Friedrich Hund: fisico tedesco, regole di Hund e scoperta dell'effetto tunnel
Friedrich Hund: fisico tedesco, pioniere della teoria quantistica; regole di Hund, scoperta dell'effetto tunnel e contributi a atomi e spettri molecolari.
Friedrich Hund (4 febbraio 1896 - 31 marzo 1997) è stato un fisico tedesco di Karlsruhe noto per il suo lavoro su atomi e molecole. Ha lavorato presso le Università di Rostock, Lipsia, Jena, Francoforte sul Meno, Gottinga ed è stato membro dell'Accademia Internazionale di Scienza Quantistica Molecolare.
Aveva pubblicato più di 250 articoli e saggi e aveva dato contributi significativi alla teoria quantistica sulla struttura dell'atomo e sulla struttura degli spettri molecolari. La regola che oggi porta il suo nome è universalmente nota come regole di Hund; inoltre, già nel 1926 Hund fu tra i primi a descrivere effetti quantistici in molecole che oggi vengono interpretati come il effetto tunnel, cioè la possibilità per una particella di attraversare una barriera di energia classica grazie alla natura ondulatoria della meccanica quantistica.
Contributi principali
- Regole di Hund: insieme di criteri che permettono di prevedere il termine fondamentale (molteplicità di spin, momento angolare totale) di un atomo o di uno ione in base alla disposizione degli elettroni nei livelli. Sinteticamente:
- 1) Per una data configurazione elettronica, il termine con massimo spin totale (massima molteplicità) ha energia più bassa.
- 2) A parità di spin, il termine con il maggior momento angolare orbitale totale L ha energia più bassa.
- 3) Per sottostrutture parzialmente riempite, la regola su J (momento angolare totale) stabilisce se lo stato con valore più piccolo o più grande di J è il più basso in energia: per sottostrutture meno che metà piene è preferito il valore più piccolo di J; per sottostrutture più che metà piene è preferito il valore più grande di J.
- Spettroscopia e teoria molecolare: Hund sviluppò formalismi per interpretare gli spettri molecolari e propose schemi di accoppiamento angolare nei casi di molecole diatomiche (i cosiddetti “casi di Hund”), fondamentali per classificare gli stati elettronici e rotazionali delle molecole.
- Effetto tunnel in molecole: nei suoi studi sulla struttura degli spettri Hund analizzò situazioni in cui un sistema molecolare è descritto da una doppia buca di potenziale; in questi casi previde che gli autostati si suddividono in coppie vicine in energia a causa della possibilità quantistica di attraversare la barriera, fenomeno che oggi chiamiamo tunneling. Tale descrizione è alla base dell'interpretazione di molti fenomeni spettroscopici, come lo splitting dovuto all'inversione dell'ammoniaca.
- Influenza sulla chimica quantistica: le sue idee e i suoi metodi hanno inciso profondamente sullo sviluppo della teoria degli orbitali molecolari e sulla modellizzazione teorica delle molecole, offrendo strumenti concettuali ancora oggi impiegati in chimica quantistica e fisica molecolare.
Stile e importanza scientifica
Il lavoro di Hund si caratterizza per la chiarezza teorica e per la capacità di collegare i risultati matematici della meccanica quantistica con osservazioni sperimentali di spettri atomici e molecolari. Le sue regole offrono criteri pratici e immediati per prevedere gli stati fondamentali e spiegare proprietà osservabili, ragion per cui sono insegnate in corsi di chimica quantistica e fisica atomica.
Vita e riconoscimenti
Oltre alla lunga attività scientifica e accademica, Hund fu ricordato per la sua carriera durata decenni e per l'ampia produzione scientifica (oltre 250 pubblicazioni). Ricevette numerosi riconoscimenti e occupò posizioni di rilievo nelle comunità scientifiche nazionali e internazionali; la sua appartenenza all'Accademia Internazionale di Scienza Quantistica Molecolare testimonia il ruolo di primo piano nel campo della teoria quantistica delle molecole.
In sintesi, Friedrich Hund è considerato una figura chiave della fisica atomica e molecolare del XX secolo: le sue regole, i suoi casi di accoppiamento e le prime intuizioni sull'effetto tunnel rimangono strumenti teorici fondamentali per la comprensione della struttura elettronica e degli spettri.
Cento casi
I casi di Hund, che sono regimi particolari nell'accoppiamento del momento angolare molecolare, e le regole di Hund, che governano le configurazioni degli elettroni, sono importanti nella spettroscopia e nella chimica quantistica. In chimica, la prima delle regole di Hund è particolarmente importante e viene spesso chiamata semplicemente regola di Hund.
Domande e risposte
D: Chi era Friedrich Hund?
R: Friedrich Hund era un fisico tedesco di Karlsruhe, noto per il suo lavoro su atomi e molecole.
D: Dove lavorava?
R: Ha lavorato presso le Università di Rostock, Lipsia, Jena, Francoforte sul Meno e Gِttingen.
D: Quali contributi ha apportato alla teoria quantistica?
R: Ha apportato contributi alla teoria quantistica sulla struttura dell'atomo e sulla struttura degli spettri molecolari.
D: Che cos'è la regola di Hund?
R: La regola di Hund è un principio della fisica atomica che afferma che quando gli elettroni vengono aggiunti a un atomo o a una molecola, essi occuperanno orbitali con orientamenti di spin diversi, in modo da massimizzare la loro molteplicità di spin totale. Prende il nome da Friedrich Hund, che la propose per la prima volta nel 1926.
D: Quando ha scoperto l'effetto tunneling?
R: Ha scoperto il cosiddetto effetto tunneling nel 1926.
D: Friedrich Hund era membro di qualche società scientifica?
R: Sì, era membro dell'Accademia Internazionale di Scienze Molecolari Quantistiche.
Cerca nell'enciclopedia