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Descubrimiento del protón: resumen

 
Por Ángela Belmonte. 21 abril 2020
Descubrimiento del protón: resumen

A principios del siglo XX, en 1911, el físico Ernest Rutherford propuso una explicación sobre la disposición interna del átomo. Rutherford sugirió un modelo o teoría en el que el átomo tenía dos partes: un núcleo o centro en el cual se concentra la masa y la carga positiva; y una zona exterior, se encuentran los electrones de carga negativa.

Rutherford siguió estudiando la estructura del átomo pero no fue hasta 1920, cuando demostró por primera vez la existencia de una partícula positiva, que denominó protón, nombre que viene del griego "protos" que significa primero. En esta lección de unPROFESOR veremos cómo se produjo el descubrimiento del protón: resumen de cómo Rutherford, a partir de los conocimientos previos, demostró la existencia de los protones.

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Antecedentes: El experimento de rayos canales

Para poder conocer cómo fue el descubrimiento del protón es importante hablar sobre los antecedentes a dicho hallazgo. Los protones fueron detectados por primera vez en durante los años 1894 a 1897, gracias a los experimentos de JJ. Thomson sobre el fenómeno de los "rayos catódicos", que habían sido descubiertos en 1858. En 1879, Thomson describió que la corriente aplicada a dos placas de metal producía una corriente de partículas que levaban cargas eléctricas negativas, había descubierto los electrones.

Años más tarde, en 1886, Goldstein hizo una modificación del experimento de Thompson: montón un tubo catódico con esa placa (cátodo) perforado. Al hacer pasar la corriente a través de este, observó que algunos rayos atravesaban dicho orificio en sentido contrario a los rayos catódicos. A estos rayos los denominó: rayos canales.

Este descubrimiento pasó inadvertido hasta 1895, cuando J. Perrin demostró que los rayos canales estaban compuestos por partículas cargadas positivamente; los rayos canales se producían porque estas partículas positivas sufrían desviaciones hacia la placa negativa cuando se les aplicaba un campo eléctrico. Es por esto que a los rayos canales también se les pasó a denominar rayos positivos. El valor de esos rayos positivos era siempre múltiplo de un valor (la unidad de carga positiva que después se denominó protón).

A pesar de no haberlos descrito o haber estudiado su posición en el átomo, algunos investigadores consideran que el verdadero descubridor del protón fue Goldstein, con su experimento de los rayos canales en 1886. En cambio, otros investigadores apuestan por Rutherford como verdadero descubridor de los protones, ya que fue él quien bautizó por primera vez a la partícula y describió su posición y función en el núcleo atómico.

Descubrimiento del protón: resumen - Antecedentes: El experimento de rayos canales
Imagen: Youtube

El experimento de Rutherford

En 1918, Rutherford tomó como base el experimento de los rayos catódicos de Thompson, solo que lo modificó para poder bombardear a los electrodos con partículas alfa. La corriente de partículas alfa son núcleos completamente ionizados, es decir, carecen de los electrones correspondientes. Estos núcleos de helio están formados por dos protones y dos neutrones, pero no tienen electrones. Hay que recordar que en ese momento no se conocía la existencia de los neutrones, por lo que Rutherford creía que las partículas alfa solo contenían protones.

El experimento de Ruherford estaba formado por una pequeña caja de latón de provista de llaves que permitían la circulación de los gases estudiados. En uno de los extremos de la caja había un orificio recubierto de plata, capaz de absorber por si sola partículas alfa, en el otro extremo se disponía una placa de vidrio. En el exterior de la caja se encontraba el sistema de detección, formado por: una pantalla centelleadora de sulfuro de zinc, puesta a una distancia de 5 mm, espacio en el que se introdujeron pantallas absorbentes de mica; finalmente también se necesita un microscopio para observar los destellos, producidos en la placa. Por último, dentro de la cámara se encontraba la fuente emisora radiactiva sobre un soporte que le permite acercarse o alejarse de la pantalla reveladora. Todo este sistema se colocó sobre un campo magnético intenso, que desviaba lateralmente a los electrones beta, evitando que incidieran en la pantalla reveladora y produjeran destellos no deseados.

El alcance de una determinada corriente eléctrica depende del tipo de partícula, de su energía inicial y del medio material atravesado. Conociendo el alcance de la partícula en cuestión (en este caso de la partícula alfa), se puede saber de qué partícula se trata y con que energía se ha producido. Esta información permite caracterizar a las partículas originadas. Rutherford utilizó esta propiedad para estudiar como se comportaban las partículas alfa cuando se disparaban dentro de un ambiente con nitrógeno e hidrógeno.

Descubrimiento del protón: resumen - El experimento de Rutherford

Conclusiones: el descubrimiento del protón

Gracias a sus experimentos con nitrógeno e hidrógeno, Rutherford llegó a conclusión de que el núcleo de nitrógeno se desintegraba debido a la colisión con partículas alfa, y que los núcleos de hidrógeno que se liberaban en este proceso formaban el núcleo de nitrógeno.

Con ello, Rutherford concluyó que todos los núcleos atómicos debían estar formados por protones y electrones, algo que J. Chadwick demostró falso en 1932, cuando descubrió el neutrón.

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Bibliografía
  • Real Sociedad Española de Física - Sección de Alicante. (s.f) Problema de estabilidad nuclear. Descubrimiento del protón y el neutrón.
  • Wllllart Torres, A. (2006). Taller y Laboratorio: Experimento histórico: Descubrimiento del protón. Revista 100cias@ uned, 9, 161-165.
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