La constante de Planck, cuyo valor es de, aproximadamente, 6,626 070 15 × 10-34 julios por segundo, se identifica con la letra h (en minúscula).
La constante de Planck es un valor de gran relevancia dentro de la mecánica cuántica. Se trata de un hallazgo importante realizado por el físico de origen alemán Max Karl Ernst Ludwig Planck; de ahí el nombre elegido para identificar a esta constante física que se expresa por medio de la letra h y que se calcula, por aproximación, en 6,62607015×10^−34 julios por segundo.
Apenas se anunció oficialmente, este recurso fue aprovechado para determinar la cantidad de energía de los fotones, presentándoselo como una constante de proporcionalidad que involucra a la energía propia de un fotón y la frecuencia evidenciada por la onda electromagnética vinculada a ella. Interviene, además, en la ecuación que conecta al momento lineal de una determinada partícula con su dualidad onda-partícula.
Con el paso del tiempo, los aportes de Planck sirvieron para demostrar que un electrón puede, de modo simultáneo, ser onda y partícula y que las ondas de luz pueden comportarse como corrientes de partículas.
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ResumenHistoria y descubrimiento de la constante de Planck
Al buscar datos vinculados a la historia y al descubrimiento de la constante de Planck adquiere visibilidad la llamada ley de distribución de energía del espectro normal. En ese marco ganó relevancia la noción de cuerpo negro y el desafío que se planteó Max Planck en relación a la considerada catástrofe ultravioleta tras advertir que los resultados en la fase experimental tenían discrepancias respecto a los acumulados al aplicar leyes tradicionales de la física. El experto probó con números y cálculos asociados a la cantidad de energía que es capaz de emitir y absorber un cuerpo negro, abordándola como una serie de paquetes de carácter discreto. Así pudo determinar que la radiación no se emite ni absorbe de manera continua sino en unas cantidades de energía muy pequeñas (hasta el punto de ser indivisibles) llamadas cuantos.
Tras el impulso de la mecánica cuántica (ámbito en el cual no se sabe con exactitud el valor de cada magnitud física destinada a describir el estado de movimiento de las partículas porque éstas carecen de una trayectoria precisa), se transformó el modo de entender, a escala atómica, fenómenos propios de la naturaleza. Albert Einstein, por su parte, dirigió esfuerzos a explicar el efecto fotoeléctrico. A través del modelo atómico de Bohr y postulados relacionados a él, asimismo, hubo una revolución en torno al átomo y a los procesos de emisión y capacidad de absorber la luz, de forma discreta, por parte de la materia. La teoría de Planck, según se desprende de la práctica, también se enlaza con el principio de incertidumbre de Heinsenberg.
No se puede pasar por alto que las investigaciones de Planck respecto a los cuerpos negros y los aportes que le hizo a la física teórica Einstein (quien dio luz a la teoría de la relatividad general y se centró en el efecto fotoeléctrico, por ejemplo) le permitieron al físico norteamericano Arthur Compton demostrar la esencia cuántica de la luz. Así surgió la dispersión o el efecto Compton, caracterizado por el incremento de la longitud de onda de un fotón al chocar con un electrón libre, escenario en el cual termina perdiendo una porción de su energía. Se ha descubierto que, en este contexto, el ángulo de dispersión es clave para la longitud de onda o frecuencia de la radiación que se ha dispersado.
Dentro del ámbito de la mecánica cuántica, el tiempo de Planck constituye la más pequeña unidad que puede hacerse una medición, teniendo en cuenta que esta expresión alude al tiempo que le demanda a un fotón viajar a la velocidad de la luz y atravesar una distancia equivalente a la longitud de Planck.
Aplicaciones y fenómenos asociados
La constante de Planck tiene múltiples aplicaciones y fenómenos asociados. Por un lado la utilizan quienes trabajan a escala atómica en asuntos vinculados a la Física para, por ejemplo, determinar qué energía tiene, dentro del espectro visible, un fotón.
Mediante la ley de Planck, por otra parte, es posible puntualizar cuánta radiación electromagnética emite, en equilibrio térmico y a una temperatura específica, un cuerpo negro. Cabe resaltar que esa energía que lanza uno de estos cuerpos físicos ideales (los cuales son no reflectantes y opacos) se identifica como radiación del cuerpo negro.
Dentro de la mecánica cuántica, además, es posible apreciar un fenómeno de índole cuántica que pone en el centro de la escena a una partícula que, al penetrar una barrera de potencial (la cual se resuelve gracias a la ecuación de Schrödinger) y poseer una impedancia más grande que la energía cinética que caracteriza a la misma partícula, termina infringiendo los principios propios de la mecánica clásica. Se trata del efecto túnel, un fenómeno que invita a observar el movimiento de un cuanto, ya que si éste se orienta a una clásica pendiente o colina eventualmente energética hay chances de estudiarlo desde su función de onda.
Mediante la ley de Planck se puede establecer la radiación electromagnética que es capaz de emitir un cuerpo negro que se encuentra en equilibrio térmico a una temperatura puntual.
La constante de Planck es de mucha utilidad, por otra parte, dentro de la nanotecnología ya que permite trabajar en dimensiones muy pequeñas aplicando principios cuánticos para fabricar, entre otros elementos, semiconductores y transistores. Ayuda, incluso, a entender como parte de la física de partículas las particularidades de las consideradas partículas elementales, así como contribuyen a la comprensión de fuerzas que influyen en las interacciones producidas entre ellas.
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