Hendrik Antoon Lorentz: biografía, contribuciones y teoría atómica

¿Quién era Hendrik Lorentz?

A menos que haya estudiado física con cierto detalle, es posible que no esté familiarizado de inmediato con Hendrik Lorentz . Sin embargo, es la investigación de Lorentz la que ayudó a definir nuestras interpretaciones y suposiciones modernas con respecto a la teoría electromagnética al ayudar a unificar las conclusiones de los físicos anteriores, ampliando el trabajo de James Clerk Maxwell, Michael Faraday y otros.

Nacido en Arnhem, Países Bajos, en 1853, el joven Hendrik estudió física y matemáticas durante su estancia en la Universidad de Leyden y completó su licenciatura en ambos campos en solo un año. Dado que había pocos trabajos profesionales para físicos en ese momento, Lorentz inicialmente enseñó en la escuela nocturna después de graduarse.

Más tarde obtendría su Ph.D. en física, con un enfoque en la física de la reflexión y refracción de la luz. Hendrik estaba casado con Aletta Kaiser, y la mayor de sus tres hijos, Geertruida Lorentz, se convertiría en física como su padre. Lorentz falleció en 1928.

Hendrik Lorentz en sus últimos años.

Logros iniciales

Hendrik Lorentz fue uno de los primeros en estudiar la relación entre la velocidad de la luz que viaja a través de un medio y las propiedades físicas de ese medio (como la densidad y la estructura cristalina), junto con el físico Ludvig Lorenz. Los resultados de su colaboración son lo que ahora llamamos la fórmula de Lorenz-Lorentz.

También realizó una investigación sobre el concepto (desde entonces refutado) de un éter luminífero , una sustancia teórica con propiedades inusuales que se creía que rodeaba toda la materia y, por lo tanto, proporcionaría un medio a través del cual las ondas electromagnéticas (como la luz) podrían viajar. Este trabajo fue ampliado más tarde por el famoso experimento de Michaelson-Morley y también tuvo implicaciones para el trabajo de Einstein sobre la relatividad.

El experimento de Michaelson-Morley refutó sin querer el concepto de Lorentz de un éter. Demostró que todos los observadores, independientemente de su velocidad o dirección, medirían que la luz viaja a la misma velocidad. Si hubiera habido un éter, ese no habría sido el caso, ya que el éter habría provocado que la luz viajara a diferentes velocidades dependiendo de la velocidad de la persona que observa la luz.

El premio Nobel de 1902

Entre sus innumerables logros, fue el trabajo de Lorentz con su compañero holandés Pieter Zeeman el que le valió al dúo el segundo Premio Nobel de Física otorgado en 1902. Comúnmente conocido como el efecto Zeeman , su trabajo premiado abordó las causas de la división espectral atómica en el presencia de un campo magnético que no cambia.

Las partículas, como los electrones y los protones, reaccionan de forma única a la presencia de campos magnéticos. Algunos obtendrán energía adicional, mientras que otros pueden perder energía. Cuando ganan o pierden energía, producen un espectro de luz detectable y característico. Al igual que un arco iris es un espectro de colores, las partículas excitadas también pueden producir un espectro detectable. El efecto Zeeman ayudó a explicar la producción de espectros en presencia de un campo magnético.

El efecto Zeeman nos permite determinar el tamaño de un campo magnético, que tiene muchas aplicaciones útiles. Las aplicaciones modernas del efecto Zeeman incluyen la tecnología necesaria para enfriar láseres y estudiar las manchas solares y sus campos magnéticos asociados.

Contribuciones a la teoría atómica moderna

El trabajo más conocido de Lorentz es su serie de ecuaciones conocidas como las transformaciones de Lorentz. Estas ecuaciones ayudan a proporcionar un medio para interpretar matemáticamente las fuerzas electromagnéticas entre partículas cargadas (como protones y electrones). Las matemáticas involucradas en las transformaciones de Lorentz son sustanciales y están más allá del alcance de lo que un no físico podría querer saber, pero el resultado más importante de las ecuaciones fue el papel que jugaron en el desarrollo de la teoría atómica moderna.

Albert Einstein tuvo muy presente la investigación de Lorentz mientras desarrollaba su teoría especial de la relatividad. Uno de los aspectos más conocidos de la relatividad es la idea de que la velocidad de la luz en el vacío es la misma para todos los observadores. Esto no fue bien aceptado hasta después de que se completó el trabajo de Einstein. Henri Poincaré, Paul Langevin y los ya mencionados Michaelson y Morley fueron todos fuertes partidarios del trabajo y las interpretaciones de Lorentz.

Albert Einstein utilizó la investigación de Hendrik Lorentz en su desarrollo de la teoría especial de la relatividad.

Resumen de la lección

El físico holandés Hendrik Lorentz fue uno de los padres de las interpretaciones modernas de la física atómica y la teoría electromagnética, sentando las bases para las que vendrán después y sintetizando con éxito los trabajos de muchos físicos que le precedieron. Sus transformaciones de Lorentz fueron una serie de ecuaciones utilizadas por Einstein y otros en su trabajo sobre la teoría especial de la relatividad. Su trabajo con Pieter Zeeman le valió conjuntamente el Premio Nobel de 1902 por su descubrimiento del efecto Zeeman , que explica la división de los espectros atómicos en presencia de campos magnéticos.