Electrones, neutrinos y quarks.

Electrones, neutrinos y quarks

Según los griegos, el hombre es a la medida de todas las cosas. El mundo micro y macro aparecen siempre relacionados. Se conoció que se podía descomponer las moléculas del agua restituyendo su energía en electrón-voltios por electrolisis. A partir de este momento se identifica, descomponen y combinan infinitas variedades de sustancias presentes en la tierra. Se conoció la combustión de estos elementos y posterior electrolización. Esto llevo a Dalton a formular la teoría atómica la cual postula que  todos los elementos están formado por dos pequeñas unidades. Durante todo el siglo XIX se pensó́ que por el procedimiento de electrolisis, u otros similares, se podía reducir la materia a átomos indivisibles: parecía, pues, que los elementos estuviesen formados de unidades que se combinan unas con otras, pero que no sufren cambios. De hecho, la palabra átomo quiere precisa- mente decir indivisible en griego.

Fue en 1897 cuando J.J. Thompson en uno de sus famosos experimentos descubrió que la electricidad esta formada por el movimiento de partículas elementales, además identifico a estos componentes universales de los átomos y a la vez invalido una de las ideas de Dalton. En su descubrimiento, que podemos tomar convenientemente como el origen de la investigación moderna en el mundo de lo infinitamente pequeño, utilizó Thomson el tubo de rayos catódicos, artilugio inventado por Crookes algunos años antes.

Aparte de su importancia por otras razones, los experimentos de Thomson son interesantes porque muestran muy claramente la dependencia mutua de la ciencia y la tecnología. En efecto, durante mucho tiempo Thomson fue incapaz de ver una desviación de los rayos catódicos debido a la presencia de gas en el tubo.

El tubo de rayos catódicos consta de un recipiente en forma aproximadamente cilíndrica, fabricado en cristal para poder observar lo que ocurre en su interior, donde se ha hecho el vacío. En un extremo se insertan dos cables eléctricos que se conectan, en el interior, por un filamento. Al pasar la corriente el filamento se pone incandescente y los electrones del mismo se desligan de los átomos, formando una nube alrededor del filamento. Podemos ahora acelerar los electrones por medio de un campo eléctrico, y lanzarlos sobre una placa colocada al otro extremo del tubo donde podemos medir la carga eléctrica depositada por su llegada. Si no hay campos eléctricos o magnéticos en su recorrido, estos electrones impactaran en el centro de la placa; si conectamos un campo se desviaran. Midiendo esta desviación podemos saber las propiedades (carga eléctrica y masa) de las partículas.

La tecnología del tubo de Crookes es, esencialmente, la misma que la de los primeros aceleradores de partículas que se construyeron con este fin especifico, el de Cockroft Walton en Cambridge, Gran Bretaña, (figura 1)y el de Van der Graaf en el M.I.T., operativos a partir de 1933 y capaces de energías de unos pocos millones de electrón- voltios.

Para poder arrancar todos los electrones de los átomos, y p o r tanto estudiar su estructura, necesitamos al menos una energía igual a la que liga a estos; energía del orden de diez electrón-voltios, q u e n o estaba disponible hasta principios del siglo XX. A finales del siglo XIX solo se disponía de energías del orden de unos pocas centésimas de electrón-voltio y, por tanto, la cuestión de la estructura del átomo únicamente se podía plantear de forma especulativa. Esto es algo recurrente, como veremos: la exploración d e la estructura d e la materia depende crucial- mente de la energía de que dispongamos para llevarla a cabo. La única indicación fidedigna que se tenia de la estructura del átomo en la época de Thomson era que es posible arrancar algunos electrones de los átomos, luego estos deben contener electrones. El propio Thomson pro- puso un modelo del átomo (equivocado) en el que esté contenía una mezcla uniforme de partículas con carga eléctrica negativa os electrones, y otras con carga positiva, los protones, descubiertos también por aquellas fechas.

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