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¿Explorando el interior del átomo?
Los científicos que estudian la estructura del átomo se enfrentan a un problema inmediato: los átomos son tan pequeños que no pueden verse con cualquier microscopio. Por lo general, miden sólo unas 20 millonésimas de milímetro y la mayor parte de ellos es espacio vacío. El núcleo denso situado en el centro del átomo ocupa menos de un cienmilésimo del volumen total.
Alrededor del núcleo giran electrones, partículas subatómicas prácticamente sin peso pero con carga eléctrica negativa, que equilibran la carga positiva del núcleo. Más extraordinario todavía es que se ha demostrado que estas partículas atómicas básicas contienen partículas aún más pequeñas.
Pero cabe preguntar: ¿cómo puede saberse todo esto si nadie ve las partículas? Los datos han surgido de una larga serie de experimentos, realizados por físicos que han dividido átomos con ayuda de complejos aparatos llamados aceleradores de partículas.
Las primeras teorías sobre el átomo lo representaban como una partícula dura, sólida y uniforme como una bola de billar en miniatura. Pero en 1897, el físico inglés Joseph John Thomson descubrió el diminuto electrón.
Como una cabeza de alfiler
Thomson se imaginó al átomo como un budín de ciruela: una esfera con carga positiva en la cual estaban incrustados como grosellas los electrones con carga negativa. Pero este sencillo modelo no sobrevivió a los experimentos iniciados en 1906 por el físico Ernest Rutherford, que culminaron con la división del átomo.
Rutherford dedujo que el núcleo, aunque contenía casi toda la masa del átomo, debía de ser en extremo pequeño. Si el átomo fuera del tamaño de una casa mediana, el núcleo sería apenas como una cabeza de alfiler.
Inicialmente, todo tuvo que aceptarse sólo en teoría, pues no había forma de ver las partículas. Pero poco después el físico inglés Patrick Maynard Stuart Blackett, que inició sus investigaciones hacia 1919, logró captar imágenes de los choques de partículas que producían transmutaciones. Para esto se valió de un aparato llamado cámara de nubes: un vaso de cristal que contenía aire húmedo. Si de pronto se reduce la presión en el vaso, el vapor de agua se condensa en nubes. El proceso de condensación podía desencadenarse al hacer pasar partículas subatómicas cargadas, que dejaban un rastro perceptible en la cámara de nubes.
Blackett registró el aplastamiento del núcleo en una cámara de nubes. Para lograrlo tomó 23,000 fotografías que mostraban los rastros de 400,000 partículas alfa. Sólo en 1925, seis años después de iniciado su trabajo, este notable hombre de ciencias registró ocho rastros ramificados, que mostraban el núcleo de un átomo al recibir el choque.
La cámara de nubes, y posteriormente la cámara de burbujas, en la cual las partículas dejan un rastro de burbujas en un líquido, fueron desde entonces las herramientas básicas de los físicos que estudian las partículas.
Cómo son y cómo funcionan casi todas las cosas
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