Del electrón (I)

Experientia docet

Del electrón

Para 1890 muchos químicos y físicos ya creían que los átomos de los diferentes elementos podrían no ser más que distintas formas de agrupar una unidad elemental, una creencia que surgía del convencimiento de que la naturaleza era esencialmente simple. Sin embargo los modelos creados por los físicos sobre la base de la teoría cinética chocaban con los resultados obtenidos por los químicos en sus análisis espectrales.

La teorías eléctricas del átomo ofrecían una posible solución. Partían de la teoría electromagnética de James Clerk Maxwell y del trabajo de Michael Faraday con la electrolisis. Maxwell había propuesto que las vibraciones de la luz no eran mecánicas, como se había considerado hasta entonces, sino electromagnéticas. A la vez las leyes de la electrolisis implicaban que la electricidad existía en forma de unidades discretas con una carga igual a la de un ion hidrógeno. ¿Podría contener el átomo estas unidades cuya vibración originaría las líneas en los espectros de emisión? En 1891 George Johnstone Stoney llamó a esta unidad electrolítica electrón e intentó determinar su tamaño a partir de los datos cinéticos y espectroscópicos.

Simultáneamente, Hendrik Antoon Lorentz y Joseph Larmor estaban intentando acomodar la existencia de cargas discretas en la teoría de Maxwell que estaba expresada en base a la existencia de un éter continuo. Propusieron modelos en los que las cargas eran vórtices o centros de presión en el éter; Larmor adoptó el nombre electrón para la carga en su modelo. En 1896 el descubrimiento de la división de las líneas espectrales por el efecto de un campo magnético por parte de un estudiante de Lorentz, Pieter Zeeman, reforzó estas hipótesis.

Sin embargo para Lorentz y Larmor el electrón estaba incrustado en el átomo por lo que no jugaba ningún papel en la naturaleza química del elemento correspondiente. Esta visión cambiaría entre 1895 y 1905 tras el descubrimiento de los rayos X, de la radioactividad y la investigación de los rayos catódicos.

Los rayos catódicos los descubrió Julius Plücker en 1858. Aparecen cuando se aplica un potencial eléctrico a un gas a baja presión y al principio se tomaron más como una curiosidad que como algo importante para el desarrollo de las teorías fundamentales de la física. El descubrimiento de los rayos X en 1895 atrajo la atención hacia los rayos catódicos que los producían. La constatación de que los rayos catódicos estaban constituidos por partículas cargadas negativamente con una masa unas 2000 veces inferior a la de los átomos ligeros se basó en el trabajo de cuatro investigadores: Philipp Lenard , quien mostró que los rayos viajaban mucho más lejos a través de los gases de lo que se pensaba y que su absorción dependía del peso molecular del gas; y Emil Wiechert, Walter Kaufmann y Joseph John Thomson que midieron la relación carga/masa de los rayos de diversas formas.

De los investigadores de los rayos catódicos el que más lejos llegó teóricamente fue Thomson quien propuso el 30 de abril de 1897 que los rayos catódicos eran partículas subatómicas, cargadas negativamente, de las que todos los átomos estaban constituidos: les daban la mayor parte de su masa y su comportamiento químico. Para distinguirlas de los electrones de otros modelos Thomson llamó a sus partículas corpúsculos.

Los contemporáneos de Thomson encontraron al principio su propuesta demasiado esotérica, rayando con la alquimia. Preferían la alternativa de George Francis Fitzgerald de que los rayos catódicos eran electrones à la Larmor libres. De esta manera el nombre electrón vino a unirse firmemente a las partículas varios años antes de que se comprobase que eran realmente constituyentes esenciales del átomo químico.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

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