Capítulo 7 Lo Más Pequeño La Búsqueda de la Partícula más

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.”
1
Aristóteles. Metafísica (libro V). Porrúa, México, 1987, p. 78.
“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.”
“… 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.”
2
Lucrecio. De la naturaleza de las cosas. Orbis, Buenos Aires, 1984. Pp. 111-113.
Figura 1: Haz de partículas interactuando.
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 le había
4
John Dalton; Un Nuevo sistema de filosofía química. Manchester, Londres, 1808. en John Dalton
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 (1814-1879),
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:
F m = 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 x10 11
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 .602 x10 −19 C
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 = 9.1072 x10 −31 Kg .
Esta masa es increíblemente pequeña y ha sido confirmada.
Más adelante, Thomson mismo escribiría en sus Recuerdos y reflexiones publicados en 19366:
6
Thomson, J.J.; “Recuerdos y Reflexiones”; Antología de Física; Lecturas Universitarias No. 9, p 226.
“Tras largas meditaciones acerca de los experimentos, me pareció que eran ineludibles las siguientes
conclusiones:
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,
7
E. Rutherford. “La dispersión de partículas α y β por materia, y la estructura del átomo” Philosophical Magazine, Serie 6, vol. 21,
Mayo de 1911, p. 669-688.
pero su modelo debía ser puesto a prueba con mayor detalle. Con Ernest 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 (1834-1907)
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.