El camino hacia lo cuántico. Rayos X y radiactividad

02 Febrero 2017

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Seguimos revisando someramente en este post los pasos previos a la introducción del concepto de “cuanto” por parte de Max Planck y Albert Einstein. Mencionamos algunos descubrimientos de finales del Siglo XIX que fueron sorprendentes en su momento aunque hoy estemos acostumbrados a ellos.

Adolfo Castilla

Nuevas características de la materia

Los campos electromagnéticos y el electromagnetismo en general fueron unos descubrimientos sorprendentes del siglo XIX. Junto a ellos, y como hemos dicho ya, la mecánica estadística con su convicción de la existencia de átomos y otras partículas y con su idea de que determinadas características de la materia a escala natural, temperatura, radiaciones y otras, dependen de lo que pasa en esos componentes elementales, velocidad, vibraciones, etc.., marcaron el avance de nuevas concepciones sobre nuestro mundo. Indicaron además el camino por dónde seguir investigando.

La espectrografía constituyó en gran manera el substrato sobre el que nuevas características de la materia empezaron a ser detectadas. En ese punto nos quedamos en el post anterior.

El estudio de las radiaciones electromagnéticas de la materia, llevó a la idea inicial de “quantum”, pero antes de eso, y como proceso preparatorio, había todavía más fenómenos a descubrir.

Los rayos catódicos

En primer lugar las radiaciones electromagnéticas llevaron pronto al descubrimiento del fenómeno de los rayos catódicos o descargas eléctricas en tubos de vacío. Se producía en esas condiciones una luminosidad fosforescente que ya se había detectado a finales del siglo XVII pero que pudo analizarse con más detalle cuando la tecnología avanzó en el terreno de las bombas de vacío. Hay muchos investigadores relacionados con el estudio de estos fenómenos, hasta que en 1876 Eugen Goldstein (1850- 1930) le dio el nombre definitivo con el que los conocemos hoy.

Más adelante, en 1897, tras el descubrimiento del electrón por parte de Joseph John “J.J.” Thomson (1856 – 1940), fue este mismo científico el que mostró que los rayos catódicos eran corrientes de electrones.

Pero antes, en 1895, incluso sin conocer su naturaleza, un científico alemán destacado, Wilhelm Rötgen (1845-1923), descubrió una nueva forma de radiación, capaz de atravesar los cuerpos opacos, a la que llamó Rayos X.

Radiactividad

Sólo un año más tarde, en 1896, el francés Henri Becquerel (1852-1908) descubriría la radiactividad trabajando con sales de uranio. Según esta, existen minerales que por sí solos, sin la intervención de ninguna fuente luminosa o de calor, radian o emiten ondas y corpúsculos.

Los esposos Curie, Pierre (1859-1906) y Marie (1867-1934), deben ser citados a continuación como grandes desarrolladores de la radiactividad y descubridores de nuevos minerales como el polonio y el radio. Fueron ellos, y sobre todo Marie tras la muerte de Pierre en un desgraciado accidente, los que dejaron claro que existen minerales activos naturalmente en cuanto a la emisión de ondas o radiaciones.

Vendrían más adelante, ya en la segunda decena del siglo XX y de la mano de, entre otros, Max von Laue (1876-1960), la explicación de la naturaleza de las radiaciones, comenzando por los propios rayos X, los cuales fueron identificados como ondas electromagnéticas de pequeña longitud de onda. Situadas de hecho entre las radiaciones ultravioletas y los rayos gamma.

Como se sabe, la radiactividad es un fenómeno físico consistente en la emisión natural de radiaciones por parte de determinados minerales que surgen del interior de sus átomos. Dichas radiaciones pueden proceder de los electrones al pasar de una órbita a otra, como los Rayos X, y son vibraciones electromagnéticas, o de los núcleos de ciertos elementos inestables, como el uranio, y son más bien corpusculares. En ambos casos hay un decaimiento o pérdida de energía, y en el segundo, una transformación del elemento original en otro.

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