Adrián Ríos, Director Unilaser médica

Carolina Pardo, Residente III Dermatología Unisanitas-Instituto dermatológico Federico Lleras Acosta

Gisela Güiza, Residente II Cirugía plástica Hospital Militar-Universidad militar Nueva Granada

 

En múltiplos de 1000 del tamaño del hombre pasamos al de una hormiga en los 10 -3 metros, luego a las bacterias y células (en micras, 10-6 metros ) ; desde las micras a los nanómetros (1 por 10-9 metros), el mundo de los virus y las grandes moléculas, en donde ya no hay seres vivos pero todavía hay luz. Si continuamos mil veces menos, llegamos el mundo de los picómetros (1 por 10-12 metros) la luz desaparece, solo caben los rayos gamma y encontramos partículas como los minerales , pequeñas moléculas como la glucosa y la adrenalina, los átomos, en general, el mundo de la química. El siguiente nivel 1000 veces inferior es el de los femtómetros (1 por 10-15 metros) en donde, tenemos las partículas subatómicas compuestas como el neutrón y el protón. Un salto mil veces menos y encontramos a los attómetros (1 por 10-18)  la dimensión de las más pequeñas partículas conocidas, los quarks y los electrones. La última medida posible es la longitud de Planck,  1 por 10-34 en donde el espacio que ya no tiene la geometría que podemos acomodar a todas las anteriores.

La emisión de diferentes colores de un metal en proceso de calentamiento, fue estudiada por Planck quien  postuló que la luz era un sistema pulsado y no, un rayo continuo. Al ser pulsado, explicaba que la energía de un sistema estaba directamente relacionada a la frecuencia de la onda según un valor cuántico, equivalente al valor de una constante. Así se podría explicar la razón del cambio de color de un material de acuerdo a su temperatura ( movimiento intrínseco) y el porqué una mayor temperatura no conduciría de forma continua una mayor radiación hasta el infinito como demostraban los experimentos.  Einstein se sirvió de este concepto para explicar el efecto fotoeléctrico, un fenómeno observado por primera vez por Hertz, quien notó que se producían menos chispas por inducción eléctrica cuando no había luz. Lenard tiempo después, concluía que se liberaban más electrones con la adición de luz ultravioleta a la inducción eléctrica. La expulsión de electrones facilitada por ondas fotónicas, era instantánea y estaba ligada al mayor brillo de la luz. Las ondas más cortas eran las más energéticas según Planck, y por ello, se liberaban más electrones del metal (chispas) concluía Einstein.  La energía, el algo invisible que hacía que se liberaran los electrones del metal, aumentaba en valor proporcional a la frecuencia de la onda según un valor constante, el número de Planck.  Una lámpara de mayor brillo (más fotones) induciría más chispas (electrones) con la misma energía individual (chispas no más brillantes). Para comprobar esto, fue necesario medir la carga eléctrica del electrón, lo que logró Millikan 10 años después.

Para los finales del siglo XIX no se conocía como eran los átomos, los primeros esquemas de su conformación planteaban un sistema en equilibrio entre fuerzas positivas y negativas como un pudín con pasas. Existían además excepticos de su existencia hasta que, Einstein planteó que eran la causa del movimiento browniano, contínuo y en apariencia errático de las partículas del polen sobre el agua, al cual, Einstein dió cálculos predecibles de desplazamiento partiendo de la base de que, era causado por golpeteos de los átomos de las moléculas de agua, siempre en movimiento contra el ligero polen.  Una vez  descubierto al electrón habían comenzado otras dudas, acerca de la estabilidad del átomo. Un núcleo positivo y unos elementos negativos girando alrededor, no debería permanecer estable como de hecho, lo era. El orden al átomo llegó con Bohr quien, armó su estructura postulando niveles de energía fijos para las diferentes órbitas de cada electrón  y que los cambios del electrón entre estas órbitas estaban dados por saltos definidos de energía de un nivel a otro, en umbrales contables en números enteros (cuánticos). Bohr conocía el cálculo del comportamiento espectral de los objetos en calentamiento por Balmer su profesor de escuela y tomó el número de Planck, para establecer niveles estacionarios que significaban que cada orbita electrónica  era proporcional en números enteros al número de Planck. Fue la primera explicación del porqué un átomo no se desintegra y de paso, explicó el origen de la luz. Los electrones en el átomo que cambian su nivel, reciben valores concretos de energía, múltiplos enteros de la constante de Planck, cada nivel tiene su propio umbral y esta energía una vez llega, es liberada por el electrón en forma de fotón para mantener la estabilidad del átomo pues así un electrón excitado siempre regresa a su nivel natural de energía. Así se concibió la interacción física de la luz con las cosas, muchos experimentos lo han demostrado a lo largo del siglo XX.

Los electrones y fotones podrían considerarse puntos de mayor energía que se comportan como ondas y partículas, porque viajan en el espacio que además ocupan, aparte, están rodeados de fuerzas magnéticas que repelen entre si a los electrones y atraen los fotones. La primera parte, aquello de las ondas y partículas, la resuelven De Broglie y Schrödinger asumiendo que los electrones al igual que los fotones, cumplen ambas características  y fue posible calcular probabilidades a partir de conocer la masa y la energía de un electrón o fotón. De las fuerzas magnéticas intrínsecas, fueron descubiertas  por Otto Stern y Walther Gerlach, explicando así el magnetismo como una característica propia a las partículas (spin cuántico). Según su modo de giro se tendrán partículas como los bosones (fotones) que tienden a estar juntas o los leptones, (electrones) que tienden a separarse.

Por último, la constante de Planck nos lleva al principio de incertidumbre de Heisenberg que expresa la imposibilidad de medir los valores cuánticos como si fueran visibles, aquellos que se encuentran por debajo del número de Planck. Un cambio de energía en un tiempo dado deberá ser mayor o igual a la constante de Planck dividida por 4 π por lo tanto, la ley de la conservación de la energía puede dejar de cumplirse durante periodos de tiempo muy cortos. Y sin esta ley, no hay experimento posible para predecir el punto exacto de ubicación de un electrón o de un fotón.

h=6,626070150 por 10-34 julios-segundo es el valor de la constante de Planck.

El número en donde la materia como la podríamos concebir, se acaba.

Su expresión en la fórmula de Planck, relaciona  la energía de cada fotón en Julios (pulsada) a partir de multiplicar la constante de Planck por la frecuencia de desplazamiento de la onda. El número de  Planck (h) compensa en la fórmula, un valor máximo de  frecuencia de la onda (f) que llevaría a valores infinitos de energía.

E= hf

No era un artificio matemático, era el valor de la materia más pequeña posible, con 34 ceros a la izquierda de longitud.

 

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