Descubrimiento del electrón: resumen

Antes del descubrimiento de los electrones, los investigadores ya creían que el átomo no era la unidad más pequeña que existía. Ya durante el siglo XIX Richard Laming anunció su hipótesis sobre cómo era el interior de los átomos. Él proponía que el átomo no era realmente indivisible, sino que se componía de un núcleo de materia rodeado de unidades de carga eléctrica. Hoy en día seguimos utilizando este modelo para visualizar el interior atómico.

Aunque todavía no se había demostrado la existencia de las partículas subátomicas, los investigadores de la época habían experimentado ampliamente con la electricidad. Michael Faraday ya había descubierto los “iones”, “cationes” y “aniones”; los había descrito como especies químicas con carga eléctrica que en una pila viajaban de un electrodo a otro a través de un medio líquido: los cationes hacia el cátodo, los aniones al ánodo.

Además, aunque el descubrimiento del electrón lo hizo Thomson el 30 de abril de 1897, otros investigadores habían predicho antes su existencia. El físico Stoney (1826-1911), fue el que realmente propuso el nombre “electrón” en 1881 pero no en vez de como partícula subátomica que forma los átomos, el físico la propuso como la "unidad fundamental de la cantidad de electricidad" ya que creía que la electricidad era creada por unos corpúsculos elementales (que él llamó electrones). Una vez Thomson demostró la existencia de esta partícula y Millikan llevó a cabo su famoso experimento, se confirmó la teoría de los electrones de Stoney.

Unos años antes del descubrimiento de Thomson se puso de moda la experimentación con los tubos de Crookes. Estos modelos experimentales eran unos tubos de vidrio, sin aire en su interior, y en los que una descarga eléctrica producía una fluorescencia. Poco a poco se fueron descubriendo algunas cosas y acuñando nuevos términos para describir lo que pasaba dentro de los tubos de Crookes: Eugen Goldstein denominó “rayos catódicos” a la energía liberada por el cátodo (electrodo negativo) de esos tubos y William Crookes descubrió que los rayos podían desviarse con campos eléctricos y magnéticos, lo que le llevó a decir que estos poseían una carga eléctrica negativa.

Como ya hemos comentado anteriormente, aunque los investigadores de la época desconocían la estructura interna de los átomos, sí que experimentaban con las propiedades eléctricas del mismo. Con todos los experimentos que habían hecho anteriormente sus colegas, Thomson tenía estos datos: el átomo estaba compuesto de un núcleo rodeado de unidades de carga eléctrica, hay especies químicas que tienen carga (iones, aniones y cationes), las unidades fundamentales de la electricidad son los electrones y los rayos catódicos tienen carga eléctrica negativa.

Thomson, al igual que muchos investigadores, estudiaba las interacciones de la energía y la materia dentro de los tubos de Crookes. Los tubos de Crookes eran unos montajes en los que se ponía un tubo cuyo interior estaba en condiciones de vacío (sin aire) y en cuyos extremos había dos electrodos metálicos a los que se aplicaba una diferencia de potencial elevada. Los rayos catódicos que salían del cátodo (electrodo negativo) se hacían pasar por un colimador para concentrar el haz y, después, por unas placas metálicas en las que se creaba un campo eléctrico. Finalmente, los rayos se proyectaban sobre una pantalla fluorescente.

Al llevar a cabo sus experiencias, Thomson observó que el campo eléctrico desviaba los rayos catódicos en sentido vertical hacia la placa positiva. Esto demostraba la carga eléctrica negativa de estos rayos y que había una masa -y por tanto una inercia- que impedía que fueran absorbidos por la placa. Thomson llegó a la conclusión de que debía existir una partícula elemental constituyente de los rayos catódicos, a la que se llamó corpúsculo. El investigador se centró en buscar la relación existente entre la carga y la masa de la partículas, ya que veía que la proporcionalidad se mantenía constante aún cuando se alterase el material del cátodo y finalmente lo consiguió.

Las investigaciones de Thomson no acabaron ahí. Una vez descubierto el electrón, Thomson examinó los rayos positivos y en 1912, descubrió el modo de utilizarlos en la separación de átomos de diferente masa. Este principio es la base de una técnica muy utilizada actualmente, la espectrometría de masas, que permite separar los átomos según su relación de masa/carga.

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