HISTORIA DE LA CIENCIA - El siglo XIX
LAS TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA Y LA ENERGIA
LA ENERGIA RADIANTE. —
Los descubrimientos de Faraday y sus sucesores dilucidaron
los fenómenos ofrecí_ dos por la electricidad ligada a conductores materiales. Una nueva clase
de fenómenos, como el de la electricidad libre, sin soporte material, ofreció a la investigación
insospechada riqueza cuando se exploró el pasaje de la corriente por tubos al vacío que la
nueva bomba neumática de mercurio, inventada a mediados del siglo por Heinrich Geissler,
había puesto al servicio de los físicos. En los tubos geisslerianos, que sólo contienen residuos
gaseosos a muy baja presión, la descarga da origen a una radiación invisible que sale del
electrodo negativo —del cátodo— y que al golpear las paredes del tubo produce la
fluorescencia del cristal. Los alemanes JULIUS PLOCKER (1801-1868), su discípulo WILHELM
HITTORF (1824-1914) y el británico WILLIAM CROOKES (1832-1919) estudiaron esta
enigmática radiación. Demostraron que los rayos se propagan en línea recta, calientan objetos
interpuestos en su camino y, sobre todo, que se dejan desviar por un imán. Crookes creía que
los rayos revelaban en el tubo un nuevo estado de la materia, el estado radiante, mientras
otros, como Hertz, opinaban que los rayos catódicos son oscilaciones electromagnéticas
semejantes a las luminosas. Las características de esta extraña radiación se comenzaron a
conocer mejor cuando en 1894 PHILIPP LENARD, al aplicar al tubo una ventanilla formada
por una delgada lámina permeable a los rayos, hizo escapar a éstos
de su jaula cristalina.
Desde ese momento el estudio del flujo catódico en el aire libre se volvió posible. Ya no cabían
dudas de que los rayos llevaban carga negativa, y el experimentador inglés JOHN JOSEPH
THOMSON (1856-1940)
comprobó que la carga elemental en la radiación catódica estaba
ligada a una masa casi dos mil veces inferior a la de un átomo de hidrógeno, el más pequeño
portador de electricidad hasta entonces conocido. Encontramos en el flujo catódico —es la
capital conclusión de Thomson— las más pequeñas partículas eléctricas, electrones, en estado
libre. Conclusión de trascendentales consecuencias que convierten al año 1897 en fecha de
nacimiento de la nueva teoría atómica. Desarrollada en su primera forma por el holandés
Hendrik Lorentz, la teoría concibe el átomo como un sistema de partículas eléctricamente
cargadas.
Poco antes, el físico alemán WILIBELM RÜNTGEN (1845-1923), al explorar, en 1895, el flujo
catódico fuera del tubo generador, descubrió un nuevo género de radiación, los rayos X,
producidos a partir del choque de los corpúsculos catódicos con obstáculos materiales. Estos
rayos evidencian, junto con otras características, su sorprendente poder de penetración a
través de sustancias opacas a la luz. La sensación que despertara la primera comunicación de
Runtgen alcanzó su culminación cuando el 23 de enero de 1896 iluminó el interior de una
mano humana. Gracias a la desigual resistencia ofrecida por los tejidos orgánicos a los rayos X,
se abrieron a la medicina insospechadas perspectivas, y la nueva radiación encontró pronto,
inclusive en la industria, nuevas aplicaciones. Por el contrario, su naturaleza permaneció
enigmática hasta 1912, año en que MAX LAVE logró demostrar que consisten en ondas
electromagnéticas, semejantes a las de la luz visible.
Los rayos X provocan fosforescencia al golpear ciertas sustancias; era lógico, pues, investigar
si a su vez cuerpos fosforescentes también producían rayos X. Al realizar una serie de
experimentos con sustancias que, expuestas a la luz solar, se vuelven fosforescentes,
ENRIQUE BECQUEREL descubrió que los compuestos de uranio emitían rayos que
impresionaban placas fotográficas a través de papel negro y otras envolturas opacas a la luz.
Al año siguiente, 1897, MARIE CURIE SLONOWSKA (1867-1934) y su esposo PIERRE CURIE
(1859-1906) notaron que el efecto de algunos minerales era mucho más intenso que el previsto
por su contenido de uranio. Sospechando que esos minerales encerraban constituyentes
desconocidos con propiedades semejantes, pero más potentes que el uranio, llegaron, en 1898,
a aislar de la pechblenda el polonio y el radium. ¡Tres grandes descubrimientos en tres años:
rayos X, en 1895; rayos Becquerel, en 1896, y el radium, en 1898! Verdadera avalancha de
nuevos hechos y conocimientos. Con admirable intuición, Marie Curie sugirió, casi en seguida
de descubrir esos elementos radiactivos, que son inestables y se desintegran emitiendo energía
radiante; la hipótesis fue generalizada, en 1903, por ERNEST RUTHERFORD y FREDERIC
SODDY, al ser identificadas las tres categorías de rayos (alfa, beta, y gamma) emitidos por
sustancias radiactivas. La radiación está acompañada por una disminución del peso atómico
del elemento radiactivo: se estaba, en efecto, en presencia de sustancias que destruían
espontáneamente sus átomos. Los rayos gamma resultaron ser ondas electromagnéticas
semejantes a los rayos X, aunque portadores de mayor cantidad de energía; los rayos beta
consistían en electrones. La naturaleza de los rayos alfa permaneció algún tiempo dudosa,
para proporcionar de pronto una inesperada sorpresa. Mucho más pesados que los electrones,
estos rayos eran portadores de cargas positivas, lanzadas por la sustancia activa con una
velocidad de 30.000 kilómetros por segundo, velocidad enorme aunque menor que la de los
rayos beta. WILLIAM RAMSAY logró establecer, en 1904, gracias a la extraordinaria
sensibilidad del análisis espectroscópico, la naturaleza química de esos enigmáticos rayos. ¡Las
partículas alfa consisten —comprobó— en helio! fue un momento emocionante para el
experimentador y un descubrimiento memorable en los fastos de la Química y la Física: por
primera vez en la historia el hombre vio salir un elemento de otro elemento. Al perder
partículas alfa, las sustancias radiactivas —explicó Rutherford se transforman en sustancias de
peso atómico menor: la misma naturaleza era, pues, un alquimista al transmutar
gradualmente el uranio en radium y el radium en plomo.
