El cuerpo negro

Eric Rosas

Durante la segunda mitad del siglo XIX muchos científicos de la época, principalmente aquellos dedicados a la química, pero también algunos físicos, o como se denominaban en ese entonces todavía, filósofos naturales, comenzaron a estudiar con especial interés los fenómenos de la termodinámica y de la conducción de calor. Entre ellos, uno particularmente exitoso en cuanto a la acuciosidad de sus observaciones y planteamientos experimentales fue Gustav Robert Kirchhoff, quien nació el 12 de marzo de 1824.

Kirchhoff ya era un académico reconocido por sus hallazgos con los circuitos eléctricos, para los que había determinado las leyes fundamentales que obedecían las corrientes y las tensiones eléctricas, cuando comenzó a involucrarse en el estudio de las emisiones de energía por los cuerpos que poseían una temperatura distinta a la de sus alrededores, especialmente los más calientes que su entorno. En particular, Kirchhoff notó que cuando un objeto se calentaba lentamente por sobre la temperatura del medio ambiente que le rodeaba, éste comenzaba a emitir luz con una continua composición espectral —los colores de que se componía dicha luz—; es decir, que incluía todas las componentes cromáticas consecutivas dentro de un intervalo determinado. También se dio cuenta de que esto no sucedía de la misma manera cuando el material que se calentaba era un gas y no un cuerpo sólido. En este segundo caso los gases emitían espectros discretos; es decir, solamente algunas líneas espectrales o colores separados, a veces con desconcertantes patrones sin secuencia y característicos de cada gas en particular.

La observación que más le llamó la atención a Kirchhoff fue que cuando calentaba un objeto sólido a altas temperaturas y lo colocaba dentro de una atmósfera gaseosa más fría, el espectro de emisión que podía observar como resultado era uno continuo —correspondiente al cuerpo sólido— con líneas oscuras o faltantes, que se correspondían perfectamente con las de emisión características del gas que lo envolvía.

Después de numerosos experimentos con materiales de todo tipo: metales, madera, gases, etc., Kirchhoff razonó que lo que hacía que los elementos produjeran luz también les permitía absorber radiación en los mismos colores o, dicho de otra forma, los elementos emitían y absorbían la radiación térmica mediante idéntico mecanismo. Como extrapolación planteó el modelo teórico general para la radiación térmica, que predecía la existencia de objetos capaces de irradiar energía de manera continua en todas las componentes cromáticas del espectro, pero igualmente absorbían la radiación en todos los colores, lo que les haría lucir como cuerpos negros… y así, la luz se ha hecho.