Los físicos, a su vez, experimentaban con campos eléctricos y magnéticos tratando, entre otros objetivos, de identificar la naturaleza de la luz y de otras radiaciones. La principal controversia a resolver era si se trataba de ondas o de partículas y en cada caso estudiado se proponían explicaciones ondulatorias o corpusculares, de acuerdo con el marco en el que se situaban los investigadores. Sin embargo, algunas experiencias no podían aún explicarse al recurrir a los limi-
tados conocimientos que se tenían acerca de la constitución atómica.
Entre los instrumentos que aparecen en las universidades de entonces, ad- quiere gran difusión un aparato consistente en un tubo de vidrio dentro del cual se obtiene un considerable vacío. Este tubo, conectado a una fuente de voltaje mediante un par de terminales metálicos (ánodo y cátodo), permite analizar lo ocurrido cuando se produce en él una descarga de alta tensión. Se genera así una serie de rayos que fueron la vedette de la investigación en esos tiempos: los ra- yos catódicos (radiaciones que parten del cátodo) que producen una luminosidad dentro del tubo y que constituyen el fundamento de nuestros viejos televisores anteriores al LCD, al plasma y al led. Las experiencias realizadas con estos tubos de descarga eran explicadas como “ondas en el éter” por quienes mantenían una visión ondulatoria de la luz, lo cual requería del fluido capaz de propagar dichas ondas (éter).
En cambio, los experimentos para determinar la naturaleza de los rayos catódicos llevaron al científico inglés J.J.Thomson a afirmar que dichos “rayos” tienen carga y masa por lo cual sostuvo que se trataba de partículas materiales con carga eléctrica negativa3 que salen del cátodo. También propuso que estas
pequeñas partículas con carga negativa deben ser constituyentes universales de todo átomo.
Pero no nos adelantemos aún en tratar de comprender el origen de estas diminutas partículas de carga negativa que forman los rayos catódicos. Como se ha mencionado anteriormente, físicos y químicos desconocían la constitución de los átomos, corpúsculos que, retomando las ideas de los antiguos griegos, consi- deraban como la porción más pequeña de materia. Aquellos pensadores en sus especulaciones filosóficas habían nombrado justamente a las diminutas partícu- las mediante el prefijo “a” que significa “sin”, es decir que indica la carencia de algo y “tomo” partes. Es decir algo que no se puede dividir ya que no tiene partes, pero esta premisa pronto sería abandonada, entre otros motivos por la evidencia empírica de partículas que pueden ser extraídas de los átomos, aunque la deno- minación se mantiene hasta el día de hoy.
A comienzos de 1896, en la Universidad de Würzburg en Alemania, el profe- sor Wilheim Conrad Roentgen4 experimentaba con rayos catódicos y poco des-
pués se transformaría en uno de los hombres más famosos del momento. Esto
3 En 1910 Robert Millikan pudo determinar de manera experimental el valor de la carga eléctrica de estas partículas.
a partir de haber encontrado la manera de “fotografiar” los huesos de las perso- nas vivas mediante rayos que llamó “X” (como una manera de simbolizar una incógnita) por lo desconcertantes que le resultaban, ya que no se sentía capaz de explicar su naturaleza. Sólo sabía que los producían los propios rayos catódi- cos al chocar contra ciertos materiales. Esta radiación parecía ser similar a la luz, aunque presentaba mucha mayor energía que aquella por lo cual podía atravesar casi cualquier material para luego impresionar una placa fotográfica. Rápidamen- te, sus descubrimientos se dieron a conocer al resto de la comunidad científica debido a que, ya en aquella época, los centros de investigación se comunicaban entre sí para dar cuenta de sus avances recurriendo al correo clásico. El profesor Roentgen encargó la impresión de folletos a manera de informes de investigación para enviar a diferentes puntos mundiales de actividad académica junto con sus espectaculares “fotografías”, tal como la que se puede apreciar en la Figura 3.1.
Figura 3.1: Radiografía tomada por W. Roentgen en 1896. Fuente: Wikimedia Commons: https://commons.wikimedia. org/wiki/File%3AX-ray_by Wilhelm_R%C3%B6ntgen_of_Al- bert_von_K%C3%B6lliker’s_hand_-_18960123-02.jpg By Wilhelm Röntgen; current version created by Old Moonraker. [Public domain].
Fue así que en París, más exactamente en la Acadèmie des Sciences, Henri Be- cquerel pudo observar las primeras radiografías llegadas junto con las memorias que enviara Roentgen y decidió que experimentaría también con estos misterio- sos rayos.
Hacía falta aún que mucha agua corriera bajo los puentes para dilucidar que los rayos X se producen cuando un haz de electrones con alto contenido energético (tal como los que se forman en un tubo de descarga de gases) se desacelera al chocar contra una lámina metálica. De este modo se emite energía en forma de radiación
electromagnética (denominada radiación de frenado) y se genera un espectro de rayos, cuya energía dependerá del metal utilizado, pero que resulta tan penetrante como para permitir obtener una radiografía sobre una placa fotográfica.
Becquerel se desempeñaba como profesor de Física en el Museo de Historia Natural de París y ante las novedades recibidas orientó sus experimentos a com- probar si las sustancias fluorescentes, como ciertas sales de uranio con las que experimentaba, eran capaces de emitir estos novedosos rayos X al ser expuestas al sol. Sin embargo y de manera sorpresiva, sus experiencias lo llevaron a concluir que las sales en cuestión emitían de manera espontánea una radiación diferente de la radiación X pero capaz de velar las placas fotográficas con las que trabajaba. En los textos se suele relatar como un caso de serendipity (en castellano serendi- pia) es decir un hallazgo inesperado o afortunado, que se produjo cuando guardó en un cajón durante un período de varios días nublados las placas fotográficas y las sales de uranio con las cuales esperaba experimentar a la luz del sol. Al sa- car las placas, se asombró ante el hecho de que estuvieran veladas, concluyendo que las radiaciones provenían del uranio que componía las sales guardadas en el cajón. Esta radiación resultaba más intensa que los rayos X manipulados por Roentgen y, a diferencia de aquellos, podía ser desviada por un campo magnético por lo que concluyó que consistía en partículas cargadas. De esta manera, pudo deducir que estas emisiones (compuestas por partículas cargadas) aunque no resultaban tan fascinantes para el público al no ser capaces de generar fotografías de los huesos, abrían un nuevo e importante campo de investigación.
Resumiendo, hasta el momento, las experiencias de descarga en gases ha- cían tambalear al átomo como la porción más pequeña de materia. ¿De dónde sino provenían esas partículas de carga negativa que constituyen los rayos cató- dicos? Pero, además, se hacía necesario caracterizar la naturaleza de cada una de las emisiones detectadas: los rayos X eran aún una incógnita en cuanto a su origen y comportamiento y las recientemente detectadas emisiones del uranio sumaban incógnitas a resolver. ¿Cuántos otros tipos de emisiones sería posible identificar? Trataremos de ir develando estos misterios a medida que vamos de- sarrollando los hechos acontecidos.