Arnold Sommerfeld não era apenas um nome em um livro didático. Ele foi o físico alemão que consertou uma falha na teoria atômica inicial de Niels Bohr. Nascido em Königsberg, Prússia (hoje Kaliningrado, Rússia) em 5 de dezembro de 1868, Sommerfeld morreu em Munique em 26 de abril de 1951. Seu trabalho preencheu a lacuna entre a física clássica e o mundo quântico. Isso permitiu aos cientistas explicar linhas espectrais de estrutura fina. Estas são as pequenas divisões nos espectros de luz que o modelo mais simples de Bohr não conseguiu explicar.
Seu caminho não foi direto. Ele estudou matemática e ciências na Universidade de Königsberg. Depois mudou-se para Göttingen como assistente. Em 1897, ele ensinava matemática em Clausthal. Em 1900, assumiu um cargo em Aachen. Mas o seu verdadeiro impacto começou em Munique. Como professor de física teórica lá, de 1906 a 1931, ele fez o trabalho pesado.
A correção da órbita elíptica
Bohr estava certo sobre os elétrons orbitando o núcleo. Mas ele presumiu que essas órbitas eram círculos perfeitos. Sommerfeld disse que não. Ele olhou para espectros atômicos e viu detalhes que Bohr não percebeu. Ele percebeu que os elétrons também se movem em órbitas elípticas.
Essa mudança não foi apenas cosmética. Isso forçou uma nova variável na matemática. Sommerfeld postulou o número quântico azimutal. Este número descreveu a forma da órbita. Mais tarde, ele adicionou o número quântico magnético para lidar com a orientação. Juntos, esses números explicam por que as linhas espectrais se dividem em estruturas mais finas. Foi uma solução precisa para um problema complicado.
As investigações de Sommerfeld sobre espectros atômicos levaram-no a sugerir que, no modelo de Bohr do átomo, os elétrons se movem em órbitas elípticas e também circulares.
Além do Átomo
Ele não parou no núcleo. Sommerfeld mergulhou na mecânica ondulatória. Ele também elaborou a teoria dos elétrons nos metais. Este trabalho mostrou-se valioso para a compreensão da termeletricidade e da condução metálica. Deu aos engenheiros e físicos ferramentas para prever como os metais se comportam sob calor e campos elétricos.
Seu legado não está apenas nas equações. Está na precisão. Ele mostrou que o mundo quântico era mais complexo do que se pensava. E ele nos deu a matemática para descrevê-lo.
Ainda assim, questiona-se se ele viu toda a extensão do que os seus números desbloqueariam. A revolução quântica estava apenas começando. Suas órbitas elípticas foram um passo à frente. Mas também foram uma ponte para algo estranho. Algo que ainda estamos tentando mapear.
