Electrones, neutrinos y quarks

ELECTRONES, NEUTRINOS Y QUARKS
FRANCISCO J. Y NDURÁIN

Real Academia de Ciencias

restituir esta energía: en electrón-voltios, necesitamos una
décima de eV. Este es, en efecto, el tipo de voltaje de una
corriente eléctrica como la que se utiliza en la descomposición del agua por electrólisis, desde los tiempos de LaSegún los griegos, el hombre es la medida de todas las voisier a finalesdel siglo XVIII. A partir de este momento
cosas. Diremos, pues, que algo es muy grande si lo es en se identifican, descomponen y combinan la infinita vacomparación con nosotros: la tierra, el sistema solar, la riedad de sustancias presentes en la tierra en términos de
galaxia y el mismo universo representan escalas de cre- unas pocas, que son invariantes bajo estos cambios. Así,
ciente grandeza.Recíprocamente, si dividimos más y más si tomamos hidrógeno y lo quemamos en atmósfera de
nuestros constituyentes entraremos en el mundo del mi- oxígeno, obtendremos agua; y si descomponemos ésta, el
crocosmos, que es el que vamos a explorar aquí: aunque oxígeno e hidrógeno resultantes tienen exactamente las
en algún momento resultará que ambos mundos, el mi- mismas propiedades que losiniciales. La combustión y
posterior electrolización (si es éste el método que utilizacro y el macrocosmos aparecerán relacionados.
Un ser humano es en un 80 % agua, H2O. Si subdivi- mos para descomponer el agua) no les han afectado. Esto
dimos esta sustancia, o cualquier otra (como la sal co- llevó a Dalton, alrededor de 1808, a formular la teoría
mún, ClNa) sus propiedades intrínsecas no cambianhas- atómica según la cual todos los elementos están formata que llegamos a descubrir que están constituidas por dos por pequeñas unidades. Durante todo el siglo XIX se
moléculas: si nuestro sentido del gusto estuviera infinita- pensó que por el procedimiento de electrólisis, u otros simente afinado, encontraríamos que una molécula de ClNa milares, se podía reducir la materia a átomos indivisibles:parecía, pues, que los elementos estuviesen formados de
sigue sabiendo salada.
Para dividir una sustancia hasta el nivel molecular hace unidades que se combinan unas con otras, pero que no sufalta energía. Para el agua esta energía es la de evapora- fren cambios. De hecho, la palabra átomo quiere precisación, correspondiente a cien grados centígrados. En este mente decir indivisible en griego.punto es conveniente introducir otro tipo de unidad de
En 1897 J. J. Thomson, en un famoso experimento que
energía, que es la empleada en el mundo microscópico: es discutiremos con algún detalle más adelante, descubrió
el electrón-voltio, abreviado a eVl. Es la energía que adquiere que la electricidad está formada por el movimiento de
un electrón al aplicarle un potencial de un voltio. Dichopartículas elementales, los electrones. Además, identificó
así, esto parece muy pequeño: pero no lo es. Si a cada par- a éstos como componentes universales de los átomos: a
tícula de una sustancia le aplicásemos la energía de un eV, la vez invalidando una de las ideas de Dalton (los átomos
la sustancia adquiriría la temperatura de unos 10.000 gra- resultaban ser divisibles) pero confirmando lanaturaleza
dos. Así, la energía de evaporación del agua es el equiva- eléctrica de los enlaces químicos. En su descubrimiento,
lente de una centésima de íKpor partícula.
que podemos tomar convenientemente como el origen
Si queremos romper la molécula, por ejemplo de agua, de la investigación moderna en el mundo de lo infinitanecesitamos energías aún mayores. Su magnitud aproxi- mente pequeño,utilizó Thomson el tubo de rayos catómada la podemos deducir como sigue: si quemamos hi- dicos, artilugio inventado por Crookes algunos años antes.
drógeno, obtenemos temperaturas de cerca de mil graAparte de su importancia por otras razones, los experidos. Por tanto, para descomponer el agua tendremos que mentos de Thomson son interesantes porque muestran
INTRODUCCIÓN: TAMAÑOS Y ENERGÍAS....