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Del electrón al fotón

Por 3 de marzo de 2010 diciembre 23rd, 2020 Sin comentarios

Víctor Gómez Pin

Antes de que Maxwell, hacia 1860, estableciera sus famosas ecuaciones matemáticas referentes al campo electro- magnético, el químico y físico británico Michael Faraday incluyó entre su abanico de experimentos posibles con la electricidad el de enviar una descarga eléctrica en un ámbito vacío, es decir: una descarga eléctrica que se trasladaría sin soporte.

El problema de Faraday era que el vacío pura y simplemente no se daba. Como mucho se obtenían, mediante procedimientos más o menos ingeniosos, grados de vacío de excelente calidad, o sea ámbitos de muy escasa densidad. En esta lucha por aproximarse a esa asíntota que es el vacío y a la vez ahondar en problemas de electricidad jugó también  un papel importante el alemán Heinrich Geissler, un soplador de vidrio, que en 1854 introdujo electrodos de metal en un tubo cuyo interior cabía equiparar a la vacuidad (en relación a los cánones de la época). Pudo comprobarse que en el polo opuesto al electrodo negativo surgía un resplandor verdoso. Veinte años más tarde Eugen Goldstein conjeturó que tal resplandor se debía a una radiación proveniente del electrodo negativo, ya entonces designado mediante el término cátodo, de tal manera que el instrumento de Geissler recibió el nombre de "tubo de rayos catódicos".

Siglo y medio después de estos primeros pasos, el tubo de rayos catódicos de Geissler se haya en el centro de nuestras vidas. En ese contemporáneo equivalente del fuego hogareño que es el televisor se perciben formas y colores que, en ocasiones, aparecen como reflejo de la realidad. Mas como soporte físico de tales representaciones no hay sino esas radiaciones que fluyen de un filamento incidiendo sobre una pantalla bañada en sustancia fluorescente, que irradia luz en magnitud proporcional a la intensidad de la radiación.

Y si la naturaleza de lo así irradiado era un misterio para Geissler y aun para Goldstein, veinte años más tarde (concretamente en 1897) Joseph John Thompson, en su laboratorio de la universidad de Cambridge, se encontró en condiciones de mostrar que los misteriosos rayos catódicos eran partículas mucho más diminutas que los átomos, a las cuales denominó "corpúsculos ".

El objetivo de J.J. Thompson con su experimento de 1897 era llegar a mostrar que los rayos del tubo catódico eran partículas con carga eléctrica, ello se haría evidente si bajo el efecto de un campo eléctrico o magnético tales rayos sufrieran una inflexión en su trayectoria. Thompson mostró concretamente que esta inflexión era directamente proporcional a la magnitud del campo eléctrico E y al tiempo durante el que las partículas se hallaban sometidas a la acción, mientras que la relación carga-masa de las partículas mismas era invariable.

Se hizo visible asimismo que cualquiera que fuera el material instrumentalizado para el cátodo,  la inflexión era la misma, lo cual dejaba entrever que las partículas en cuestión constituían un elemento integrante de toda modalidad de materia

Cuatro años más tarde, en 1891, el irlandés George J. Stoney dio a tales "corpúsculos" el nombre definitivamente aceptado de electrón.

 

 El electrón se revelaría extraordinaria razón explicativa de multiplicidad de fenómenos. Un ejemplo: de los estudios elementales de química retenemos posiblemente el concepto de los gases  llamados "nobles". ¿En razón de qué tal denominación? Pues simplemente por tratarse de elementos de la tabla periódica que parecían no tener potencialidad de interacción con otros elementos, lo que les conferiría una intrínseca  pureza. Si el lector tiene a mano una tabla periódica le bastará contemplar la última columna en la que se sitúan de arriba a abajo helio, neón, argón, criptón, xenón,  radón. Hoy sabemos que lo que en realidad tienen en común estos elementos es el hecho de poseer una capa completa de electrones (dos en el caso del helio y ocho en el caso de todos los demás). Plenitud ésta en la que reside su estabilidad.

Sin embargo en el electrón residirá también paradójicamente la prueba de de que la  "nobleza" de tales elementos es muy relativa, la prueba de que su aristocrática inercia no es más que apariencia. Pues, en efecto, cuando se fuerzan las condiciones resulta que no hay nobleza indomable…precisamente como consecuencia de que el electrón se niega a la menor oportunidad a contribuir a la inercia. El proceso para mostrar tal hecho fue complejo, pero en 1932 Linus Pauling, químico americano, observó que los electrones podían exiliarse de su base, cualquiera que fuera el elemento y, en consecuencia, que también los gases inertes, como  los demás elementos, podían formar compuestos

                            

Desde que fuera llamado electrón por Stoney pasaron aun años antes de que, en 1903, Millikan acabara estableciendo que su carga eléctrica negativa es de coulombs. Asimismo en ese arranque de siglo Thompson y Lennard se complementaron para poner de relieve el sorprendente efecto conocido como foto-eléctrico y que, en síntesis consiste en lo siguiente:

Proyectando sobre una placa metálica radiaciones luminosas de una misma frecuencia, se desprenden de la misma, partículas con carga negativa, coincidentes con los electrones de los rayos catódicos. El número de electrones efectivamente desprendidos aumentará, como era de esperar, si la intensidad de la luz emitida es mayor, mas  contrariamente a lo también esperado…la energía vehiculada por tales electrones no cambiaba respecto a la que procuraba la luz tenue. Capítulo fundamental de esta aventura es el hecho de que, en 1905, Einstein viniera a resolver el misterio… al precio de sacrificar (parcialmente al menos) el carácter de fenómeno ondulatorio de la luz. Convendrá ver el asunto con algo más de detalle.

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Víctor Gómez Pin

Victor Gómez Pin se trasladó muy joven a París, iniciando en la Sorbona  estudios de Filosofía hasta el grado de  Doctor de Estado, con una tesis sobre el orden aristotélico.  Tras años de docencia en la universidad  de Dijon,  la Universidad del País Vasco (UPV- EHU) le  confió la cátedra de Filosofía.  Desde 1993 es Catedrático de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), actualmente con estatuto de Emérito. Autor de más de treinta  libros y multiplicidad de artículos, intenta desde hace largos años replantear los viejos problemas ontológicos de los pensadores griegos a la luz del pensamiento actual, interrogándose en concreto  sobre las implicaciones que para el concepto heredado de naturaleza tienen ciertas disciplinas científicas contemporáneas. Esta preocupación le llevó a promover la creación del International Ontology Congress, en cuyo comité científico figuran, junto a filósofos, eminentes científicos y cuyas ediciones bienales han venido realizándose, desde hace un cuarto de siglo, bajo el Patrocinio de la UNESCO. Ha sido Visiting Professor, investigador  y conferenciante en diferentes universidades, entre otras la Venice International University, la Universidad Federal de Rio de Janeiro, la ENS de París, la Université Paris-Diderot, el Queen's College de la CUNY o la Universidad de Santiago. Ha recibido los premios Anagrama y Espasa de Ensayo  y  en 2009 el "Premio Internazionale Per Venezia" del Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti. Es miembro numerario de Jakiunde (Academia  de  las Ciencias, de las Artes y de las Letras). En junio de 2015 fue investido Doctor Honoris Causa por la Universidad del País Vasco.

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