XVIII. EL �TOMO DE BOHR
EL SIGUIENTE salto en la historia de los cuantos lo dio Niels Bohr en 1911 al postular la idea del salto cu�ntico para explicar por qu� los espectros at�micos existen. La historia del modelo at�mico de Bohr es como sigue.
J. J. Thomson y su disc�pulo Ernest Rutherford descubrieron, respectivamente, el electr�n y el n�cleo de los �tomos. Con estos ingredientes, se propuso un modelo planetario y cl�sico para el �tomo, que ser�a un peque�o sistema solar, con el n�cleo en el papel del Sol y una nube de electrones circund�ndolo, como si fueran los planetas. Tal modelo conduce, por lo menos, a dos consecuencias desagradables.
La primera de esas consecuencias es verdaderamente catastr�fica: el modelo planetario y la f�sica cl�sica predicen que los �tomos son inestables. En efecto, como ya mencionamos, un electr�n cargado que da vueltas alrededor del n�cleo emite ondas electromagn�ticas, cuya frecuencia es la del movimiento del electr�n al recorrer su �rbita y cuya energ�a proviene de la energ�a mec�nica de la part�cula. El electr�n pierde, pues, su energ�a en forma continua y cae irremisiblemente al n�cleo. La teor�a electromagn�tica de Maxwell predice que, en un tiempo peque��simo, la nube electr�nica —y con ella el �tomo— habr�a desaparecido. La materia, de acuerdo a la f�sica cl�sica, ser�a inestable.
La segunda consecuencia del modelo planetario cl�sico es igualmente desagradable y, como la primera, tambi�n inevitable si aceptamos las leyes de Newton y de Maxwell. Cuando el electr�n radia y pierde su energ�a mec�nica, cada vez se mueve m�s despacio, recorriendo su �rbita con una frecuencia que disminuye continuamente. Por ello emitir�a, seg�n la teor�a cl�sica, radiaci�n electromagn�tica de todas las frecuencias y no luz con un espectro discreto. Los espectros de Kirchhoff y la serie de Balmer constituyen un enigma que la f�sica cl�sica no puede resolver.
Al terminar sus estudios de doctorado en Copenhague, Bohr decide estudiar en
Inglaterra, en el Cavendish, bajo la direcci�n de J. J. Thomson. Muy pronto,
Bohr propone que la mec�nica cl�sica no funciona dentro del �tomo, sino que
�ste s�lo puede existir en un conjunto discreto de estados estacionarios con
energ�as E0, E1,E2
..... .; cuando un electr�n se encuentra en uno de ellos, no puede emitir ni
absorber radiaci�n; estos procesos se dan cuando el �tomo pasa de uno de esos
estados estacionarios a otros y la frecuencia de la luz necesaria obedece a
la ecuaci�n
es decir, s�lo radia aquellos cuantos cuya frecuencia es tal que se conserva la energ�a.
Los grandes f�sicos de la vieja generaci�n —nuestro ya conocido Rayleigh y el mismo maestro de Bohr, J. J. Thomson— se opusieron al nuevo modelo del joven dan�s. Por esta raz�n, entre otras, Bohr deja el Cavendish y va a trabajar con Rutherford en Manchester, donde en 1913 completa el nuevo esquema at�mico, acorde con las ideas cu�nticas de Planck y Einstein, pero violentamente opuesto a la mec�nica de Newton.
Con su modelo, Bohr pudo explicar la serie de Balmer y aun predecir lo que ocurrir�a al bombardear �tomos con electrones de baja energ�a: si �sta fuera menor que la diferencia E1 - E0, es decir, la m�nima energ�a requerida para excitar el �tomo, el electr�n no podr�a comunicar a �ste excitaci�n alguna. Esta concepci�n, ajena por completo a las ideas cl�sicas cuando se aplican al choque entre part�culas, fue comprobada por los cient�ficos alemanes James Franck y Gustav Hertz (este �ltimo sobrino de Rudolf Hertz), quienes alrededor de 1920 bombardearon gases y vapores con electrones de diferentes energ�as. Cuando la energ�a no es suficiente para que un cuanto completo se absorba, el electr�n rebota el�sticamente y no se emite luz. El modelo at�mico de Bohr, aunque no es muy satisfactorio desde el punto de vista te�rico, recibi� as� un fuerte impulso.
