La Naturaleza

Capítulo 5
LAS PARTÍCULAS ELEMENTALES
Y LAS FUERZAS DE LA NATURALEZA
Aristóteles creía que toda la materia del universo estaba compuesta por cuatro
elementos básicos: tierra, aire, fuego y agua. Estos elementos sufrían la acción de
dos fuerzas: la gravedad o tendencia de la tierra y del agua a hundirse, y la ligereza o
tendencia del aire y del fuego a ascender. Esta división de loscontenidos del
universo en materia y fuerzas aún se sigue usando hoy en día.
También creía Aristóteles que la materia era continua, es decir, que un pedazo de
materia se podía dividir sin límite en partes cada vez más pequeñas: nunca se
tropezaba uno con un grano de materia que no se pudiera continuar dividiendo. Sin
embargo, unos pocos sabios griegos, como Demócrito, sostenían que la materia erainherentemente granular y que todas las cosas estaban constituidas por un gran
número de diversos tipos diferentes de átomos. (La palabra átomo significa
'indivisible', en griego.) Durante siglos, la discusión continuó sin ninguna evidencia
real a favor de cualesquiera de las posturas, hasta que en 1803, el químico y físico
británico John Dalton señaló que el hecho de que los compuestos químicossiempre
se combinaran en ciertas proporciones podía ser explicado mediante el
agrupamiento de átomos para formar otras unidades llamadas moléculas. No
obstante, la discusión entre las dos escuelas de pensamiento no se zanjó de modo
definitivo a favor de los atomistas, hasta los primeros años de nuestro siglo. Una de
las evidencias físicas más importantes fue la que proporcionó Einstein. Enun
artículo escrito en 1905, unas pocas semanas antes de su famoso artículo sobre la
relatividad especial, Einstein señaló que el fenómeno conocido como movimiento
browniano -el movimiento irregular, aleatorio de pequeñas partículas de polvo
suspendidas en un líquido- podía ser explicado por el efecto de las colisiones de los
átomos del líquido con las partículas de polvo.
En aquella época yahabía sospechas de que los átomos no eran, después de todo,
indivisibles. Hacía varios años que un fellow del Trinity College, de Cambridge, J. J.
Thomson, había demostrado la existencia de una partícula material, llamada electrón,
que tenía una masa menor que la milésima parte de la masa del átomo más ligero.
Él utilizó un dispositivo parecido al tubo de un aparato de televisión: unfilamento
metálico incandescente soltaba los electrones, que, debido a que tienen una carga
eléctrica negativa, podían ser acelerados por medio de un campo eléctrico hacia una
pantalla revestida de fósforo. Cuando los electrones chocaban contra la pantalla, se
generaban destellos luminosos. Pronto se comprendió que estos electrones debían
Historia del Tiempo: Del Big Bang a los Agujeros NegrosStephen Hawking
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provenir de los átomos en sí. Y, en 1911, el físico británico Ernest Rutherford mostró,
finalmente, que los átomos de la materia tienen verdaderamente una estructura
interna: están formados por un núcleo extremadamente pequeño y con carga
positiva, alrededor del cual gira un cierto número de electrones. Él dedujo esto
analizando el modo en que las partículas o¿, que sonpartículas con carga positiva
emitidas por átomos radioactivos, son desviadas al colisionar con los átomos.
Al principio se creyó que el núcleo del átomo estaba formado por electrones y
cantidades diferentes de una partícula con positiva llamada protón (que proviene del
griego y significa 'primero', porque se creía que era la unidad fundamental de la que
estaba hecha la materia). Sin embargo, en 1932,un colega de Rutherford, James
Chadwick, descubrió en Cambridge que el núcleo contenía otras partículas,
llamadas neutrones, que tenían casi la misma masa que el protón, pero que no
poseían carga eléctrica. Chadwick recibió el premio Nobel por este descubrimiento,
y fue elegido master ['director'] de Gonville and Caius College, en Cambridge (el
colegio del que ahora soy fellow). Más...