Wilhelm Wien

Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien (13 de enero de 1864 – 30 de agosto de 1928) fue un físico alemán que, en 1893, aplicó teorías sobre el calor y el electromagnetismo para deducir la Ley de desplazamiento de Wien. Esta ley calcula la emisión de radiación de un cuerpo negro a cualquier temperatura en comparación con la emisión a una temperatura de referencia.

Además, formuló una ecuación para la radiación de cuerpo negro que es precisa en el límite de baja densidad de energía fotónica (límite fotón-gas). Sus razonamientos, basados en la noción de invariancia adiabática, jugaron un papel crucial en el desarrollo de la mecánica cuántica. Por sus investigaciones sobre la radiación térmica, Wien fue ganador del Premio Nobel en 1911.

Era primo de Max Wien, inventor del puente de Wien.

Biografía

Primeros años

Wien nació en Gaffken cerca de Fischhausen, provincia de Prusia (ahora Primorsk, Rusia) como hijo del terrateniente Carl Wien. En 1866, su familia se mudó a Drachenstein cerca de Rastenburg (ahora Kętrzyn, Polonia).

En 1879, Wien fue a la escuela en Rastenburg y de 1880 a 1882 asistió a la escuela de la ciudad de Heidelberg. En 1882 asistió a la Universidad de Göttingen ya la Universidad de Berlín. De 1883 a 1885 trabajó en el laboratorio de Hermann von Helmholtz y, en 1886, recibió su Ph.D. con una tesis sobre la difracción de la luz sobre los metales y sobre la influencia de diversos materiales sobre el color de la luz refractada. De 1896 a 1899, Wien dio conferencias en la Universidad RWTH de Aquisgrán. Se convirtió en dos veces sucesor de Wilhelm Conrad Röntgen, en 1900 en la Universidad de Würzburg y en 1919 en la Universidad de Munich. Viena fue muy activa en la política científica representando posiciones conservadoras y nacionalistas aunque no tan extremas como compartiendo la actitud de quienes iban a desarrollar el "Deutsche Physik". Apreciaba tanto a Albert Einstein como a la relatividad.

Carrera

En 1896 Wien determinó empíricamente una ley de distribución de la radiación del cuerpo negro, más tarde llamada después de él: La ley de Wien. Max Planck, que era colega de Wien's, no creía en las leyes empíricas, así que usando el electromagnetismo y la termodinámica, propuso una base teórica para la ley de Wien, que se convirtió en la ley de Wien-Planck. Sin embargo, la ley de Wien sólo era válida en altas frecuencias, y subestimó la radiabilidad en bajas frecuencias. Planck corrigió la teoría y propuso lo que ahora se llama ley de Planck, que condujo al desarrollo de la teoría cuántica. Sin embargo, la otra formulación empírica de Wien λ λ maxT=constant{displaystyle lambda _{mathrm {max}T=mathrm {constant}, llamada la ley de desplazamiento de Wien, sigue siendo muy útil, ya que se refiere a la longitud de onda pico emitida por un cuerpo (λ_max), a la temperatura del cuerpo (T). En 1900 (siguiendo el trabajo de George Frederick Charles Searle), asumió que toda la masa de la materia es de origen electromagnético y propuso la fórmula m=()4/3)E/c2{displaystyle m=(4/3)E/c^{2} para la relación entre la masa electromagnética y la energía electromagnética.

Wien desarrolló el filtro Wien (también conocido como selector de velocidad) en 1898 para el estudio de los rayos anódicos. Es un dispositivo que consta de campos eléctricos y magnéticos perpendiculares que se pueden utilizar como filtro de velocidad para partículas cargadas, por ejemplo, en microscopios electrónicos y espectrómetros. Se utiliza en espectrometría de masas con acelerador para seleccionar partículas en función de su velocidad. El dispositivo está compuesto por campos eléctricos y magnéticos ortogonales, de modo que las partículas con la velocidad correcta no se verán afectadas, mientras que otras partículas se desviarán. Puede configurarse como analizador de energía de partículas cargadas, monocromador o espectrómetro de masas.

Mientras estudiaba las corrientes de gas ionizado, Wien, en 1898, identificó una partícula positiva igual en masa al átomo de hidrógeno. Wien, con este trabajo, sentó las bases de la espectrometría de masas. J. J. Thomson refinó el aparato de Wien y realizó más experimentos en 1913 y luego, después del trabajo de Ernest Rutherford en 1919, se aceptó la partícula de Wien y se la denominó protón.

En 1911, Wien recibió el Premio Nobel de Física "por sus descubrimientos sobre las leyes que rigen la radiación del calor".

Publicaciones

1. 1898 "Ueber die Fragen, welche die translatorische Bewegung des Lichtäthers betreffen", Annalen der Physik, 301 (3): 1–18.
2. 1900 "Lehrbuch der Hydrodynamik", S. Hirzel.
3. 1900 "Über die Möglichkeit einer elektromagnetischen Begründung der Mechanik", Annalen der Physik, 310 (7): 501–513.
4. 1904a "Über die Differentialgleichungen der Elektrodynamik für bewegte Körper. I", Annalen der Physik, 318 (4): 641–662.
5. 1904b "Über die Differentialgleichungen der Elektrodynamik für bewegte Körper. II", Annalen der Physik, 318 (4): 663–668.
6. 1904c "Erwiderung auf die Kritik des Hrn. M. Abraham", Annalen der Physik, 319 (8): 635–637.
7. 1904d "Zur Elektronentheorie", Physikalische Zeitschrift, 5 (14): 393–395.
8. 1930 "Aus dem Leben und Wirken eines Physikers", Johann Ambrosius Barth.
9. 1913 "Neuere Probleme der theoretischen Physik", B. G. Teubner.