De La Brújula Al Espín

LA TEORÍA DEL ELECTRÓN

La existencia de los electrones, o sea cargas elementales discretas, fue una predicción teórica. Faraday, Maxwell y muchos otros habían ya notado la posibilidad de que la carga estuviera dada en unidades discretas, pero esto no tuvo una repercusión inmediata en la química.

La primera sugerencia concreta fue hecha por G. Johnstone Stoney en 1874, que le dio el nombre al electrón en 1891. Pero el físico holandés Hendrik Antoon Lorentz creó la primera teoría del electrón en forma coherente y consistente.

La teoría del electrón fue aplicada primero a fenómenos ópticos. Habían intuido que había un cambio de color de la luz en presencia de un campo magnético. Sin embargo, con los medios a su disposición no pudo detectar ningún efecto, y no fue sino hasta 1896 que Zeeman pudo observar este fenómeno.

El punto final de la teoría clásica del magnetismo fue puesto por el gran Niels Bohr en su tesis doctoral de 1911.

La física J.H. Van Leeuween sacó a relucir el punto nuevamente, ocho años después de la tesis de Bohr. El así llamado teorema de Bohr-Van Leeuween dice que: "A cualquier temperatura finita y para todo campo electromagnético aplicado que sea finito, la magnetización neta de un conjunto de electrones es cero."

LA MECÁNICA CUÁNTICA Y EL MAGNETISMO

Aunque la teoría del electrón había sido aplicada al magnetismo con cierto éxito, había inconsistencias en el tratamiento de varios problemas.

En 1900, Planck sugirió su revolucionaria idea de que la materiaposeía y emitía energía en forma discreta. En 1905, Einstein propuso que la radiación misma estaba cuantizada independientemente de la materia y que, por lo tanto, la luz se propagaba como una partícula. Una nueva etapa de la mecánica cuántica fue iniciada por Niels Bohr en 1913 propuso que los electrones en el átomo giran alrededor del núcleo sin emitir radiación y que su movimiento está relacionado con la constante de Planck.

La transición de un electrón de un estado a otro se acompaña de la emisión o la absorción de radiación cuantizada. Desde el punto de vista del magnetismo, el hecho de que el momento angular esté cuantizado es muy importante, ya que el momento magnético atómico depende del momento angular y, por lo tanto, también está cuantizado.

Esto fue confirmado por O. Stern y W. Gerlach en 1922 al hacer pasar un haz atómico a través de un campo magnético inhomogéneo, el cual se dividió en varios haces.

Esto esta asociado a la llamada mecánica cuántica "antigua", donde no existía una dinámica que permitiera deducir las características cuánticas de la radiación y la materia. La segunda fase de la mecánica cuántica fue iniciada por De Broglie en 1923, quien sugirió que el fenómeno ondulatorio está asociado con partículas materiales. La mecánica cuántica atribuye propiedades de onda a las partículas y propiedades de partículas a la radiación.

En 1926, la nueva mecánica cuántica nace cuando Heisenberg y Schrödinger sus ecuaciones dinámicas, las que más tarde Dirac generalizó para incluir la relatividad y el espín de las partículas.

El efecto de la mecánica cuántica en el magnetismo ha sido impresionante: en primer lugar, ha permitido conectar los fenómenos macroscópicos con las propiedades del átomo y las moléculas, y en segundo, con una influencia aún más directa, ha sido posible explicar las interacciones entre los portadores elementales de momento magnético, tan importantes en ferromagnetismo.

Fue así que en 1927 Heisenberg explicó el ferromagnetismo por medio de lo que se llama "fuerzas de intercambio", fuerzas que son cuánticas y de su existencia la física clásica ni siquiera sospechaba.

LAS LEYES DE MAXWELL

Las leyes de Maxwell resumen dentro de una teoría de los conocimientos que sobre el comportamiento de los campos, cargas y corrientes en el vacío y en la materia se habían venido acumulando durante muchos años de investigación.

Las leyes fundamentales del electromagnetismo y su relación con los fenómenos fundamentales en la materia.

Cuatro son las leyes de Maxwell. Fueron descubiertas por científicos anteriores a este gran físico. Sin embargo, Maxwell las reformuló.

Estas leyes son:

1) Ley de Gauss, que se ocupa del campo y de las cargas eléctricas y es equivalente a la famosa ley de Coulomb.

2) Ley sobre la ausencia de cargas magnéticas libres.

3) Ley de Faraday, sobre la inducción electromagnética.

4)

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