Electrón menor que o átomo

2002/04/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Da man dos raios X, a radioactividade, a radiación do corpo escuro... A finais do século XX a Física recibiu un enorme impulso e varios expertos chegaron a pensar que case todo estaba descuberto. Pero os historiografos ven doutra maneira a situación daquela época; a verdadeira revolución da física que ía vir nos próximos anos (desde o noso punto de vista) e, por tanto, o comezo do novo século situouse en 1895. Dous anos despois descubriuse a primeira partícula menor que o átomo: o electrón.

Necesidades e necesidades

A materia está formada por átomos, é dicir, por compoñentes básicos da materia indivisible. Indivisibles? Os científicos non dubidaron nesta época: todas as cousas están formadas por átomos que non se poden dividir.

Esta idea non era una reflexión simple, senón que moitos científicos, tras unha longa investigación, lograron dividir as sustancias en compostos e elementos. Ademais, ordenáronse os elementos en función das súas propiedades químicas. O ruso Dimitri Mendeleiev ‘terminou’ esta obra e chamou ao resultado a táboa periódica. Mendeleiev non coñecía todos e cada un dos elementos e recoñeceu que había buracos incompletos, talvez a súa maior achega.

A táboa periódica é de gran utilidade xa que se trata dunha clasificación baseada en propiedades químicas. Pero por que hai elementos similares a outros? En que consiste o segredo? A resposta atopárona os físicos.

Efectos de cor

Os experimentos sobre a electricidade eran habituais na física daquel século. Electricidade, tanto estática como en corrente, XVIII. No século XIX empezouse a entender; o famoso experimento do estadounidense Benjamin Franklin (cometa e chave) serviu paira explicar que os raios son efectos eléctricos. A electricidade atraeu a atención dos físicos. Cen anos despois, os experimentos eran moito máis sofisticados.

O británico Michael Faraday quixo estudar se a electricidade transmítese ou non ao baleiro, pero non conseguiu o baleiro; faltaba una bomba de gran potencia. Pero en 1855, o fabricante alemán de vidro Heinrich Geissler construíu una potente bomba de mercurio que deseñou un tubo especial paira facer pasar a electricidade ao baleiro, o tubo de Geissler. O resultado foi espectacular: na parte oposta ao electrodo negativo produciuse una luminosidade verde.

O experimento fíxose famoso e a competencia entre físicos alemáns e británicos resucitouse. En ambos os pobos deuse una explicación ao fenómeno. En Alemaña, Eugen Goldstein propuxo que ese brillo era una onda electromagnética, inventada polo propio termo raio catódico. En Inglaterra, o físico William Crookes, antigo alumno de Faraday, mellorou a bomba de Geissler e formou o tubo de Crookes e repetió o experimento. En opinión de Crookes, a claridade producíana as partículas (e non as ondas). Onda ou partícula? Esta pregunta seguiu até a Segunda Guerra Mundial sen resposta adecuada.

Outros pasos

Os alemáns Johann Wilhelm Hittorf e Julius Plücker inventaron experimentos paira estudar como se transmiten os raios catódicos. O primeiro puido demostrar que se emite correctamente, xa que ao pór un sólido na vía interrómpese a radiación. O segundo desviou os raios por campos magnéticos. Este efecto utilizouse paira a construción de pantallas de televisión.

As partículas cargadas máis pequenas que se coñecían até entón eran iones, átomos en definitiva. Algúns físicos propuxeron que a electricidade é transportada por unhas partículas, pero se iso era certo, estas partículas non podían ser átomos. O alemán Herman Ludwig von Helmholtz demostrou que a carga debía estar dividida en pequenas unidades dentro do átomo.

Por último, o electrón

O irlandés George Johnstone Stoney calculou a carga destas partículas e obtivo un resultado bastante exacto. Os imáns desvían facilmente os raios catódicos, o que presentaba dúas explicacións: eran partículas de gran carga ou eran moito máis lixeiras que o átomo. Calculouse a masa e comprobouse que era 1.873 veces máis lixeiro que o átomo de hidróxeno. Xa se coñecían as características dos raios catódicos, aos que Stoney deulles o nome de electróns, pero non sabían que eran.

Finalmente, a interpretación dos raios catódicos foi realizada polo británico Joseph John Thompson. Thompson pensaba que os raios catódicos son "corpúsculos". En 1895, o francés Jean-Baptiste Perrin descubriu que a súa carga é negativa. Thompson aprendeu dúas cousas importantes nos experimentos: que os campos eléctricos tamén desvían os raios e desprázanse moito máis lentamente que a luz.

Os científicos non aceptaron esta conclusión desde o principio, pero os seguintes experimentos axustábanse á idea de Thompson: o electrón é un compoñente do átomo que lle dá una carga negativa. O 30 de abril de 1897 notificouse por primeira vez una partícula menor que o átomo.