Soy un electrón

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Seguramente has oído hablar de mi… pero te advierto que todo lo que crees saber sobre mí, no es en realidad como piensas.

¿Has visto figuras como ésta? ¿un núcleo con pelotitas girando alrededor?

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Pues… lo siento. No soy como me dibujan.

Te contaré mi historia, para que puedas comprender lo que soy realmente:

Todo comenzó el día que “me descubrieron”… o mejor dicho, el día que les permití detectarme.

Fue allá por 1859… hace casi 150 años, cuando un físico alemán notó un brillo muy particular en un tubo que contenía un gas a muy baja presión, si se exponía a un voltaje elevado entre sus extremos.

Todavía recuerdo la cara de asombro cuando se percató de que ese brillo se “movía” cambiando de forma y posición si se le acercaba un imán.

  • ¿Qué era es tenue luz que podía manipularse como si fuera algo físico?

¡Qué tiempos aquellos! Cualquier truco que se me ocurriera hacer, dejaba absortos a los científicos de la época… como cuando se percataron de que mi “luz” era capaz de producir una sombra si se interponía un objeto en mi camino!

Los llamaron “rayos catódicos”, y aunque no tenía idea que lo importante que serían en el futuro, se dieron cuenta que ese brillo no era solamente una “luz” sino que era algo mas concreto, pero que desconocían.

  • ¿Qué era ese brillo realmente?
  • ¿de donde provenía?
  • ¿porqué me movía?
  • ¿era yo una radiación, un átomo, una molécula, o algo diferente y desconocido?

Hasta creyeron que yo era en realidad ¡“un cuarto estado de la materia”!

Escuché por allí que sir Arthur Eddington en un alarde de imaginación, cuando le preguntaron qué eran los electrones, respondió:

«Algo desconocido que hace no sabemos qué».

Esa era la realidad en aquellos días… ¡me habían descubierto! pero no tenían idea de qué era, de donde venía, ni mucho menos para qué podía servir…

Las preguntas eran muchas, pero poco a poco fueron encontrando las primeras respuestas. Es curioso que aquellos primeros razonamientos humanos sobre mi naturaleza fueran bastante alejados de mi verdadera esencia, pero sin embargo, se las ingeniaron para crear modelos matemáticos que representaran fielmente lo que les mostraba en las investigaciones.

Algunos experimentos fueron divertidos:

  • Vieron que me movía en línea recta, pero cuando me acercaban un imán, cambiaba mi trayectoria por curvas… me dirigía hacia el imán si me acercaban el polo positivo, pero me alejaba si acercaban el polo negativo. De esa manera les hice notar que tengo carga eléctrica, y que mi carga es negativa.

Bueno… “negativa” es un nombre arbitrario, ya que simplemente vieron que me acercaba al polo del imán que arbitrariamente antes habían llamado “positivo”. Si los polos del imán hubiesen tenido los nombres invertidos, yo hubiese sido “positivo” en lugar de negativo… es solo un nombre que usan convencionalmente para decir que tengo carga eléctrica.

  • Otro experimento interesante fue cuando se dieron cuenta que tenía masa… nunca pensaron que un “brillo”, una “luz” pudiera tener masa, pero cuando pusieron una diminuta ruedita con aspas frente a mi, hice que se moviera!

En cada experimento que hacían les permitía conocer algo nuevo… y poco a poco se hicieron una idea de mi… bastante extraña!

Pensaron que era una partícula (como una pequeña pelotita minúscula), que estaba cargada y tenía masa… entonces, decidieron pesarme.

Sorprendentemente, vieron que la relación entre mi carga y mi masa era independiente del material del filamento con el que me producían!

Así pudieron “pesarme”: conociendo la relación entre mi masa y mi carga, solo necesitaban medir la carga para determinar mi minúscula masa.

Grande fue la sorpresa cuando vieron que, aunque tenía masa, la misma era miles de veces menor a la del elemento mas liviano conocido en aquella época: El ión Hidrógeno.

Entonces se convencieron de que yo era algo diferente, único, totalmente fuera de lo conocido.

  • Me llamaron “electrón” homenajeando a aquellos antiguos griegos que se sorprendían viendo que al frotar una pieza de ámbar al que llamaban ἤλεκτρον (ēlektron), podían atraer las plumas o las briznas de paja seca.

Rápidamente lograron relacionarme con la electricidad, ese “flujo” de energía que conocían, pero no entendían del todo, y con el magnetismo, presente en los imanes.

Con los años, ya finalizando el siglo XIX, los científicos humanos descubrieron la radiactividad, encontrando materiales que emiten radiación y partículas naturalmente, sin estar expuestos a ninguna energía, y vieron que la emisión de partículas que se producían eran distintas… algunas eran más penetrantes y otras menos. Las llamaron “partículas alfa” y “partículas “beta”. No tardaron mucho en darse cuenta que las llamadas “beta” en realidad eran “electrones”… allí estaba yo nuevamente para sorprenderlos.

Eso les permitió aceptar lo obvio: Yo formaba parte de los átomos.

Amanecía el Siglo XX y yo sería el rey de la escena.

Una de las cosas que más me sorprende de los humanos es su inventiva e ingenio para desentrañar misterios: Cuando hicieron la primera medida relativamente exacta de mi carga eléctrica, usaron un método que ni yo hubiera imaginado… una gota de aceite!

Aunque el resultado no era del todo correcto, no deja de ser una elegante manera de quitarme un secreto!

Incluso pronto encontraron la forma de seguir mi rastro mientras hacía mis piruetas entre los campos magnéticos! mediante otro experimento me hacían mover entre la niebla y de esa forma podían descubrir mi trayectoria… Mientras yo me divertía con los experimentos, los humanos quedaban fascinados con sus descubrimientos… eran buenos tiempos!

Pero aún así estaban equivocados… en aquellos días creían que había dos “cosas” en el universo subatómico… las “ondas” y las “partículas”… y describían todos sus experimentos en base a estos dos conceptos.

Pero un día llegó un alemán, y puso todo patas para arriba. Demostró de una manera realmente simple que onda y partícula solo son dos caras de la misma moneda, explicando fantásticamente cómo los fotones pueden comportarse como unas u otras independientemente… y más aún, pronto descubrieron que los fotones eran ambas cosas simultáneamente.

Todo cambió desde entonces… De pronto, la realidad se volvió inesperadamente difusa para los científicos, y comenzaron a dudar de todo lo que “sabían”.

No pasó mucho tiempo hasta que un francés si hiciera la pregunta correcta…

  • “Si las ondas de luz pueden comportarse como partículas, ¿es posible que las partículas (por ejemplo, los electrones) puedan comportarse como ondas?”

Su argumento era simple, pero perturbador:

– Las partículas tienen energía y cantidad de movimiento.

– Las ondas tienen frecuencia y longitud de onda

¿podrían conectarse esas propiedades aparentemente tan distintas?

Ni siquiera necesitó hacer experimentos… un sencillo, casi elemental cálculo matemático le permitió descubrir lo inesperado:

  • La cantidad de movimiento de una partícula está siempre relacionada con una longitud de onda… es decir, ¡descubrió que era perfectamente posible que una partícula se comporte como una onda!

Los experimentos no se hicieron esperar, y… adivinen con quienes los hicieron… obviamente, con electrones!

Y allí estaba yo, nuevamente divirtiéndome y mirando los rostros absortos de los humanos!

Esos experimentos explicaron una de las preguntas sin respuesta que tenían los grandes científicos de principios del Siglo XX:

  • ¿Por qué los electrones se encuentran en los átomos en órbitas determinadas, separadas entre sí, y nunca en lugares intermedios?

Eso que no se podía explicar considerándome partícula, era simple y obvio al considerarme una onda

Yo solo podía ocupar órbitas que tuvieran un número entero de longitudes de onda.

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Una respuesta tan simple, y nadie la había imaginado!

Si no fuera por aquél francés inquieto, no se cuánto tiempo mas hubieran tardado en descubrir mi secreto.

Pero bueno, ya sabían casi todo de mí. Sin embargo no se contentaron con saber mis secretos, entender que estaba en todos lados, en los átomos, en la electricidad, en los imanes, hasta en los rayos o las auroras, sino que decidieron manipularme.

Entonces comenzaron a aparecer los ingenieros (esos humanos que quieren encontrarle utilidad a todo) y en poco tiempo estaban haciéndome trabajar en miles de dispositivos diferentes… no solo desarrollaron la electricidad, la iluminación, la radio o la televisión, sino que inventaron la “electrónica” donde me usan para cosas que ni yo mismo sabía que podría hacer…

Primero fueron las válvulas de vacío, luego, los diodos, los transistores, los circuitos integrados, los semiconductores, las puertas lógicas, y con ellos miles de pequeños engendros que me hacen acelerar, frenar, ir por un camino, luego por otro…

Con el tiempo inventaron cosas increíbles, como microscopios para poder “ver” conmigo cosas del tamaños imposibles de ver con los fotones, o los LEDs, que producen una luz intensa y fría, casi sin gasto de energía, luego inventaron los microprocesadores… en fin, desarrollaron millones de aplicaciones distintas utilizando mis propiedades…

Hoy estoy en los bolsillos de cualquiera, en cualquier dispositivo que se les ocurra imaginar…

Creo que ya no es divertido. Esto ya es un trabajo pesado.

Extraño aquellos tiempos de diversión y asombro donde los científicos jugaban conmigo mientras descubrían el mundo… ¡detesto a los ingenieros!

Pero aún no te dije lo que soy… y como te dije antes, no soy lo que piensas:

¿Recuerdas cómo empezó todo? Primero te dijeron que era una partícula… luego que era una onda… luego que ambas cosas al mismo tiempo… pero en realidad, soy más extraño aún.

  • Yo soy, como todo lo que existe, junto a otras entidades, solo una perturbación en los diversos campos que permean el espacio-tiempo. Me puedes encontrar interactuando con algunos de ellos, aunque soy indiferente a otros, pero allí estoy.
  • Formo parte de algo que tus más encumbrados científicos están apenas empezando a comprender. Algo que ni siquiera puedes imaginarte, pero que da la esencia misma a eso que llamas “universo”.
  • Estoy aquí desde el origen de los tiempos… y permaneceré por siempre, mientras un átomo exista… si yo no existiera, no existiría la materia, ni tú mismo.
  • Soy, junto a esas otras entidades, uno de los arquitectos del cosmos… moviéndonos frenéticamente por siempre, para hacerte creer que existe la materia, para que puedas percibir el mundo, tocarte, verte… y sentir que eres real, aunque no estés muy seguro de qué significa eso que llaman “realidad”.

Bueno, no te asustes… ya llegará el día que lo entiendas.

Hey!… ¿te puedo pedir un favor?

Cuando termines de leer esto, apaga un rato el aparato… necesito descansar.

Te estaré agradecido.

Este artículo nos lo envía Daniel Hazeldine. Ingeniero químico de profesión, docente por vocación, divulgador por pasión.Vive y hace docencia en un colegio técnico en una pequeña ciudad del interior de Argentina. Podéis visitar su blog Curioseantes y seguir sus actualizaciones en su twitter @curioseantes.

Puedes leer todos los artículos en Naukas de la peculiar y personal serie “Soy…” de Daniel en este enlace.

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