Niels Böhr: 100 años de modelo

El físico Niels Böhr hizo contribuciones elementales al avance de la disciplina. / DA

DANIEL GONZÁLEZ | Santa Cruz de Tenerife

“Cualquier átomo posee dos partes bien diferenciadas: un núcleo (donde se concentra casi la totalidad de su masa y la carga positiva) y una corteza donde se encuentran los electrones (subpartícula con carga negativa) girando en diferentes órbitas elípticas, describiendo un movimiento análogo al de los planetas alrededor del Sol”.

Para llegar a la anterior afirmación, que hoy se puede ver en cualquier libro de texto de ciencias de la ESO, tuvieron que exponerse muchas teorías a lo largo de la Historia y, por lo tanto, es el fruto de la combinación de ideas y experimentos de muchos científicos. Pero Böhr fue quien dio el toque final para formular lo que se conoce actualmente como el modelo atómico de Böhr, es decir, el cómo se constituye a nivel atómico la unidad más pequeña de cualquier objeto que tengamos a nuestro alrededor. La publicación de ese trabajo titulado On the Constitution of Atoms and Molecules ahora cumple 100 años.

Niels Böhr (Copenhague, 1885 -1962) fue un físico que realizó contribuciones notables para la comprensión del átomo y la mecánica cuántica. Su padre era un catedrático de Fisiología y su madre formaba parte de una familia banquera acomodada. En 1911, y gracias a una beca de la compañía cervecera más famosa de Dinamarca, Carlsberg, Böhr estudió en Cambridge con el Premio Nobel de Física J. J. Thomson, trasladándose un año más tarde a Manchester a continuar su tesis con otro Nobel, Sir Ernest Rutherford. Tras el descubrimiento de una nueva subpartícula en 1913, el neutrón, ubicado en el núcleo del átomo, Böhr mejoró el modelo atómico de Rutherford, su maestro, aplicando las ideas de cuánticas de otro científico, Max Planck, a su modelo. Para realizar su modelo atómico se valió del átomo de hidrógeno, describiéndolo con un protón como núcleo y con un electrón girando a su alrededor.

Tras doctorarse, ejercer como profesor de Física Teórica en la Universidad de Copenhague y conseguir los fondos para crear el Instituto Nórdico de Física Teórica, recibió el Premio Nobel de Física en 1922 por sus trabajos sobre la estructura atómica y la radiación. Numerosos físicos, basándose en este principio, concluyeron que la luz presentaba una dualidad onda-partícula mostrando propiedades mutuamente excluyentes según el caso. Su hijo Aage Niels Böhr también lo recibió en 1975.

Pero ¿en qué consiste el modelo de Niels Böhr? Es un modelo cuantizado del átomo que explica cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo. Este modelo planetario es un modelo funcional que no representa el átomo (objeto físico) en sí, sino que explica su funcionamiento por medio de ecuaciones. Intentaba realizar un modelo atómico capaz de explicar la estabilidad de la materia y los espectros de emisión y absorción discretos que se observan en los gases.

Para ello, entre otras cosas, supuso que los electrones solamente se podían mover en órbitas específicas alrededor del núcleo, cada una de las cuales caracterizada por su nivel de energía. Debido a su simplicidad, el modelo es todavía utilizado frecuentemente como una simplificación de la estructura de la materia a nivel atómico. Además, en el modelo de Böhr, los electrones podían caer (pasar de una órbita a otra) desde una órbita exterior a otra interior, emitiendo un fotón de energía discreta, hecho fundamental sobre el que se sustenta la mecánica cuántica actual. Pero este científico danés fue mucho más que todo eso. Como judío, en plena Segunda Guerra Mundial, tuvo que huir de los nazis, exiliándose primero en Suiza y luego en Londres. Para conseguir la bomba atómica antes que Alemania, y pensando que luchaban contra el fascismo, Böhr y otras eminencias científicas accedieron a formar parte del Proyecto Manhattan, trabajando en Los Álamos, Nuevo México (EE.UU.). Muchos de ellos eran judíos, como por ejemplo Albert Einstein.

Consiguieron su objetivo en dos años, tres meses y 16 días, pudiendo sufrir el resultado en Hiroshima y Nagasaki en agosto de 1945.
El secreto de su creación y la ausencia de control internacional sobre tal arma de destrucción masiva, hicieron que Böhr, arrepentido, a su vuelta en 1945 a Copenhague iniciase una campaña de usos pacifistas de la energía atómica. En 1952, Böhr ayudó a crear el Centro Europeo para la Investigación Nuclear, en Ginebra, y organizó en 1955 la primera conferencia Átomos para la paz en la misma ciudad.