¿Por qué el Dr. Manhattan eligió a Bohr?

El Dr. Manhattan es uno de los personajes más fascinantes del mundo de la ficción. Aparece en la obra maestra del cómic Watchmen, creada por Alan Moore y Dave Gibbons entre 1986-87. Watchmen es una joya que ha sido referencia de varias generaciones del cómic, y es una de esas lecturas que de vez en cuando reviso y en las que siempre descubro algo nuevo.

El nacimiento del Dr. Manhattan

En 1959 Jonathan Osterman, hijo de un relojero y graduado en física por la Universidad de Princeton, entra a trabajar en “Gila Flats”. Tras quedar encerrado accidentalmente dentro de una cámara de pruebas de campos intrínsecos durante un experimento de física nuclear, su cuerpo es totalmente desintegrado. En unos días comienza a regenerarse y adquiere la imponente y reconocible figura de un musculoso hombre azul. Ya no es Jonathan Osterman, es el Dr. Manhattan: Un semidios que puede viajar en el tiempo y el espacio, y agregar o desagregar la materia a su antojo. 

El resto de la historia lo dejo para que quién no haya leído Watchmen, lo haga. No le defraudará. Y hay que hacerlo antes de ver la película, que es una buena adaptación del comic, pero se queda corta en la profundidad de la trama y la psicología de los personajes.
 
¿Cómo es posible que alguien que conoce y domina los más íntimos secretos de la energía y la materia, elija como símbolo un modelo tan simple como el modelo atómico de Bohr?

Pues creo que precisamente por eso mismo. La simplicidad. La elegancia. La valentía de Bohr en su propuesta contraria a Newton y Maxwell.

Modelo atómico de Bohr

El modelo atómico de Bohr es muy simple, elegante, y recuerda de forma fascinante al modelo planetario de Copérnico, los planetas describiendo órbitas circulares alrededor del Sol.

Propuesto en 1913 por el brillante físico danés Niels Bohr, este modelo servía para explicar cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo. Fue un modelo funcional que no representaba el átomo como objeto físico en sí, sino que explica su funcionamiento por medio de ecuaciones.

Bohr se basó en el átomo de hidrógeno, el símbolo que escogió el Dr. Manhattan, para realizar el modelo que lleva su nombre. En la forma más sencilla se describe el átomo de hidrógeno con un protón en el núcleo, y girando a su alrededor un electrón.

En este modelo los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo, ocupando la órbita de menor energía posible, o la órbita más cercana posible al núcleo. El electromagnetismo clásico predecía que una partícula cargada moviéndose de forma circular emitiría energía por lo que los electrones deberían colapsar sobre el núcleo en breves instantes de tiempo. Para superar este problema Bohr supuso que los electrones solamente se podían mover en órbitas específicas, cada una de las cuales caracterizada por su nivel energético. Cada órbita puede entonces identificarse mediante un número entero “n” que toma valores desde 1 en adelante. Este número "n" recibe el nombre de Número Cuántico Principal.

Los postulados de Bohr

1. Los electrones orbitan el núcleo del átomo en niveles discretos y cuantizados de energía, es decir, no todas las órbitas están permitidas, tan sólo un número finito de éstas. 

2. Los electrones pueden saltar de un nivel electrónico a otro sin pasar por estados intermedios. 

3. El salto de un electrón de un nivel cuántico a otro implica la emisión o absorción de un único cuanto de luz (fotón) cuya energía corresponde a la diferencia de energía entre ambas órbitas. 

4. Las órbitas permitidas tienen valores discretos o cuantizados del momento angular orbital. La cuarta hipótesis asume que el valor mínimo de ”n” es 1. Este valor corresponde a un mínimo radio de la órbita del electrón de 0.0529 nm. A esta distancia se le denomina”radio de Bohr”. Un electrón en este nivel fundamental no puede descender a niveles inferiores emitiendo energía.

Se puede demostrar que este conjunto de hipótesis corresponde a la hipótesis de que los electrones estables orbitando un átomo están descritos por funciones de onda estacionarias. Un modelo atómico es una representación que describe las partes que tiene un átomo y como están dispuestas para formar un todo.
Basándose en la Ley de Plank consiguió cuantizar las órbitas observando las líneas del espectro.

 
En este video podemos ver una explicación más detallada:

 


Y el Dr. Manhattan eligió a Bohr

 
Como todos sabemos, el modelo de Bohr no conseguía explicar fenómenos en las series espectrales, no incorporaba las teorías relativistas, o el problema con las órbitas circulares…pero fue revolucionario, una genialidad de un titán de la física atómica. Y por eso un físico reconvertido en semidios como el Dr. Manhattan eligió su símbolo, su identidad, inspirándose en él. Todo un homenaje.

Referencias y más información:

Wikipedia: Modelo atómico de Bohr
Alan Moore
Imágenes del átomo de hidrógeno
Documental: "Choque de Titanes" BBC. Jim Al-Khalili.
Sobre la física asociada al personaje del Dr. Manhattan, dejo este interesante video de Jim Kakalios , autor del libro “La Física de los Superhéroes” ISBN: 9788496222724




NOTA: Esta entrada es mi segunda aportación a la IX Edición del Carnaval de la Física, cuyo anfitrión en esta ocasión es César, autor de Experientia docet.