Los experimentos con campos magnéticos también permiten determinar la masa de las partículas radiactivas.

La desviación de una partícula cargada cuando atraviesa campos eléctricos y magnéticos depende tanto de su carga como de su masa. Por lo tanto, la relación de carga (q) a masa (m_q) para partículas beta se puede calcular a partir de las desviaciones medidas en campos magnéticos de intensidad conocida. Becquerel, investigando partículas beta en 1900, utilizó un procedimiento que era esencialmente el mismo que el utilizado por J.J. Thomson en 1897 para obtener un valor fiable para la relación de carga a masa para las partículas en los rayos catódicos.

Para esas fechas el hecho de que se hubiera encontrado un valor único constante de e / m_eyahabía establecido cuantitativamente la existencia del electrón [1]. Haciendo que rayos beta atravesasen campos eléctricos y magnéticos, Becquerel pudo calcular la velocidad de las partículas. Obtuvo un valor de q / m_q para partículas beta que estaba muy cerca del encontrado por Thomson para el electrón. Esto permitió deducir que las partículas de los rayos beta son electrones. [2]

La naturaleza de la radiación alfa fue más difícil de establecer. Era necesario utilizar un campo magnético muy fuerte para producir desviaciones medibles de los rayos alfa. El valor de q / m_q encontrado para las partículas alfa (4.8 · 10⁷ C / kg) era aproximadamente 4000 veces menor que q / m_q para las partículas beta. La razón del pequeño valor q / m_q podría ser tanto un valor pequeño de q como un valor grande de m. Otros indicios disponibles en ese momento apuntaban a que la magnitud de la carga q de una partícula alfa probablemente no era menor que la de una partícula beta. Por lo tanto, se concluyó que la masa m_q tendría que ser mucho mayor para la partícula alfa que para la partícula beta.

El valor de q / m_q encontrado para las partículas alfa es solo la mitad que el q / m_q conocido para un ion molecular de hidrógeno. Por tanto, el valor podría explicarse razonablemente si la partícula alfa fuera como una molécula de hidrógeno menos un electrón (H₂⁺), o si fuera un átomo de helio (cuya masa se sabía que era aproximadamente cuatro veces mayor que la de un átomo de hidrógeno) sin sus dos electrones (He²⁺). So podían incluso contemplar otras posibilidades. Sin embargo, la identificación correcta resultó ser la de los núcleos de helio y tiene una masa de aproximadamente cuatro unidades de masa atómica. La prueba final merece su propio artículo.

Notas:

[1] Aquí e es la carga del electrón, y m_e su masa.

[2] De aquí no se deduce que existan electrones en el núcleo atómico. Los electrones que forma la radiación beta se crean durante la emisión.

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