Albert Einstein y su relación con la física cuántica y la nanotecnología.
Creo que la mayoría de las personas, somos conscientes de que Einstein
hizo grandes trabajos para el desarrollo de la física,
lo que a la mayoría de las personas se nos escapa, es que Einstein fue el primer físico cuántico.
Para entender un poco la relación que tiene Einstein con la nanotecnología
y la física cuántica actual, debemos conocer un poco de la historia de la física.
Todo comienza cuando, en 1900, Max Planck llegó a la conclusión que
"todo cuerpo caliente emite luz a una determinada frecuencia ( o color ) en porciones indivisibles"
a las que denominó cuantos. Planck introdujo entonces la conocida constante h,
introduciéndola en sus ecuaciones para que los resultados fueran correctos,
pero sin entender para qué servía. Es entonces cuando aparece en escena Albert Einstein,
quien, basándose en los resultados de Planck, pudo "descifrar" lo que significaba esta constante.
Einstein postuló, a raíz de las observaciones de Planck, que la luz, en lugar de fluir
en forma de onda continua de energía (como se había creído hasta entonces)
viajaba en paquetes o cuantos de luz. Esto quiere decir que la luz no se transporta de forma continua,
sino que se comporta de manera discreta.
Para los científicos de la época era "muy duro" admitir esto y Einstein obtuvo muy poco apoyo
por parte de los científicos de su tiempo.
Posteriormente desarrolló su teoría sobre el efecto fotoeléctrico, que consiste en suponer
que la luz se comporta como un haz de partículas y cuando así lo hace,
las partículas que componen este haz de luz arrancan electrones al incidir sobre un metal.
Einstein también concluyó que al aumentar la intensidad de la luz incidente,
aumentaba el número de electrones expulsados del metal, pero no la velocidad de éstos.
Sólo se puede cambiar la velocidad de los electrones si se cambia el color de la luz que ilumina el metal
(es decir, si cambiamos la frecuencia de la emisión de luz o la longitud de onda).
Es necesario aquí introducir la "hipótesis cuántica" que formularé de la siguiente manera,
tal y como la formuló Einstein en su tiempo:
"La energía de la radiación electromagnética de una determinada frecuencia está discretizada en paquetes elementales de energía llamados cuantos de energía, cuyo valor es E = hf".
Importantísimo destacar que la hipótesis cuántica contradice las Leyes de Maxwell,
ya que éstas hacen una descripción continua, no discreta, de la materia.
Las aplicaciones del efecto fotoeléctrico son numerosas, de hecho, la mayoría de los aparatos
que funcionan con un haz de luz están basados en el efecto fotoeléctrico.
Éste está presente en los instrumentos que encienden el alumbrado público, en las fotocopiadoras,
en el instrumento que determina el tiempo de exposición en las placas fotográficas,
en los fotomultiplicadores, etc…Einstein era un gran físico, pero no sólo eso…
dio el primer paso para que las generaciones futuras se preguntaran:
¿la constante de Plank, hay que introducirla como mero "parche matemático"
para que los cálculos salgan bien,o tiene algún otro sentido que desconocemos hasta ahora?
Y a partir de esta pregunta, señores, se desarrolló todo lo que hoy conocemos como física cuántica,
mecánica cuántica y la nanotecnología…
Albert Einstein obtuvo el premio Nobel de Física en el año 1921, por su explicación del efecto fotoeléctrico
y sus numerosas contribuciones a la física téórica y no por su teoría de la Relatividad,
ya que en esa época se consideraba muy controvertida por parte de muchos científicos…
Y desde luego, el efecto fotoeléctrico es un experimento que revolucionó y puso en duda la validez
de muchas de las ideas físicas que se habían defendido durante mucho tiempo,
dando lugar a una nueva física, la física cuántica, y todas sus aplicaciones tecnológicas posteriores,
como es la "nanotecnología".