Descubriendo el Cuerpo Negro: ¿existe realmente? ¿Qué es?

En la física, cuando hablamos de cuerpo negro , nos referimos a un concepto completamente abstracto : en la naturaleza, de hecho, no hay cuerpos negros y si deberían existir, aún no han sido descubiertos. ¿Pero qué quiere decir realmente con la expresión cuerpo negro? Aunque es un concepto abstracto, las diversas teorías físicas sobre él nos permiten tener una idea muy detallada de lo que significa cuerpo negro. Sin embargo, para entender este concepto, necesitamos conocer al menos en términos generales otro concepto fundamental, el de las ondas electromagnéticas.

¿Qué es el cuerpo negro?

Un cuerpo negro es un objeto ideal (y por lo tanto no existente realmente en la naturaleza) que es capaz de absorber toda la radiación electromagnética, sin reflejar ni siquiera una mínima parte de ella. En la naturaleza, todo cuerpo que es golpeado por un rayo de radiación se comporta de manera predecible: parte de la radiación se refleja, parte se difunde, parte es capaz de atravesar el cuerpo y sólo una parte es absorbida. En un cuerpo negro, en cambio, se almacena toda la energía.

Por supuesto, este es un concepto abstracto y se puede entender de inmediato: no hay objetos en la naturaleza que puedan absorber completamente la radiación que los afecta! Sin embargo, hay que decir que hay cuerpos que se comportan igual que el cuerpo negro cuando son golpeados por una radiación de ciertas longitudes de onda. Ejemplos de ello son el negro de marfil y el negro de humo, que bajo ciertas longitudes de onda son capaces de absorber completamente la radiación. Estos cuerpos, sin embargo, si se ven afectados por longitudes de onda más largas, se comportan como todos los demás cuerpos de la naturaleza y, por lo tanto, no pueden ser considerados como cuerpos negros.

El cuerpo negro y la ley de conservación de la energía

El concepto de cuerpo negro choca con la ley de conservación de la energía. Esta ley establece que aunque la energía puede ser transformada y convertida, la cantidad total de la misma no puede cambiar con el tiempo. En esencia, por lo tanto, el cuerpo negro no puede encerrar toda la energía absorbida en sí mismo y se ve obligado a reemitirla de alguna manera. Así que aquí sigue una aclaración: los cuerpos negros son cuerpos ideales que absorben energía sin reflejar ni siquiera una parte de ella. Esta energía, sin embargo, es reemitida en forma de radiación térmica, precisamente por la ley de conservación.

El cuerpo negro del laboratorio, ¿cómo es eso?

El cuerpo negro, como dijimos, no existe en la naturaleza. Sin embargo, puede ser hecho en el laboratorio a través de una cavidad muy grande con un agujero muy pequeño en el interior. Desde un punto de vista empírico, tal simulación debería reproducir lo que por ahora sigue siendo un concepto puramente abstracto. Si un rayo de luz golpeara el diminuto agujero en el centro de la cavidad, se reflejaría infinitamente en sus paredes antes de que pudiera escapar de la apertura. Sin embargo, en la actualidad, la resolución de este concepto complejo y difícil de demostrar sigue abierta y es objeto de estudio de la física cuántica. El concepto de cuerpo negro todavía lleva en sí mismo varias contradicciones y límites intrínsecos , como el concepto de catástrofe ultravioleta, que sigue siendo objeto de debate y de complejos estudios en física.