Capitulo_07

Capítulo 7
Lo Más Pequeño
La Búsqueda de la Partícula más Pequeña.
7.1. Los Viejos Atomistas
Le llamaban el filósofo risueño, por su eterna sonrisa. Demócrito (470-380 a.C.) nació en la
ciudad griega de Abdera. Sus conciudadanos parecían calificar sus ideas y forma de vida,
como expresiones de locura. Se preocupaba por cosas que, para quienes le rodeaban, no tenían
sentido: ¿Hasta dónde podría dividirse una gota de agua? Él pensaba que se podrían obtener
gotas cada vez más pequeñas, hasta casi perderlas de vista. Pero, ¿hay algún límite? Leucipo
(~450 a.C.), maestro de Demócrito, había intuido que esa división tenía un límite. Demócrito
hizo suya esa idea y enunció que cualquier sustancia podía dividirse hasta ese límite y no más.
El trozo más pequeño, o partícula, de cualquier material es indivisible: él lo llamó átomo.
Según Demócrito, todo el Universo está constituido por esas partículas indivisibles y entre
ellas no había nada, es decir había espacio vacío.
La mayoría de los filósofos griegos rechazaron la idea del átomo; la consideraban absurda. De
todos los libros que escribió, ninguno se conserva. Sin embargo, algunos de los pensadores
que aceptaron la idea de la partícula indivisible fundaron escuelas de importancia que
preservaron su pensamiento hasta nuestros días.
Epicuro (342 a.C.-272 a.C.) fundó una escuela de gran popularidad y desarrolló la corriente
filosófica conocida como Epicureismo, que permaneció por más de 700 años, hasta que la
avalancha del cristianismo barrió las escuelas de pensamiento "pagano". La escuela de
Epicuro era mecanicista y consideraba al placer como el don humano más importante. Adoptó
el átomo de Demócrito como una explicación satisfactoria de la estructura del Universo. Estas
ideas fueron resumidas por pensadores como Aristóteles (384-322 a.C.):
“Se le llama Elemento a la materia primitiva que entra en la composición de los objetos, y
que no puede ser dividida en partes heterogéneas…”
“Los que tratan los elementos de los cuerpos, dan también este nombre a las últimas partes
que no se pueden dividir en otros cuerpos de especies diferentes. Esto es lo que llaman ellos
elementos, ya admitan un solo elemento, ya admitan muchos.”1
A pesar de que, del voluminoso legado de Demócrito casi nada sobrevive, prevaleció el
tiempo suficiente para poder influir sobre pensadores romanos como Lucrecio (95 a.C. a 55
d.C.).
En los tiempos antiguos, los libros se copiaban a mano; tarea, por demás lenta y tediosa. Las
grandes obras se podían confeccionar en unos pocos ejemplares y sólo eran accesibles a
personas o instituciones económicamente poderosas. La invención de la imprenta, hacia el año
1450 d.C., hizo un gran cambio. Fue posible entonces contar con grandes tirajes. Uno de los
primeros libros considerados para esto fue Sobre la Naturaleza de las Cosas, de Lucrecio. Las
ideas de Demócrito habían encontrado el camino hacia las nuevas generaciones.
“Llamamos elementos a los cuerpos primeros y compuestos a los que resultan de ellos. Los
elementos son indestructibles, porque su solidez triunfa de todo… los principios que
componen el gran todo creado tienen un cuerpo sólido y eterno…”
“No puede disolverlos choque externo, ni puede penetrar extraña fuerza a su tejido; ni de
acción extraña puede recibir daño, como he dicho.”
“Si no fuesen eternos, a la nada todo el mundo se hubiera reducido… luego, los principios la
simplicidad sólida contienen, porque sin ella no hubieran podido durante tantos siglos
conservarse.”
1
Aristóteles. Metafísica (libro V). Porrúa, México, 1987, p. 78.
“… Como un cuerpo más pronto se destruya que lo que tarda el mismo en rehacerse, las
pérdidas que hubiera padecido en la edad precedente, irreparables fueran sin duda alguna en
las siguientes… La división de la materia tiene límites invariables y precisos.”2
No fue sino hasta el siglo XVII cuando el filósofo francés Pierre Gassendi (1592-1655) se
pronunció como epicúreo defendiendo la teoría de las partículas indivisibles. En 1660, el
físico inglés Robert Boyle (1627-1691), discípulo de Gassendi, hizo estudios sobre las
características del aire observando que se le puede comprimir hasta un cierto límite. Concibió
la idea de que el aire está compuesto de partículas minúsculas que dejaban grandes espacios
entre ellas.
Comprimir el aire -reflexionaba el científico inglés- equivale a juntar más las partículas
reduciendo el espacio vacío que hay entre ellas. El agua podría consistir entonces de
partículas tan juntas que no se las puede acercar más, por lo tanto, su conclusión era que no es
posible comprimirla. Al separarle las partículas, el agua se convierte en vapor, sustancia
parecida al aire.
7.2. ¿El Átomo?
En 1756 Benjamín Franklin intuía que la materia estaba formada de gránulos portadores de
cargas eléctricas. Al contemplar el fenómeno de la inducción electrostática, afirmaba:
“La materia eléctrica consiste en partículas extremadamente sutiles, capaces de atravesar la
materia ordinaria, incluso la más densa, con tal libertad y facilidad que no encuentra la
menor resistencia.”
Figura 1: Haz de partículas interactuando.
2
Lucrecio. De la naturaleza de las cosas. Orbis, Buenos Aires, 1984. Pp. 111-113.
Sin embargo, opiniones de este tipo eran marginales, incapaces de conmover a la comunidad
científica de la época. Claude Louis Berthollet (1748-1822) consideraba que una reacción
química dependía de las cantidades de sustancias que reaccionaban y que éstas, a su vez,
actuaban sobre la velocidad de la reacción y sobre la naturaleza del compuesto final.
Realizando elaborados experimentos, Joseph Louis Proust (1754-1826), demostró que el
carbonato de cobre contenía proporciones fijas en peso, de carbono, oxígeno y cobre, sin
influir el método de preparación en el laboratorio o de la obtención de los elementos. La
proporción siempre era 5 partes de cobre, 4 de oxígeno y una de carbono.3
Esto lo encontró también para otros compuestos, concluyendo que:
“Todo compuesto contiene sus elementos en proporciones definidas, sin influir en absoluto su
modo de obtención.”
John Dalton (1766-1844) trabajó las propiedades de los gases, aceptando las teorías de Boyle
e Isaac Newton (1643-1727) de que estos están formados por partículas. No obstante, Dalton
fue mucho más lejos, diciendo que no sólo los gases están constituidos por estas pequeñas
partículas sino todos los estados de la materia. Señaló que la ley de proporciones definidas de
Proust se explica fácilmente al suponer que cada compuesto está formado por partículas
indivisibles.
“Tres clases hay de cuerpos o tres estados de los cuerpos, que de manera especial han
llamado la atención de los químicos filósofos: a saber, los denominados fluidos elásticos,
líquidos y sólidos.”
Figura 2: Hielo, agua y vapor.
3
Joseph Louis Proust, “Investigaciones sobre el Cobre”,
Ann. chim. 32, 26-54 (1799)
“En el agua tenemos un caso conocidísimo de un cuerpo que en ciertas circunstancias puede
adquirir cualquiera de dichos tres estados. En el vapor hallamos un fluido perfectamente
elástico, en el agua un líquido perfecto, y en el hielo un sólido cabal.”
“Estas observaciones han llevado tácitamente a la conclusión, al parecer universalmente
aceptada, de que todos los cuerpos de magnitud sensible, ya fueran sólidos o líquidos, están
constituidos por un inmenso número de partículas en extremo pequeñas, o átomos de materia,
unidos entre sí por la fuerza de la atracción; la cual es más o menos poderosa, según las
circunstancias...”4
Dalton reconoció la similitud existente entre sus teorías y las que había enunciado Demócrito,
más de 2 mil años antes, por lo que llamó a estas partículas átomos. Sostuvo que todos los
elementos están formados por átomos pequeñísimos, indivisibles e indestructibles y que todas
las sustancias conocidas están formadas por distintas combinaciones de dichos átomos.
Una sustancia -decía Dalton- se puede convertir en otra al deshacer su combinación específica
de átomos y formar una nueva y distinta. Los átomos de un mismo elemento son exactamente
iguales -agregaba- aunque diferentes a los de otro elemento.
Sería la contundente explicación de John Dalton la que daría su lugar a la revolucionaria
concepción corpuscular de la naturaleza.
7.3. Rayos Catódicos
En 1853, un desconocido científico francés, llamado Masson, hizo saltar una chispa eléctrica
desde una bobina de inducción de alto voltaje a través de un tubo cerrado de vidrio al cual se
4
John Dalton; Un Nuevo sistema de filosofía química. Manchester, Londres, 1808. en John Dalton
le había extraído el aire y descubrió que en lugar de la típica chispa que se observa en el aire,
el tubo se llenaba de una luminosidad brillante.
Algunos años más tarde, un soplador de vidrio alemán en Tubinga, Heinrich Geissler (18141879), desarrolló y empezó a fabricar tubos de descarga gaseosa, similares a los modernos
tubos de neón y argón utilizados en publicidad. Pronto se descubrió que la luminiscencia
verde en el tubo, logrado a presiones internas muy bajas, se debía a que rayos invisibles que
surgían del polo negativo (cátodo) hacían brillar al vidrio. Por tal razón se les llamó rayos
catódicos.
En 1869 Johann Wilhem Hittorf (1824-1914) introdujo objetos en el camino de la descarga.
Allí donde los rayos inciden directamente en las paredes del tubo, el vidrio adquiría un brillo
verde, mientras que en donde no golpean permanecía oscuro. Observando que la sombra
definía claramente el perfil del objeto seleccionado, concluyó que los rayos catódicos se
mueven en línea recta.
Figura 3: Tubo de rayos catódicos.
William Crookes (1832-1919), en 1870, introdujo en el tubo un pequeño molinete movible en
el camino de los rayos. Al encender el tubo, el molinete empezaba a rodar hasta llegar al otro
extremo del tubo. Crookes explicó este fenómeno diciendo que son los rayos los que, al
chocar con las paletas de plástico, hacían rodar al molinete. Crookes concluyó de sus
observaciones que los rayos catódicos tienen cantidad de movimiento (ímpetu), lo que Newton
llamaba momento, por lo tanto tienen masa, velocidad y energía cinética.
Figura 4: Tubo de rayos catódicos con molinete.
En 1895, Jean Baptiste Perrin (1870-1942) montó un aparato con el que logró obtener un haz
fino, haciéndolo visible al permitirle chocar contra una tira metálica pintada con un pigmento
fluorescente, sulfuro de zinc. Cuando colocó un imán de herradura observó que los rayos se
curvaron hacia abajo.
Figura 5: Tubo de rayos catódicos interactuando con un campo magnético.
Al darle vuelta al imán de herradura, es decir al cambiar su polaridad, observó que los rayos
ahora se curvaban hacia arriba. Perrin notó que el comportamiento coincidía con la regla de la
mano izquierda de las ya conocidas corrientes eléctricas, concluyendo que los rayos catódicos
debían tener carga negativa.
7.4. El corpúsculo llamado Electrón.
Cuando, en 1895, se concluyó que los rayos catódicos se comportaban como la corriente
eléctrica, cobró fuerza la idea de que debían ser partículas, como lo enunció Benjamín
Franklin siglo y medio atrás. Se asumía igualmente que, mostrar la existencia de una unidad
fundamental en carga y masa, sería definitivo para comprobar la idea de que se trataban de
partículas, por lo que los físicos de la época se dieron a esa tarea.
Figura 6. Tubo de rayos catódicos colimados.
En 1897 Joseph John Thomson (1856-1940) diseñó un tubo de rayos catódicos en el cual,
después de colimar (afinar) el haz, lo hacía pasar entre dos placas, de carga controlada, cuyo
campo eléctrico atraía al haz en una dirección, y un campo magnético lo atraía en la dirección
contraria. Por último, chocaba con una pantalla fluorescente al final del tubo.
Al aplicar simultáneamente los campos eléctrico E y magnético B, graduándolos de tal modo
que la desviación debida a un campo se anulaba por el otro, Thomson podía asumir que las
fuerzas eléctrica y magnética eran de igual magnitud pero de sentido contrario, y, como
consecuencia pudo calcular la velocidad de los rayos catódicos.
Figura 7: Diagrama de fuerzas.
La fuerza eléctrica está dada por:
Fe  Eq ,
y la magnética por:
Fm  qvB
Donde E es la magnitud del campo eléctrico; q la carga de la partícula constituyente de los
rayos catódicos y v su velocidad. Dado que estas fuerzas deben ser iguales:
Eq  qvB ,
de donde
v
E
B
Cuando Thomson sustituyó los valores respectivos de los campos que estaba usando, vio que
esta velocidad era de varios miles de kilómetros por segundo, aproximadamente un quinto de
la velocidad de la luz, y que dependía del campo eléctrico entre ánodo y cátodo, como se
desprende de la ecuación.
Figura 8. Haz cerrado sobre sí mismo.
Realizó otro experimento, el cual consistía en aplicar un campo magnético uniforme.
Entonces observó que el haz se cerraba sobre sí mismo formando un círculo. Esto le permitió
asumir que la fuerza generada por el campo magnético actuaba siempre perpendicular al haz y
al campo magnético, lo cual obligaba a tener una trayectoria circular, con la fuerza magnética
apuntando hacia el centro. Es decir
Fm  qvB .
y
Fm  m
v2
.
r
Así, igualando estas ecuaciones
q
v

m
Br
Sustituyendo la velocidad medida anteriormente, la magnitud del campo magnético B
utilizado y el radio r de la trayectoria observada, concluyó que
q
C
 1.7589 x1011
m
kg
Bastaría conocer la carga para poder calcular la masa de la partícula de los rayos catódicos, ya
que Thomson desconocía la carga y la masa del corpúsculo, pero conocía su cociente.5
Robert A. Millikan, en el año 1909 diseñó un aparato que le permitía "balancear" en el aire
una pequeña gota de aceite, ionizada por un haz de rayos X, que caía a través de un campo
eléctrico.
Figura 9. Diagrama de fuerzas.
5
J. J. Thomson, “Rayos catódicos”, Philosophical
Magazine, 44, 293 (1897).
Ajustaba el campo E hasta que la fuerza eléctrica y el peso eran iguales en magnitud pero de
sentido contrario, anulándose la fuerza total sobre la gota que caía con velocidad constante.
Esto le permitió calcular la carga de cada gota.
Eq  mg
En donde la masa se determinaba multiplicando el volumen de la gota (considerándola
esférica) cuando caía, por la densidad del aceite.
Figura 10. Esquema del experimento de Millikan.
Usando las cargas medidas para diferentes gotas, y suponiendo que eran múltiplos enteros de
una carga fundamental e, Millikan fue capaz de determinar que:
e  1.602x1019C
Una vez establecida por Millikan la carga fundamental, que sería entonces la del electrón, fue
posible determinar su masa usando la relación de Thomson antes mencionada,
m  9.1072x1031 Kg .
Esta masa es increíblemente pequeña y ha sido confirmada.
Más adelante, Thomson mismo escribiría en sus Recuerdos y reflexiones publicados en 19366:
“Tras largas meditaciones acerca de los experimentos, me pareció que eran ineludibles las
siguientes conclusiones:
6
Thomson, J.J.; “Recuerdos y Reflexiones”; Antología de Física; Lecturas Universitarias No. 9, p 226.
Los átomos no son indivisibles;
de ellos pueden arrancarse partículas cargadas de
electricidad negativa, mediante la acción de fuerzas eléctricas, el choque de átomos que
se mueven con rapidez, la luz ultravioleta o el calor.
Todas esas partículas son idénticas en cuanto a la masa y llevan idéntica carga eléctrica
negativa, sea cual fuere la especie de átomos de que salgan, y son elementos constitutivos de
todo átomo
La masa de dichas partículas es menos de un millonésimo de la masa del átomo de
hidrógeno.
Al principio di a esas partículas el nombre de "corpúsculos", pero ahora se designan con el
más apropiado de "electrones".
Con esta conclusión, el átomo de John Dalton fue severamente golpeado, ya que no sería una
partícula indivisible. Se había encontrado ahora un corpúsculo mucho más pequeño en su
interior: el electrón.
7.5.
El Modelo Atómico de Thomson.
En 1909 el electrón era la única partícula atómica que se conocía. Para explicar la neutralidad
del átomo, Thomson, sugirió que los electrones estaban embebidos en una nube con carga
positiva distribuida homogéneamente en el átomo. Este modelo parecía razonable pero había
que probar la consistencia de las suposiciones que lo sustentaban. Había mucho por averiguar.
Ernest Rutherford (1871-1937), llevaba 10 años estudiando las partículas emitidas por ciertos
materiales radiactivos, a las que llamaba alfa, α, y se disponía a probar el modelo propuesto
por Thomson. Él demostró que las partículas alfa tienen carga positiva, son más pequeñas
que los átomos, son pesadas (tienen masa) y las emiten las substancias radiactivas con una
gran velocidad. Siendo así, estas partículas podían emplearse como proyectiles de alta energía
para estudiar a los átomos.
Con su colaborador Hans Geiger (1882-1945), Rutherford enviaba haces de partículas α a
través de diversos materiales y, mediante pantallas fluorescentes, similares a la de un
televisor, detectaba el lugar de salida. Así, podían observar si se desviaban a causa de las
posibles interacciones en su viaje al interior de átomo. Por aquellos días, ellos habían
disparado miles de proyectiles contra sus delgados objetivos y ninguno se había desviado más
allá de unos pocos grados.
Figura 11. Retrodispersión.
Estas leves desviaciones parecían deberse a la influencia que ejercía la carga negativa de los
electrones existentes en el átomo sobre la carga positiva de la partícula disparada.
Figura 12. Marcas sobre la pantalla
De acuerdo con cálculos probabilísticos, existía la posibilidad de que, al pasar a través de las
muestras, la partícula se encontrara con un electrón, luego con otro y otro. El efecto de
aquellos encuentros sucesivos podría dar, teóricamente, una desviación hasta de 45º, pero la
probabilidad era pequeñísima. Sobraban razones para esperar que, más allá de los 45º, no se
detectara nada. Sin embargo, había que probarlo experimentalmente.
Figura 13. Diagrama de colisiones.
7.6. El Modelo de Rutherford: el descubrimiento del núcleo atómico.
De acuerdo con Rutherford, el dispositivo experimental era un tubo de vidrio, que encerraba a
la fuente de partículas alfa, que incidirían sobre una delgada lámina de oro, que fueron
sustituidas por pantallas detectoras cilíndricas para cubrir las posibles desviaciones de 45º o
más.
Figura 14. Diagrama de Rutherford.
A principios de 1911, Rutherford buscó a Hans Geiger para contarle algunas nuevas. En
contra de todo lo esperado, se encontró que, de los millares de partículas α disparadas a través
de la lámina de oro, algunas, muy pocas, sufrieron una gran desviación. Una o dos se habían
desviado más de 90º, saliendo del blanco por el mismo lado que entraron. Rutherford estaba
convencido de que tales rebotes no podían deberse a una serie de colisiones de una partícula α
con los electrones. Era como si un trailer rebotara al colisionar con una bicicleta.
Figura 15. Desviación de las partículas
El sencillo modelo atómico de Thomson no explicaba nada de esto. Al llegar a este punto
podría haberse concluido que los resultados eran incorrectos, sin embargo, Rutherford tomó
los resultados como buenos: -Hay algo en el átomo que puede hacer rebotar a las veloces y
pesadas partículas α.-
El cálculo le indicó que debían de haber encontrado un campo eléctrico muy fuerte.
Semejante intensidad podría ser producida por una carga eléctrica concentrada en un espacio
muy pequeño. Estaba tomando forma una nueva hipótesis: “La electricidad positiva del átomo
no es -como creía J. J. Thomson- un fluido distribuido uniformemente por el átomo, sino que
está concentrada en el centro, en un volumen muy compacto.”7
Basándose en esta idea, Rutherford se planteó un problema: dada una carga eléctrica, y una
cantidad conocida de partículas α dirigiéndose hacia ella con una velocidad conocida, ¿Cuál
sería la dispersión más probable? ¿Cuántas partículas se acercarían lo suficiente al centro
cargado para dispersarse con ángulos de 20º, 45º, 60º y 90º?
Rutherford calculó la respuesta y la comparó con sus observaciones y con los resultados de
otros experimentos de dispersión realizados anteriormente. Las observaciones mostraban una
gran compatibilidad con los cálculos que surgían desu hipótesis. Aquello lo entusiasmó y le
dio seguridad, pero su modelo debía ser puesto a prueba con mayor detalle. Con Ernest
7
E. Rutherford. “La dispersión de partículas  y  por materia, y la estructura del átomo” Philosophical Magazine, Serie 6, vol. 21,
Mayo de 1911, p. 669-688.
Marsden (1889-1970) y Geiger ideó nuevos experimentos de dispersión. Antes de dar por
concluido su trabajo, aquel formidable equipo contaría con más de un millón de destellos para
analizar.
En mayo de 1911, Ernest Rutherford publicó su primer artículo acerca de lo que habían
encontrado y anunció así el descubrimiento del núcleo, como llamó al centro de carga positiva
del átomo.
Figura 16. Representación del tamaño del átomo.
De sus experimentos, estimó que el núcleo era 10 mil veces menor que el átomo; tan pequeño
como una cabeza de alfiler en la sala vacía de una casa. No obstante, en el núcleo reside casi
toda la masa del átomo. Fuera de este punto diminuto y pesado, en el centro del átomo, habría
espacio vacío. Ahí están los electrones en número suficiente para compensar la carga positiva
del núcleo.
“Puede que no carezca de interés el tratar de imaginarnos el concepto que hasta ahora nos
hemos formado del átomo. Para ello elegiremos como ejemplo el átomo más pesado de todos,
el de uranio. En el centro del átomo hay un núcleo diminuto, en torno del cual se arremolina
un conjunto de 92 electrones, los cuales se mueven recorriendo órbitas determinadas y
ocupando, aunque de ninguna manera llenando, un volumen muy grande en comparación con
el núcleo.
Algunos electrones recorren órbitas casi circulares al rededor del núcleo, otros, órbitas de
forma elíptica, con ejes que giran con rapidez alrededor del núcleo.”8
8
"Ernest Rutherford: descubrimiento del núcleo" en Lovett C., Bárbara; Los Creadores de la Nueva Física (Cap. 1); Ed. Fondo de
Cultura Económica, pp. 11-30.
7.7
La atómica trinidad
De los experimentos de Rutherford se concluyó también que el núcleo a su vez está
compuesto de partículas, llamadas protones y neutrones. El descubrimiento del protón se le
acredita a Rutherford. En el año de 1918, él encontró que cuando se disparan partículas alfa
contra un gas de nitrógeno, en sus detectores se registraron trazas de núcleos de hidrógeno.
Rutherford determinó que el único sitio del cual podían provenir estos núcleos era del
nitrógeno y que por tanto el nitrógeno debía estar formado por núcleos de hidrógeno. Por estas
razones Rutherford sugirió que el núcleo de hidrógeno debía ser una partícula fundamental,
ahora conocida como protón. Para tratar de explicar que los núcleos no se desintegrasen
debido a la repulsión electromagnética de los protones, el mismo Rutherford propuso en 1920,
por primera vez, la existencia del neutrón.
En el año 1930, en Alemania, Walther Bothe (1891.-1957) y H. Becker descubrieron que cuando se
hacían incidir partículas alfa sobre berilio, boro o litio, se producía una radiación
particularmente penetrante. Se pensó que eran rayos gama, aunque los recién encontrados eran
más penetrantes que los rayos gama hasta entonces conocidos, así que los detalles de los
resultados experimentales eran difíciles de interpretar.
Dos años después esta teoría se desechó cuando, en París, Irene Joliot-Curie (1897-1956) y
Frederic Joliot (1900-1958) mostraron que esta radiación desconocida, al golpear parafina u
otros compuestos que contenían hidrógeno, producía protones de alta energía. Eso era
consistente con la suposición de que eran rayos gamma.
Finalmente, a finales de ese mismo año, el físico inglés James Chadwick, (1891-1974) en
Inglaterra, continuó con experimentos similares a los científicos anteriores de los que obtuvo
resultados que no concordaban con los predichos por la teoría. Para explicar tales resultados,
fue necesario suponer que la radiación estaba formada por corpúsculos, así que éstos quedaron
explicados, aunque fue necesario aceptar que las partículas que formaban la radiación no
tenían carga eléctrica. Tales partículas debían tener una masa muy semejante a la del protón,
pero sin carga eléctrica. Así se identificó al neutrón como una nueva partícula.
La precaria identidad atomista de los “átomos” de Dalton, que Dmitri Mendeleyev (18341907) ordenó en su célebre Tabla Periódica, empeoró con la aparición del protón y el neutrón.
Los que convencionalmente conocemos como átomos, no son indivisibles, pero tampoco son
los átomos de la definición de Demócrito ya que los podemos separar en electrones, protones
y neutrones.
Figura 17. Tabla periódica.
No obstante, con estas 3 partículas podemos reproducir todos los elementos de la tabla
periódica y, por lo tanto, todo lo que nos rodea. La historia no requería más. Por segunda vez,
la búsqueda parecía haber concluido: Estas 3 partículas parecían ser los átomos de
Demócrito.
Figura 18. Representación del átomo.
Por supuesto había preguntas importantes, todavía sin respuesta. Por ejemplo: El núcleo de un
átomo puede tener más de 100 protones; todos cargados; todos positivos, y por lo tanto, todos
repeliéndose, entonces, ¿por qué no estallan los núcleos atómicos? ¿Qué les da estabilidad?, o
al revés, ¿por qué no vemos que los electrones se agrupen?
En realidad, la pregunta parecía intrascendente ante el regocijo de haber arribado a puerto
después de 23 siglos de búsqueda.
7.8.
La búsqueda de nuevas partículas
Las décadas que siguieron fueron de gran actividad, tanto teórica como experimental, para
despejar la duda si el electrón, protón y neutrón eran las partículas elementales de la materia.
La sorpresa fue mayor cuando se fueron encontrando cada vez más partículas. El número de
ellas y sus propiedades requieren de teorías complejas de la física.
Sin embargo, se debe estar consciente que existe un número muy grande de partículas
elementales con diversas propiedades que sólo se pueden entender haciendo uso de teorías
sofisticadas, cuyos fundamentos se enseñan en programas de maestría y doctorado.
El esquema todavía es más complejo porque se ha descubierto que para cada partícula hay una
antipartícula, de forma tal que al encontrarse se aniquilan con una gran liberación de energía.
En este tema se desconoce por qué esa aniquilación no sucede en forma espontanea en nuestro
universo. Esta incógnita, junto con muchas otras todavía no tiene respuesta.