DESCUBRIMIENTO DEL ELECTRO, NÚCLEO ATÓMICO, PROTON Y NEUTRON


a) ELECTRON (THOMSON, RAYOS CATODICOS)
A mediados del siglo XIX, los científicos comenzaron a estudiar las descargas eléctricas a través de tubos parcialmente evacuados (tubos a los que se les había extraído por bombeo casi todo el aire). Un alto voltaje produce radiación dentro del tubo. Esta radiación recibió el nombre de rayos catódicos porque se originaba en el electrodo negativo, ocátodo. Aunque los rayos en sí son invisibles, su movimiento puede detectarse porque hacen que ciertos materiales, incluido el vidrio, despidan rayos de luz fluorescente.
En la ausencia de campos magnéticos o eléctricos, los rayos catódicos viajan en línea recta. Sin embargo, los campos magnéticos y eléctricos "doblan" los rayos, es decir, los desvían tal como se esperaría que lo hicieran partículascon carga negativa. Más aún, una placa metálica expuesta a rayos catódicos adquiere una carga negativa. Estas observaciones de las propiedades de los rayos catódicos sugirieron a los científicos que la radiación consiste en una corriente de partículas con carga negativa, que ahora llamamos electrones.
Además, se descubrió que los rayos catódicos emitidos por cátodos de diferentes materiales eraniguales. Todas estas observaciones dieron pie a la conclusión de que los electrones son un componente fundamental de la materia.

En 1897 el físico británico J.J.Thomson (1856 – 1940) calculó la relación entre la carga eléctrica y la masa de un electrón empleando un tubo de rayos catódicos Midiendo de forma cuidadosa y cuantitativa los efectos de los campos magnéticos y eléctricos sobre elmovimiento de los rayos catódicos, Thomson determinó que la relación es de 1.76 x 108 culombios por gramo (el culombio, C, es la unidad SI de carga eléctrica).

Al conocerse la relación carga-masa del electrón, un científico que pudiera medir ya sea la carga o la masa del electrón podría calcular fácilmente la otra magnitud. En 1909 Robert Millikan (1868 – 1953) logró determinar experimentalmente quela carga del electrón era de 1.60 x 10 -19 C y, a partir de ese valor y de la relación carga-masa de Thomson, que su masa era de:  9.10 x 10-31 Kg.
b) NUCLEO ATOMICO (RUTHERFORD, LAMINA DE ORO)

El experimento de la lámina de oro se llevó a cabo bajo la supervisión de Rutherford en la Universidad de Manchester en 1909 por el científico Hans Geiger y el estudiante de pregrado Ernest Marsden.A Rutherford, presidente del departamento de física de Manchester en el momento del experimento, se le da el crédito principal por el experimento, ya que las teorías que dieron resultado son principalmente su trabajo. El experimento de la lámina de oro de Rutherford también se conoce a veces como el experimento de Geiger-Marsden.
El experimento de la lámina de oro consistió en una serie depruebas en las que fue tomada una partícula con carga positiva de helio en una capa muy delgada de metal dorado. El resultado esperado era que las partículas positivas se movieran sólo unos pocos grados del paso de su trayectoria por el mar de cargas positivas propuesto en el modelo del pudín de ciruelas. Sin embargo, el resultado fue que las partículas positivas fueron repelidas fuera de la lámina deoro por casi 180 grados en una región muy pequeña del átomo, mientras que la mayoría de las partículas restantes no se desviaron en absoluto, sino más bien pasaron a través del átomo.
 

Los experimentos llevados a cabo en 1911 bajo la dirección de Ernest Rutherford modificaron las ideas existentes sobre la naturaleza del átomo. Rutherford y sus colaboradores bombardearon una fina lámina deoro con partículas alfa (núcleos de helio) procedentes de un elemento radiactivo. Observaban, mediante una pantalla fluorescente, en qué medida eran dispersadas las partículas. La mayoría de ellas atravesaba la lámina metálica sin cambiar de dirección; sin embargo, unas pocas eran reflejadas hacia atrás con ángulos pequeños. Éste era un resultado completamente inesperado, incompatible con el modelo...