IX. EL ÁTOMO TIENE ESTRUCTURA

EN 1895 Roentgen descubrió los rayos X. Cuando se conectan dos electrodos a una fuente de voltaje y se rodean con un tubo de vidrio al vacío, es decir, se construye un tubo de Crookes, se generan los rayos llamados catódicos. Éstos, al chocar contra una superficie cualquiera, producen una radiación muy penetrante. Aunque fueron descubiertos por accidente, y al principio se consideraron de naturaleza diferente a la luz, no pasaron sino unos cuantos meses para que ya los médicos emplearan sus penetrantes radiaciones para obtener radiografías del esqueleto humano. El descubrimiento de los rayos X -X por misteriosos- encendió el entusiasmo de los físicos y en un tiempo no había investigador experimental que no tuviera un tubo de Crookes para experimentar con él.

Habría que entender, primero, la naturaleza de los rayos catódicos. Algunos científicos los suponían un nuevo estado de materia, hasta que Thomson descubrió que eran en realidad pequeños corpúsculos materiales, con carga eléctrica negativa y una masa cerca de 2 000 veces menor que la del átomo de hidrógeno, el más ligero de todos. Thomson descubrió, por lo tanto, el electrón. Con ello ya podíamos explicarnos el origen de los rayos X. Podrían surgir al frenar rápidamente los electrones, cuando éstos chocan contra una superficie. Según la teoría electromagnética de Maxwell, toda carga eléctrica que se acelera genera radiación. Mientras mayor sea esa aceleración, mayor es la frecuencia de la radiación emitida y de ahí su gran energía y poder de penetración. Aunque como veremos más adelante, ésta no es la historia completa, en esencia es la explicación correcta.

El haber encontrado el electrón, partícula de carga negativa, sugirió a Thomson que el átomo podría no ser indivisible. Por primera vez surgió la posibilidad de que pudiera tener estructura y Thomson planteó su modelo del pudín de pasas: los electrones se hallarían embebidos en una zona de carga positiva como las pasas en un pastel. Con ello se aseguraba la neutralidad eléctrica del átomo. Este modelo de Thomson fue deshecho por los descubrimientos de un discípulo suyo, el físico neozelandés Ernest Rutherford, como ahora veremos.

Todavía en el siglo XIX, un año después del descubrimiento de Roentgen, Henri Becquerel encontró otro tipo de rayos misteriosos. A él se sumaron los esposos Pierre y Marie Curie, uniendo esfuerzos para entender a las recién llegadas radiaciones. Fue Rutherford quien las clasificó en tres clases: alfa, beta y gamma. La primera, de carga positiva, consiste en partículas cuya masa es muy semejante a la del átomo del helio, el segundo elemento de la tabla de Mendeleiev. Se demostró también que los rayos beta eran electrones y que los gamma tenían características semejantes a las de los rayos X, aunque con un poder de penetración todavía mayor.

Usando los rayos alfa, Rutherford se construyó su propia espectroscopia. Decidió que las partículas alfa serían útiles para obtener información sobre el átomo, ya que son tan pequeñas y veloces. En particular, si el modelo de pudín de pasas era el correcto, se esperaba que las partículas alfa no rebotaran contra el átomo. Los electrones, tan ligeros, no podrían desviarlas. Además, la carga positiva, el pudín, vería su carga apantallada por la de los electrones. Cuál no sería su sorpresa, cuando encontró que al bombardear laminillas de oro con partículas alfa, algunas de ellas rebotaban como si golpeasen contra algún objeto impenetrable. La única salida era desechar el modelo de Thomson y suponer que el átomo semejaba a un pequeño sistema planetario, con una región pequeñísima y muy masiva con carga positiva, en el papel del Sol, y un conjunto de electrones orbitando a su alrededor, como si fueran planetas. Al descubrir esa zona tan masiva y positiva, Rutherford encontró el núcleo atómico y puso las bases para entender la estructura atómica, los rayos X y tantas otras cosas.