Un electrón in fraganti

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

• Fisika
• Kimika

En un grano de azúcar hay millones y millones de átomos.
(Foto: JPPI/Morguefile)

Por supuesto, los electrones son tan pequeños que no se pueden ver a simple vista. Tomemos un grano de azúcar. Es muy pequeño, si nos dejamos sobre la mesa y nos alejamos unos metros, ni podemos verlo. Supongamos que ampliamos este grano de azúcar hasta que tenga el tamaño de la Tierra. Entonces sí que veríamos muy grande. Las moléculas que forman el grano tendrían el tamaño de una casa. Y los átomos de las moléculas tendrían el tamaño de las habitaciones. Los átomos tienen un núcleo (donde se concentran protones y neutrones). El tamaño de este núcleo sería igual al de un ejemplar de polvo situado en el centro de la sala. Forman el núcleo entre todos los protones y neutrones, ya que son muy pequeños. Pues los electrones son mucho más pequeños. La masa de un electrón es 1.800 veces menor que la de un protón.

Pues los átomos, lejos de ser del tamaño de una habitación de una casa, son diez millones de un milímetro. Teniendo en cuenta esto y la comparación anterior, ¡imagina lo pequeño que es un electrón!

Decir y hacer

Parece imposible grabar un solo electrón, pero lo han conseguido.

¿No parece imposible grabar un solo electrón libre? Pues bien, los investigadores que lo han conseguido han dicho que fue una tarea bastante sencilla cuando se plantearon cómo hacerlo. El mayor reto a superar era hacer que los electrones fueran visibles a simple vista.

Lo consiguieron con varios pasos. El principio básico fue la fuerza de repulsión de los electrones. Los electrones repelen los átomos que los rodean, ya que todos ellos tienen electrones en la capa superficial y se repelen las dos partículas con la misma carga. Al repeler forman un pequeño hueco a su alrededor, una burbuja o. Colocando un electrón libre en un líquido normal, éste provocaría una gran presión sobre el hueco formado por el electrón y destruiría la burbuja.

Los científicos deseaban lo contrario, es decir, no perder el hueco generado por el electrón para que fuera más evidente. Para ello, liberaron un electrón de su átomo original y lo colocaron en un líquido especial: helios líquidos. El helio, en condiciones normales, es un gas y para llevarlo a estado líquido es necesario enfriarlo mucho (hasta unos -269ºC). A tan baja temperatura, el helio ejerce una presión muy baja. En estas condiciones, la burbuja formada por el electrón en sus proximidades no se eliminó y se hizo más evidente. Sin embargo, todavía era demasiado pequeño para verlo a simple vista.

Mediante un experimento especialmente diseñado han conseguido fotografiar al electrón.
(Foto: H. Maris y W.Guo)

Para aumentar más la burbuja usaron el sonido. A medida que las ondas sonoras se movieron en el helio, en la burbuja se produjeron las ondas de presión. Es decir, cuando una onda golpeaba el electrón, la presión alrededor del electrón aumentaba y la burbuja disminuía, pero cuando se alejaba del electrón la presión disminuía mucho y la burbuja del electrón se hacía mucho mayor, y entonces sí era visible.

En los momentos en los que se hacía visible la burbuja se iluminó el montaje con una luz especial y se grabó todo con una videocámara doméstica. No es poco, ¿no? Los propios científicos también se sorprendieron al ver qué hicieron.

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