Electromagnetismo

LOS PRIMEROS ACELERADORES
R. O. Barrachina 1 J. J. Thomson
en 1940, a los 84 a˜os de edad. n Thomson atac´ el problema de los rayos cat´dicos repitiendo una versi´n o o o modificada de un experimento realizado dos a˜os antes por el f´ n ısico franc´s e Perrin. Un electroscopio conectado a una copa de Faraday sobre un lado del tubo de rayos cat´dicos, no registraba nada al producir la descarga. oS´lo cuando el haz de rayos cat´dicos era desviado magn´ticamente hacia la o o e copa de Faraday, se observaba una carga negativa. Los experimentos sobre desviaci´n magn´tica de los rayos cat´dicos realizados por Crookes hab´ o e o ıan aportado una evidencia indirecta de que estos rayos transportaban una carga negativa, ahora se lograba una completa confirmaci´n de este hecho1 . En o las propiaspalabras de Thomson este experimento demostraba que “no importa como doblemos y desviemos los rayos cat´dicos por o medio de fuerzas magn´ticas, la carga negativa sigue la misma e trayectoria que los rayos y est´ carga negativa est´ indisolublea a mente relacionada con los rayos cat´dicos”. o 1/4

o o Uno de los primeros en estudiar los nuevos fen´menos de radiaci´n cat´dica, o canal y X fu´Joseph John Thomson (1856 - 1940). Nacido cerca de Manche ester en Inglaterra, hijo de un editor y vendedor de libros, Thomson comenz´ o estudiando ingenier´ pero pronto volc´ sus intereses hacia la matem´tica ıa, o a y la f´ ısica. A partir de los 19 a˜os, y con ayuda de una beca, estudi´ en n o el Trinity College de Cambridge. Una vez recibido ingres´ al Laboratorio o Cavendish bajo las ´rdenes deLord Rayleigh, quien sucedia a Maxwell como o director de dicho Instituto. En 1886 comenz´ a hacer sus primeros estudios o sobre descargas en gases. En 1894, con s´lo 28 a˜os de edad, Thomson fu´ nombrado director del o n e Laboratorio Cavendish, cargo en el que permaneci´ por 25 a˜os. En 1906 o n recibi´ el Premio Nobel de F´ o ısica. Pero tal vez un hecho que destaca a´n u m´s su envergaduracient´ a ıfica es que ocho de sus alumnos tambi´n recibieron e el Premio Nobel, entre ellos su propio hijo, G. P. Thomson. En 1918 fu´ e nombrado director del Trinity College, cargo que mantuvo hasta su muerte

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Descubrimiento del electr´n o

Pero si los rayos cat´dicostransportaban carga, ¿porqu´ no eran desviados o e por campos electrost´ticos?. Repitiendo el experimento de Hertz, Thomson a obtuvo exactamente el mismo resultado. Sin embargo, despu´s se le ocurri´ e o una idea que ahora puede parecer obvia, pero que evidentemente no lo era en aquel momento. Thomson relacion´ este hecho, aparentemente contrao dictorio, con la observaci´n realizada por Roentgen y ´lmismo, de que los o e rayos X hac´ conductor al aire. Y en efecto, repitiendo el experimento de ıan Hertz con vac´ muy altos, logr´ demostrar que los rayos cat´dicos pod´ ıos o o ıan desviarse con fuerzas electrost´ticas. a Y aqu´ es donde el genio de Thomson vi´ en este experimento, no s´lo ı o o una clara evidencia de que los rayos cat´dicos eran “cargas de electricidad o llevadas por part´ ıculas demateria”, sino la posibilidad de responder una pregunta a´n m´s fundamental: u a “¿Qu´ son estas part´ e ıculas?. ¿Son ´tomos o mol´culas, o matea e ria en un estado de subdivisi´n a´n m´s fino?. Para arrojar luz o u a sobre este punto, he hecho una serie de medidas de la raz´n de o la masa de estas part´ ıculas a la carga transportada por ellas”. Midiendo la desviaci´n de un haz de rayoscat´dicos al pasar entre las placas o o de un condesador y aplicando luego un campo magn´tico B que exactamente e se opusiera a este campo electrost´tico E, Thomson pudo medir la velocidad a v de las part´ ıculas del haz, as´ como su raz´n de carga y masa q/m. Un ı o poco de ´lgebra permite demostrar que v = E/B y q/m = (E/B 2 d) tan(θ), a donde d es el largo del condensador y θ es el ´ngulo de...