Friedrich Hund: físico alemán, regla de Hund y descubridor del efecto túnel
Friedrich Hund: físico alemán clave de la teoría cuántica. Conoce su legado, la regla de Hund y el descubrimiento del efecto túnel que revolucionó la física molecular.
Friedrich Hund (4 de febrero de 1896 - 31 de marzo de 1997) fue un físico alemán de Karlsruhe conocido por sus trabajos sobre átomos y moléculas. Trabajó en las universidades de Rostock, Leipzig, Jena, Fráncfort del Meno y Gotinga y fue miembro de la Academia Internacional de Ciencias Moleculares Cuánticas.
Publicó más de 250 artículos y ensayos e hizo contribuciones a la teoría cuántica sobre la estructura del átomo y la estructura de los espectros moleculares. La regla de Hund recibió su nombre y en 1926 descubrió el posteriormente llamado efecto túnel.
Contribuciones principales
Las aportaciones de Hund abarcan teoría atómica, espectroscopía molecular y fundamentos de la mecánica cuántica aplicada a sistemas con muchos electrones. Entre sus contribuciones más conocidas destacan:
- Reglas de Hund: un conjunto de principios heurísticos que permiten predecir la configuración electrónica y los estados de mayor energía total de átomos y iones. En términos sencillos, las reglas indican que, para una configuración dada,
- el estado con mayor multiplicidad (mayor número de espines paralelos, es decir mayor S) suele ser el más estable,
- para igual multiplicidad, el estado con mayor momento angular orbital total L es más estable,
- y para subcubiertas menos de la mitad llenas, el valor del momento total J tiende a ser |L − S|, mientras que para subcubiertas más de la mitad llenas tiende a ser L + S.
- Casos de Hund para acoplamientos angulares en moléculas diatómicas: Hund formuló diferentes límites (denominados casos a, b, etc.) que describen cómo se acoplan los momentos angulares electrónicos y rotacionales en moléculas, herramienta todavía utilizada en espectroscopía molecular.
- Efecto túnel: en trabajos de la década de 1920 Hund fue de los primeros en reconocer y describir la posibilidad de que una partícula cuántica atraviese una barrera de potencial aunque su energía clásica sea insuficiente. Aplicó esta idea a problemas moleculares, explicando, por ejemplo, el desdoblamiento de niveles energéticos en pozos dobles de potencial.
Impacto y aplicaciones
Las ideas de Hund tienen un uso amplio y duradero: sus reglas son enseñadas en cursos de química y física para explicar la estructura electrónica de átomos y la formación de enlaces; sus casos de acoplamiento son fundamentales en espectroscopía molecular; y la noción de tunelamiento cuántico introducida por él es hoy un concepto clave en física y química teórica, con aplicaciones que van desde reacciones químicas con transferencia de protones o electrones hasta dispositivos y técnicas modernas (por ejemplo, el funcionamiento básico de microscopios de efecto túnel y ciertos componentes nanoelectrónicos se explica mediante el fenómeno de túnel).
Vida académica y legado
Durante décadas Hund combinó la docencia con la investigación teórica, formando y colaborando con generaciones de físicos y químico-físicos. Su extensa producción científica (más de 250 publicaciones) y su papel en la sistematización de conceptos de la mecánica cuántica le valieron reconocimiento internacional. Vivió más de un siglo, falleciendo a la edad de 101 años, y su nombre permanece asociado a conceptos que son parte del núcleo de la física atómica y molecular moderna.
Su vida
Hund trabajó con físicos tan conocidos como Schrödinger, Dirac, Heisenberg, Max Born y Walter Bothe. En aquella época era el ayudante de Born, que trabajaba con la mecánica cuántica.
Tras sus estudios de matemáticas, física y geografía en Marburgo y Gotinga, trabajó como profesor particular de física teórica en Gotinga en 1925, profesor en Rostock en 1927, en Leipzig en 1929, en Jena en 1946, en Frankfurt/Main en 1951 y a partir de 1957 de nuevo en Gotinga. Además, estuvo en Copenhague (1926) con Niels Bohr y dio una conferencia sobre el átomo en la Universidad de Harvard, Cambridge, Massachusetts, en 1928.
Con motivo de su centenario, el libro Friedrich Hund: Geschichte der physikalischen Begriffe [historia de los términos de la física] (Heidelberg, Berlín, Oxford), Spektrum, Akademie Verlag 1996, ISBN 3-8274-0083-X. Werner Kutzelnigg también escribió una reseña.
Friedrich Hund se convirtió en ciudadano honorario de Jena, y una calle de Jena recibió su nombre. Desde junio de 2004, una parte del nuevo edificio del Departamento de Física recibió la dirección Friedrich-Hund-Platz 1. El mismo nombre fue elegido para el Instituto de Física Teórica de la Universidad de Gotinga.
Robert Mulliken + Friedrich Hund Chicago 1929
Cientos de casos
Los casos de Hund, que son regímenes particulares en el acoplamiento del momento angular molecular, y las reglas de Hund, que rigen las configuraciones de los electrones, son importantes en la espectroscopia y la química cuántica. En química, la primera de las reglas de Hund es especialmente importante y suele denominarse simplemente regla de Hund.
Preguntas y respuestas
P: ¿Quién era Friedrich Hund?
R: Friedrich Hund fue un físico alemán de Karlsruhe conocido por sus trabajos sobre átomos y moléculas.
P: ¿Dónde trabajó?
R: Trabajó en las universidades de Rostock, Leipzig, Jena, Frankfurt am Main y Gِttingen.
P: ¿Qué contribuciones hizo a la teoría cuántica?
R: Hizo contribuciones a la teoría cuántica sobre la estructura del átomo y la estructura de los espectros moleculares.
P: ¿Qué es la regla de Hund?
R: La regla de Hund es un principio de la física atómica que establece que cuando se añaden electrones a un átomo o una molécula, éstos ocuparán orbitales con diferentes orientaciones de espín para maximizar su multiplicidad de espín total. Lleva el nombre de Friedrich Hund, quien lo propuso por primera vez en 1926.
P: ¿Cuándo descubrió el efecto túnel?
R: Descubrió el posteriormente llamado efecto túnel en 1926.
P: ¿Friedrich Hund era miembro de alguna sociedad científica?
R: Sí, fue miembro de la Academia Internacional de Ciencia Molecular Cuántica.
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