Un electró in fraganti

2007/07/08 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia

• Fisika
• Kimika

En un gra de sucre hi ha milions i milions d'àtoms.
(Foto: JPPI/Morguefile)

Per descomptat, els electrons són tan petits que no es poden veure a simple vista. Prenguem un gra de sucre. És molt petit, si ens deixem sobre la taula i ens allunyem uns metres, ni podem veure-ho. Suposem que ampliem aquest gra de sucre fins que tingui la grandària de la Terra. Llavors sí que veuríem molt gran. Les molècules que formen el gra tindrien la grandària d'una casa. I els àtoms de les molècules tindrien la grandària de les habitacions. Els àtoms tenen un nucli (on es concentren protons i neutrons). La grandària d'aquest nucli seria igual al d'un exemplar de pols situada en el centre de la sala. Formen el nucli entre tots els protons i neutrons, ja que són molt petits. Perquè els electrons són molt més petits. La massa d'un electró és 1.800 vegades menor que la d'un protó.

Perquè els àtoms, lluny de ser de la grandària d'una habitació d'una casa, són deu milions d'un mil·límetre. Tenint en compte això i la comparació anterior, imagina el petit que és un electró!

Dir i fer

Sembla impossible gravar un sol electró, però l'han aconseguit.

No sembla impossible gravar un sol electró lliure? Doncs bé, els investigadors que ho han aconseguit han dit que va ser una tasca bastant senzilla quan es van plantejar com fer-ho. El major repte a superar era fer que els electrons fossin visibles a simple vista.

Ho van aconseguir amb diversos passos. El principi bàsic va ser la força de repulsió dels electrons. Els electrons repel·leixen els àtoms que els envolten, ja que tots ells tenen electrons en la capa superficial i es repel·leixen les dues partícules amb la mateixa càrrega. En repel·lir formen un petit buit al seu al voltant, una bombolla o. Col·locant un electró lliure en un líquid normal, aquest provocaria una gran pressió sobre el buit format per l'electró i destruiria la bombolla.

Els científics desitjaven el contrari, és a dir, no perdre el buit generat per l'electró perquè fos més evident. Per a això, van alliberar un electró del seu àtom original i el van col·locar en un líquid especial: helios líquids. L'heli, en condicions normals, és un gas i per a portar-lo a estat líquid és necessari refredar-lo molt (fins a uns -269 °C). A tan baixa temperatura, l'heli exerceix una pressió molt baixa. En aquestes condicions, la bombolla formada per l'electró en les seves proximitats no es va eliminar i es va fer més evident. No obstant això, encara era massa petit per a veure-ho a simple vista.

Mitjançant un experiment especialment dissenyat han aconseguit fotografiar a l'electró.
(Foto: H. Maris i W.Guo)

Per a augmentar més la bombolla van usar el so. A mesura que les ones sonores es van moure en l'heli, en la bombolla es van produir les ones de pressió. És a dir, quan una ona colpejava l'electró, la pressió al voltant de l'electró augmentava i la bombolla disminuïa, però quan s'allunyava de l'electró la pressió disminuïa molt i la bombolla de l'electró es feia molt major, i llavors sí que era visible.

En els moments en els quals es feia visible la bombolla es va il·luminar el muntatge amb una llum especial i es va gravar tot amb una càmera de vídeo domèstica. No és poc, no? Els propis científics també es van sorprendre en veure què van fer.

Publicat en 7K.