Otto Stern (1888-1969) solía describirse a sí mismo como un teórico experimental. Isidor Rabi, el gran físico norteamericano [21], consideraba a Stern, con quien había trabajado cuando era joven, como modelo de todo lo que debería ser un científico. Era genial, generoso y nada pretencioso y, sobre todo, escribió Rabi, tenía «buen gusto» en su física: trataba de encontrar infaliblemente problemas de primera importancia, con los que disfrutaba su ingenio, y su aproximación experimental estaba marcada por el estilo y el buen juicio. Stern se orientó inicialmente hacia la física teórica y durante algunos años trabajó como ayudante de Albert Einstein con quien estaba emparentado. Stern contó a su ayudante, Otto Frisch [20], que él y Einstein visitaban juntos los burdeles locales pues eran lugares tranquilos y relajados en donde discutir de física. Uno de los estudios teóricos de Stern, que resolvió un viejo problema en mecánica estadística, fue publicado durante la primera guerra mundial bajo el encabezamiento «Lomsha, Polonia Rusa»; esta era una sórdida ciudad de provincias a la que Stern fue destinado para cuidar de una estación meteorológica y donde ocupaba su tiempo libre con estos arduos cálculos.
Más tarde, como catedrático de Química y Física en Hamburgo, creó un floreciente departamento dedicado principalmente a su particular pasión por los haces atómicos y moleculares. Estos son chorros de átomos o moléculas que viajan en línea recta a través de un alto vacío y ofrecían, como Stern demostró, la oportunidad para muchos tipos de medidas fundamentales.
El método de Stern consistía en decidir, tras profunda reflexión, cuál iba a ser el próximo experimento. Entonces diseñaba el aparato e invitaba a sus ayudantes o estudiantes y técnicos a construirlo. Después dejaba el laboratorio hasta que le decían que el equipo estaba listo, momento en que reaparecía precedido por una nube de humo de puro y él mismo empezaba las medidas. Acabado el experimento, se escribía el artículo y el aparato era desmantelado para preparar la próxima campaña.
Stern comprendió que los haces atómicos proporcionaban un método para detectar efectos exigidos por la teoría cuántica, entonces aún en su infancia y ardorosamente debatida. La teoría cuántica predecía que algunos átomos, tales como los de la plata, debían poseer un momento magnético —comportarse como imanes— como resultado de la carga circulante del electrón más alejado del núcleo. El proyecto de Stern consistía en observar la desviación de un haz de átomos obtenido del vapor de plata que salía de un horno cuando pasaba a través de un potente campo magnético en el vacío; de este modo podía medirse el momento magnético. La separación de los haces, en presencia del campo magnético externo, sería mínima y extraordinariamente difícil, si no imposible, de medir. Stern discutió las perspectivas con su colega Walther Gerlach. «¿Lo hacemos?», preguntó con excitación, «¡Hagámoslo!».
Gerlach encontró todo tipo de obstáculos técnicos, pero después de muchos reveses imaginó que podría ver la desviación en tenues depósitos de plata apenas visibles en una placa de vidrio. Llevó la placa a Stern para que le diera su opinión y, mientras ambos observaban detenidamente, el finísimo depósito se ennegreció poco a poco y aparecieron dos líneas mínimamente separadas. Stern comprendió que era su aliento en el que se mezclaba el vaho de un cigarro barato lo que había producido la imagen; pues Stern, que era rico, andaba por entonces inexplicablemente mal de dinero y tuvo que reemplazar su marca favorita de cigarros por otra mucho más barata y llena de compuestos de azufre en cantidad suficiente como para convertir la plata en sulfuro de plata negro. Pero no fue este el final de la historia ya que un examen más detallado reveló que el haz desviado estaba desdoblado en dos líneas separadas por la anchura de un cabello. Sólo más tarde se conoció la explicación completa que dio lugar a un cambio radical en la comprensión de la teoría cuántica: el momento magnético, que de hecho reflejaba la velocidad de rotación del electrón, no podía tomar cualquier valor sino que estaba cuantizado; es decir, sólo podía tomar unos valores específicos (y que difieren en cantidades muy pequeñas). Los átomos con electrones en los diferentes estados de giro responden entonces de forma distinta al campo magnético y se produce el desdoblamiento. Este resultado fue el nacimiento de la «cuantización espacial», una nueva y entonces sorprendente dimensión de la teoría cuántica. Isidor Rabi lo llamó «el glorioso experimento de Stern-Gerlach». Stern no sólo estaba encantado con el resultado, sino también con la manera en que se había puesto de manifiesto.
Otto Stern recibió el premio Nobel por su trabajo en haces atómicos y moleculares en 1943. Diez años antes había sido expulsado de Alemania y se había establecido en Estados Unidos. Allí recibió escaso apoyo durante los años de la guerra y posteriores y, cuando aún no había cumplido los sesenta años, se retiró a California donde, ya algo solitario, se dedicó a los placeres de la buena mesa y el cine al que era muy adicto. Murió a los ochenta y un años, mientras veía una película.
Para recuerdos de Otto Stern, véase Otto Frisch, What Little I Remember (Cambridge University Press, Cambridge, 1979) [Hay traducción española: De la fisión del átomo a la bomba de hidrógeno, Alianza Editorial, Madrid, 1979]; John S. Ridgen, Rabi: Scientist and Citizen (Basic Books, Nueva York, 1987).