el físico danés Niels Bohr publicó el primero de tres documentos que establecían una nueva visión radical del átomo nuclear. Su idea — un núcleo cargado positivamente rodeado de electrones en órbitas de energías discretas-explicaba las frecuencias de luz emitidas por el hidrógeno a medida que los electrones saltan entre órbitas. Las reglas cuánticas determinaban las energías de los electrones, previniendo las inestabilidades que habían plagado los modelos mecánicos anteriores de átomos.
Este número especial de Nature explora el origen y el legado del átomo cuántico de Bohr, un modelo que ha resonado desde entonces. En 1911, Bohr comenzó un año postdoctoral en Inglaterra que plantó las semillas de su pensamiento. En un comentario en la página 27, el historiador John Heilbron relata cómo las cartas de Bohr a su hermano Harald y a su prometida, Margrethe Nørlund, publicadas este año, trazan el trabajo del físico intrépido con J. J. Thomson y Ernest Rutherford, y su estudio de los documentos de John William Nicholson, que presagiaban su avance.
La naturaleza caleidoscópica del electrón es iluminada por el físico Frank Wilczek en un segundo comentario (página 31). Para la mayoría de los propósitos prácticos, los electrones se comportan como partículas puntuales simples, pero a altas energías, revelan sus constituyentes en lluvias de quarks, gluones y neutrinos. Los físicos todavía se esfuerzan por comprender las desconcertantes manifestaciones de los electrones, como los estados acoplados en los superconductores y los fragmentos con cargas fraccionarias.
Otros investigadores están probando los límites del modelo de Bohr, por ejemplo, utilizando potentes láseres de rayos X para expulsar electrones internos y crear átomos «huecos». Un artículo de noticias explora estos y otros átomos extremos, incluyendo formas gigantes, superpesadas y antimateria (página 22). Tales exploraciones pueden alcanzar límites en el tamaño atómico y nuclear, como discuten dos físicos en un Foro de Noticias y Opiniones en la página 40. Extremadamente valiente y a gusto con la ambigüedad, incluso Bohr habría luchado para anticipar los impactos de su visión.