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CAPITULO 5
PARTICULAS ELEMENTALES Y LAS FUERZAS DEL UNIVERSO
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 los contenidos deluniverso 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 era inherentementegranular 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 químicos siempre se combinaranen 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. En un 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 ya había sospechas de que losátomos 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: un filamento metálico incandescente soltaba loselectrones, 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 provenir de los átomos en sí. Y, en 1911, el físico británico Ernest Rutherford mostró, finalmente, quelos 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 alfa, que son partículas con carga positiva emitidas por átomos radioactivos, son desviadas al colisionar con los átomos.
Al principio secreyó 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 tarde, dimitió como master debido a desacuerdos con los fellows. Ha habido una amarga y continua disputa en el college desde que un...