¿Quién fue Arnold Sommerfeld?
Arnold Sommerfeld (1868-1951) fue un físico alemán, mayormente conocido por elaborar una teoría atómica hace más de un siglo, junto al danés Niels Bohr. Fue uno de los fundadores de la física teórica, convertida en disciplina independiente gracias a sus aportes, y a las obras de Max Planck, Albert Einstein y Niels Bohr. Es considerado un pionero de la física cuántica y atómica.
Hoy en día, el átomo de Bohr-Sommerfeld y la constante de estructura fina siguen siendo conceptos manejados por los físicos. Algunos estudiosos han asociado el nombre de Sommerfeld a la primera escuela de física teórica moderna. Sus aportes también se reflejaron en su libro Estructura atómica y líneas espectrales, muy importante en la física atómica.
Este libro se difundió alrededor del mundo, fue traducido a múltiples idiomas y fue un pilar en la formación de muchos estudiantes en el campo de la física nuclear.
Biografía de Arnold Sommerfeld
Su nombre completo fue Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld. Nació el 5 de diciembre de 1868 en Königsberg, Alemania.
Sus padres fueron Cäcile Matthias y Franz Sommerfeld, un médico. La pareja tuvo más hijos: Walter, nacido en 1863, el mayor, y Margarethe, dos años menor que Arnold, quien moriría a los 10 años de escarlatina.
Desde muy temprano Arnold mostró mucho interés por las artes e incluso tenía gran talento para ellas.
Estudios
Su interés por las artes se vio reflejado en los estudios que realizó en su ciudad natal, Königsberg. Mostró especial pasión por la literatura, particularmente por las obras clásicas de autores alemanes. No tuvo calificaciones sobresalientes en todas las asignaturas, aunque tampoco fue un mal estudiante.
Antes de empezar la universidad, quiso dedicarse a la industria de la construcción, un área en la que algún miembro de su familia ya se había desempeñado.
El único problema era que para estudiar ingeniería civil tendría que radicarse en otra ciudad que contara con alguna universidad técnica donde se impartieran estudios que le sirvieran para su carrera.
En la universidad Alberto de Königsberg no podía estudiar ingeniería. Pero como tampoco estaba muy seguro sobre la carrera que quería escoger, la mudanza pasó a un segundo plano y prefirió quedarse cerca de su familia.
Etapa universitaria
Tras finalizar el primer semestre, Sommerfeld empezó a enfocar su plan de estudios en cursos que tuvieran una base más técnica, aunque no en la física. Realmente su interés principal fue en el área de las matemáticas.
Pasó seis años en la universidad, y logró un doctorado. Entre sus profesores contó con personalidades como Ferdinand von Lindemann, Adolf Hurwitz, David Hilbert y el también físico Emil Wiechert.
Carrera
Tras haber logrado el doctorado, se trasladó a Göttingen en 1891 para trabajar en la universidad. En Göttingen dio clases de matemáticas y de física teórica. También se desempeñó como asistente de Félix Klein, un conocido matemático.
Para 1897 se fue a la universidad Clausthal Zellerfeld, en Goslar, donde también dio clases durante tres años para luego trasladarse a Aachen. En esa universidad se desempeñó como profesor de ingeniería técnica.
Siendo profesor de física teórica en Múnich, entre 1906 y 1931, completó sus obras más relevantes. Llegó a Múnich para sustituir al físico Ludwig Boltzmann como profesor de física teórica. Además, se encargó de la dirección del Instituto de Educación Teórica, de la universidad de Múnich.
Muerte
Arnold Sommerfeld murió el 26 de abril de 1951. Su muerte ocurrió en Múnich, donde sufrió un accidente de tránsito mientras paseaba con sus nietos. Le golpeó un automóvil, y luego de diez días perdió la conciencia y poco después murió producto de las lesiones del accidente.
Modelos atómicos de Arnold Sommerfedl
Su principal trabajo ocurrió en 1915 cuando, junto al físico danés Niels Bohr, se encargó de transformar algunos aspectos de la teoría atómica. Para esto, ambos científicos se basaron en otras teorías, como la cuántica y la relativista.
Su motivación se enfocó en que la teoría atómica tenía fallas a la hora de explicar qué eran los átomos complejos. En las ideas que plantearon Sommerfeld y Bohr, explicaron que las órbitas que realizaban los electrones eran elípticas. Además, estas órbitas contaban con otro número cuántico, considerado como secundario.
La importancia de estos números cuánticos, tanto el secundario como el principal que obtuvo Bohr, era que precisó si el electrón tenía un momento angular. Esto era relevante porque permitió determinar si el electrón tenía energía cinética.
También habló de la presencia de un tercer número cuántico, denominado magnético. Este número tenía la función de establecer qué tan inclinado estaba el plano de la órbita.
Para 1916, el físico alemán Friedrich Paschen evidenció que las ideas que planteó Sommerfeld eran correctas, pero igual no fue una teoría definitiva, ya que no resolvía algunos problemas.
Problemas
El sistema periódico de los elementos y el comportamiento a nivel químico que estos tenían tuvo una mejor explicación gracias al modelo atómico Bohr-Sommerfeld. Pero también fue necesario el aporte de otros estudios para esto. Por ejemplo, se benefició de los descubrimientos posteriores.
Como el de Wolfgang Pauli, en 1924, que afirmó que la presencia de dos electrones no podía darse al mismo tiempo si estos tenían el mismo número cuántico. Además, se introdujo en 1924 un cuarto número cuántico gracias a los avances de Goudsmit y Unlenbeck.
Fueron las ideas de la mecánica cuántica ondulatoria las que permitieron que se hiciera un mejor análisis sobre los espectros. Este modelo de Bohr-Sommerfeld fue posteriormente reemplazado por otro, sustentado en la mecánica ondulatoria.
Otros aportes de Arnold Sommerfeld
El trabajo de Sommerfeld le permitió desarrollar más ideas en el campo. De sus aplicaciones a los problemas técnicos, la teoría que desarrolló sobre la fricción de los lubricantes y sus aportes a la telegrafía inalámbrica fueron las más conocidas.
También fueron relevantes sus aportes en otros campos, en especial cuando trabajó en la teoría clásica del electromagnetismo.
Su trabajo como profesor también fue un gran aporte para el mundo científico. Desde 1906, cuando llegó a la universidad de Múnich, formó a varias generaciones de físicos teóricos, futuros ganadores de premios Nobel. Entre sus estudiantes se pueden contar a ocho premios Nobel de fisica y química.
Fue importante por introducir el segundo y tercer número cuántico, y la teoría de la onda de rayos X.
Durante la última etapa de su carrera, Sommerfeld se encargó de utilizar la mecánica estadística para explicar algunos comportamientos. Específicamente explicó las propiedades electrónicas de los metales.
Tuvo un papel destacado en el establecimiento de la Revista de física en 1920. Esta publicación sirvió para que se publicaran y revisaran muchos trabajos del área de la física.
Obras de Arnold Sommerfeld
Sommerfeld publicó varias obras a lo largo de su carrera, entre libros y artículos. Sus obras se convirtieron en libros de texto de física y matemática.
- Lectures on Theoretical Physics (serie).
- Mathematical Theory of Diffraction.
- Atomic Structure and Spectral Lines.
Premios Nobel
Sommerfeld es el protagonista de uno de los casos más curiosos del mundo científico. A pesar de todas sus contribuciones, nunca ganó un Nobel.
Es más curioso todavía si se toma en cuenta que es el físico con más nominaciones en la historia del premio Nobel. Tiene un total de 84 candidaturas, que se acumularon entre 1917 y 1951. Solo en 1929 tuvo nueve nominaciones. Y el año en el que murió recibió cuatro más.
Aunque nunca recibió este premio, tiene el honor de ser el físico con más estudiantes ganadores del mismo.
Referencias
- Arnold Sommerfeld | German physicist. Recuperado de britannica.com.
- Sommerfeld: the Eternal Nobel Candidate. Recuperado de bbvaopenmind.com.
- Eckert, M. Arnold Sommerfeld. Springer.
- Izquierdo Sañudo, M. Evolución histórica de los principios de la química. Uned – Universidad Nacional.
- Seth, S. Crafting the quantum. MIT Press.