ARNOLD SOMMERFELD: BIOGRAFIA, MODEL ATÒMIC, APORTACIONS - ART - 2024

Arnold Sommerfeld (1868-1951) va ser un físic alemany, majorment conegut per haver elaborat la teoria atòmica costat de Bohr fa més d'un segle. Va ser un dels fundadors de la física teòrica, que es va convertir en una disciplina independent gràcies a les seves aportacions, al costat de les obres de Max Planck, Albert Einstein i Niels Nohr. És considerat com un pioner de la física quàntica i atòmica.

Avui dia l'àtom de Bohr-Sommerfeld i la constant d'estructura fina segueixen sent conceptes manejats pels físics. Alguns estudiosos han associat el nom de Sommerfeld a la primer escola de física teòrica moderna. Les seves aportacions també es van reflectir amb el llibre de text Estructura atòmica i línies espectrals, molt important en la física atòmica.

Font: GFHund, via wikimedia commons.

Aquest llibre de la seva autoria es va difondre al voltant de tot el món, va ser traduït a múltiples idiomes i va ser un pilar en la formació de molts estudiants en el camp de la física nuclear.

Biografia

El seu nom complet va ser Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld. El físic alemany va néixer el 5 de desembre de 1868 a Königsberg, Alemanya.

Els seus pares van ser Cäcile Matthias i Franz Sommerfeld, un metge de l'època. La parella va tenir més fills: Walter, nascut el 1863, va ser el germà gran d'Arnold, qui també va tenir una germana. Margarethe era dos anys menor que Arnold, però només va viure 10 anys ja que va ser afectada per la febre escarlata.

Des de molt d'hora Arnold va mostrar molt interès per a les arts i fins i tot tenia gran talent.

estudis

El seu interès per les arts es va veure reflectit en els estudis que va realitzar a la seva ciutat natal Königsberg. Va mostrar especial passió per la literatura, particularment per les obres clàssiques d'autors alemanys. No va tenir qualificacions que fossin excel·lents en totes les assignatures, encara que tampoc va ser un mal estudiant.

Abans de començar la universitat la idea que rondava el seu cap era la de dedicar-se a la indústria de la construcció, una àrea en la qual algun membre de la seva família ja s'havia exercit.

L'únic problema que Sommerfeld va trobar era que per poder exercir-se en l'àrea de l'enginyeria civil hauria d'haver deixat la seva ciutat natal i radicar-se a alguna ciutat que comptés amb alguna universitat tècnica on es van impartir estudis que li servissin per a la seva carrera.

A la Universitat Albert de Königsberg, el nom va rebre pel seu fundador, no podia estudiar enginyeria. Però com tampoc estava molt segur sobre la carrera que volia escollir, la mudança va passar a un segon pla i va preferir quedar-se prop de la seva família.

etapa universitària

Durant el primer semestre es va anar orientant sobre els cursos impartits a la institució. Es va inscriure per a cursos sobre economia, de polítiques econòmiques, etnografia, partits polítics, càlcul, dret civil alemany, crítiques de Kant i fonaments de l'ètica.

Després de finalitzar aquest primer semestre, Sommerfeld va començar a enfocar el seu pla d'estudis en cursos que tinguessin una base més tècnica, però va seguir sense enfocar-se en l'àrea de la física. Realment el seu interès principal va ser en l'àrea de les matemàtiques.

Va passar sis anys a la universitat, va aconseguir un doctorat i va guanyar confiança per afrontar el seu futur. Entre els seus professors va comptar amb personalitats com Ferdinand von Lindemann, Adolf Hurwitz, David Hilbert i el també físic Emil Wiechert.

etapa militar

Un cop completats els seus estudis universitaris, Sommerfeld va complir amb les seves obligacions en l'àrea militar com a voluntari per un any. Va ser part de l'regiment d'infanteria que es trobava a Königsberg, tot i que no va ser un treball que gaudís en excés; considerava les tasques militars d'un soldat com una cosa tediós.

Un dels avantatges d'haver format per de el regiment d'infanteria era que aquest es trobava en rutinària i per tant es va mantenir a prop de casa seva. Fins i tot, pel caràcter voluntari de les seves tasques podia dormir a casa seva.

carrera

Un cop culminades les seves obligacions en el món militar i després d'haver aconseguit el doctorat es va traslladar a Göttingen el 1891 per treballar a la Universitat d'aquesta ciutat. En Göttingen va treballar impartint algunes classes de matemàtiques i de física teòrica. També es va exercir com a assistent de Felix Klein, un conegut matemàtic de l'època.

Per 1897 es va anar a la Universitat Clausthal Zellerfeld, a Goslar, on també va fer classes durant tres anys per després traslladar-se a Aachen. A la universitat de la ciutat es va exercir com a professor d'enginyeria tècnica.

Sent professor de física teòrica a Munic, entre 1906 i 1931, va ser quan va completar les seves obres més rellevants. Va arribar a Munic per substituir el físic Ludwig Boltzmann en el càrrec de professor de física teòrica. A més es va encarregar de la direcció de l'Institut d'Educació Teòrica que es trobava a Munic a la Universitat de l'estat.

mort

Arnold Sommerfeld va morir el 26 d'abril de l'any 1951. La seva mort va ocórrer a Munic, on va patir un accident de trànsit mentre passejava amb els seus néts.

A finals del mes de març, el físic alemany es trobava caminant pels voltants de casa seva a Munic al costat dels seus néts, quan va ser colpejat per un carro. Després de deu dies va perdre la consciència i poc després va morir producte de les lesions que va patir arran de l'accident.

models atòmics

El seu principal treball va ocórrer l'any 1915 quan, al costat de l'físic danès Niels Bohr, es va encarregar de transformar alguns aspectes de la teoria atòmica. Per això, els dos científics es van basar en altres teories, com la quàntica i la relativista.

La seva motivació va estar radicada a que la teoria atòmica tenia falles a l'hora d'haver d'explicar que eren els àtoms complexos

En les idees que van plantejar Sommerfeld i Bohr, han explicat que les òrbites que realitzaven els electrons eren de forma el·líptica. A més aquestes òrbites comptaven amb un altre nombre quàntic, considerat com a secundari.

La importància d'aquests números quàntics, tant el secundari com el principal que va obtenir Bohr, era que va precisar si l'electró tenia un moment angular. Això era rellevant perquè va permetre determinar si l'electró tenia energia cinètica.

També va arribar a parlar sobre la presència d'un tercer nombre quàntic, que va ser denominat com magnètic. Aquest número tenia la funció d'establir què tan inclinat hi havia el pla de l'òrbita.

Per a l'any 1916, el físic alemany Friedrich Paschen va evidenciar que les idees que va plantejar Sommerfeld eren correctes, però potser no va ser una teoria definitiva ja que no resolia alguns problemes

problemes

El sistema periòdic dels elements i el comportament a nivell químic que aquests tenien va tenir una millor explicació gràcies a el model atòmic de nom Bohr-Sommerfeld. Però també va ser necessari l'aportació d'altres estudis per això. Per exemple, es va beneficiar dels descobriments posteriors.

Com el de Wolfgang Pauli, l'any 1924, que va afirmar que la presència de dos electrons no podia donar-se a el mateix temps si aquests tenien el mateix nombre quàntic. A més, es va introduir en 1924 un quart nombre quàntic gràcies als avanços de Goudsmit i Unlenbeck.

Van ser les idees de la mecànica quàntica ondulatòria les que van permetre que es fes una millor anàlisi sobre els espectres. Finalment, aquest model de Bohr-Sommerfeld va ser posteriorment reemplaçat per un model que es va sustentar en la mecànica ondulatòria.

altres aportacions

El treball de Sommerfeld li va permetre desenvolupar més idees en el camp. De les seves aplicacions de la teoria als problemes tècnics, la teoria que va desenvolupar sobre la fricció dels lubricants i les seves aportacions a la telegrafia sense fils van ser les més conegudes.

També van ser rellevants les seves aportacions en altres camps, especialment quan va treballar en la teoria clàssica de l'electromagnetisme.

El seu treball com a professor també va ser una gran aportació per al món científic. Des de 1906, quan va arribar a la universitat de Munic, va formar a diverses generacions de físics teòrics. Entre els seus estudiants es poden comptar a vuit premis Nobel.

Va ser important per introduir el segon i tercer nombre quàntic, però també la teoria de l'ona de raigs X.

Durant l'última etapa de la seva carrera, l'alemany es va encarregar d'utilitzar la mecànica estadística per a explicar alguns comportaments. Específicament va explicar les propietats electròniques que tenien els metalls.

Va tenir un paper destacat perquè s'establís la Revista de física l'any 1920. Aquesta publicació va servir perquè es publiquessin i van ser revisats molts treballs de l'àrea de la física.

obres publicades

Sommerfeld va publicar diverses obres al llarg de la seva carrera. Dos dels seus treballs van ser els més destacats, com és el cas d'Àtoms i línies espectrals i el text d'Introducció a la física teòrica.

En total van ser més de 10 llibres dels que van comptar amb la seva autoria, alguns d'ells compten amb diversos volums. A més dels múltiples articles que va escriure sobre les seves idees i descobriments.

premis Nobel

Sommerfeld és el protagonista d'un dels casos més curiosos de l'món científic. Malgrat totes les contribucions que va fer, mai se li va atorgar un Premi Nobel de física.

És més curiós encara si es té en compte que és el físic amb més nominacions en la història de el Premi Nobel. Té un total de 84 candidatures, que es van acumular entre els anys 1917 i 1951.

Només en l'any 1929 va tenir nou nominacions. I l'any en què va morir va rebre quatre més.

Encara que mai va rebre el Premi, té l'honor de ser el físic amb més estudiants guanyadors de la mateixa.

referències

1. Arnold Sommerfeld - German physicist. Recuperat de britannica.com
2. Beléndez, A. (2017). Sommerfeld: the Eternal Nobel Candidate. Recuperat de bbvaopenmind.com
3. Eckert, M. (2013). Arnold Sommerfeld. New York, NY: Springer.
4. Izquierdo Sañudo, M. (2013). Evolució històrica dels principis de la química.: Uned - Universitat Nacional.
5. Seth, S. (2010). Crafting the quantum. Cambridge, Mass.: MIT Press.