Joseph John Thomson

(Cheetham Hill, Reino Unido, 1856 - Cambridge, id., 1940) Físico británico. Hijo de un
librero, Joseph John Thomson estudió en el Owens College y más tarde en la
Universidad de Manchester y en el Trinity College de Cambridge. Se graduó en
matemáticas en 1880, ocupó la cátedra Cavendish y, posteriormente, fue nombrado
director del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge.

Thomson investigó la naturaleza de los rayos catódicos y demostró que los campos
eléctricos podían provocar la desviación de éstos. Llevó a cabo numerosos
experimentos sobre su desviación, bajo el efecto combinado de campos eléctricos y
magnéticos, buscando la relación existente entre la carga y la masa de la partículas, proporcionalidad que se
mantenía constante aun cuando se alterase el material del cátodo.

En 1897 descubrió una nueva partícula y demostró que era aproximadamente mil veces más ligera que el hidrógeno.
Esta partícula sería bautizada con el nombre de electrón, designación propuesta años antes por el irlandés George
Johnstone Stoney, que había teorizado sobre su existencia. Joseph John Thomson fue, por lo tanto, el primero que
identificó partículas subatómicas, y llegó a importantes conclusiones sobre estas partículas cargadas negativamente:
con el aparato que construyó obtuvo la relación entre la carga eléctrica y la masa del electrón.

Thomson examinó además los rayos positivos, estudiados anteriormente por Eugen Goldstein, y en 1912 descubrió
el modo de utilizarlos en la separación de átomos de diferente masa. El objetivo se consiguió desviando los rayos
positivos en campos eléctricos y magnéticos, método que en la actualidad se llama espectrometría de masas. Con
esta técnica descubrió que el neón posee dos isótopos, el neón-20 y el neón-22.

Todos estos trabajos sirvieron a Thomson para establecer un nuevo modelo de la estructura del átomo que resultó
incorrecto, pues suponía que las partículas cargadas positivamente se encontraban mezcladas homogéneamente con
las negativas.

Thomson recibió el premio Nobel de Física en 1906 por sus estudios acerca del paso de la electricidad a través del
interior de los gases. Calculó la cantidad de electricidad transportada por cada átomo y determinó el número de
moléculas por centímetro cúbico. Escribió varias obras, entre las que destacanThe Discarge of Electricity Through
Gases, Conduction of Electricity Through Gases, The Corpuscular Theory of Matter, The Electron in
Chemistry y Recollections and Reflections. En 1937, su hijo George Paget Thomsonobtuvo también el premio Nobel
de Física por el descubrimiento de la difracción de los electrones.

Eugen Goldstein
(Gleiwitz, 1850 - Berlín, 1930) Físico alemán. Colaborador del Observatorio de Berlín y del Instituto de Física Técnica,
fue el descubridor de los rayos positivos o canales e introdujo el término «rayos
catódicos». Estudió también los espectros atómicos.

Profesor de física en la Universidad de Berlín desde 1888, Eugen Goldstein llevó a

cabo, con la ayuda de la Academia alemana de Ciencias, numerosos experimentos
sobre las descargas eléctricas en el vacío que le llevaron al descubrimiento de los
rayos canales. El estudio de las trayectorias de tales rayos conduciría en 1913 a
Thomson y a Aston al descubrimiento de los isótopos. Goldstein hizo la primera
comunicación de su descubrimiento a la Academia de Berlín en 1886 y prosiguió
sus investigaciones sobre el mismo tema hasta aproximadamente 1915. En 1930
sus estudios, que se encontraban diseminados en publicaciones alemanas, fueron
reunidos y publicados por Gehrcke con el título de Rayos Canales.

Goldstein observó que, al producirse una descarga eléctrica en un tubo que

contuviera un gas rarificado, empleando como electrodo negativo (cátodo) una
lámina metálica normal al eje del tubo y provista de unos agujeritos, se veían partir de los propios agujeros brillantes
rayas rectilíneas dirigidas a la parte opuesta a la ocupada por el electrodo positivo (ánodo). Si el gas contenido en el
tubo era aire, las rayas presentaban un hermoso color amarillo. La forma rectilínea hizo en seguida pensar en rayos
que se propagasen en línea recta. Goldstein dio entonces a estas rayas el nombre de rayos canales, queriendo con ello
significar que salían de los canales practicados en el cátodo.

Este curioso nombre (que debía ser provisional, en espera de que se revelase la naturaleza del fenómeno) se impuso
en el uso y ha pasado al vocabulario científico internacional. Del hecho de que dos haces de rayos canales puedan
cruzarse sin estorbarse, y del hecho de que no parecían influenciables por medio de campos eléctricos ni magnéticos,
Goldstein excluyó que se pudiese tratar de partículas de materia cargadas de electricidad y lanzadas a grandes
velocidades. Pero luego se demostró que tal punto de vista era equivocado, y hoy se sabe que los rayos están
constituidos de partículas cuyo peso es del orden del átomo y que, formados en las proximidades del cátodo,
atraviesan los agujeritos a velocidades altísimas, y continúan propagándose en línea recta por inercia.

Eugen Goldstein desarrolló todas las variaciones posibles sobre el tema de los rayos canales, experimentando con
cátodos de las más variadas formas y disposiciones. Es notable la fantasía que demostró en este aspecto del trabajo, y
resultó ser precioso el material experimental recogido por él, pues contribuyó no poco a la solución del problema de
los rayos canales.

El descubrimiento de estos rayos, que ya fue debidamente apreciado en su tiempo, constituyó después una de las
piedras fundamentales para la construcción de la física contemporánea. En efecto, gracias a los rayos canales se
dispuso por primera vez de enjambres de átomos en movimiento rápido y ordenado, cuya aplicación resultaría
fecundísima en varias ramas de la física atómica, como, por ejemplo, en el estudio de los isótopos.

Ernest Rutherford
(Nelson, Nueva Zelanda, 1871-Londres, 1937) Físico y químico británico. Tras licenciarse, en 1893, en Christchurch
(Nueva Zelanda), Ernest Rutherford se trasladó a la Universidad de Cambridge (1895) para trabajar como ayudante de
JJ. Thomson. En 1898 fue nombrado catedrático de la Universidad McGill de Montreal, en Canadá. A su regreso al Reino
Unido (1907) se incorporó a la docencia en la Universidad de Manchester, y en
1919 sucedió al propio Thomson como director del Cavendish Laboratory de la
Universidad de Cambridge.

Por sus trabajos en el campo de la física atómica, Ernest Rutherford está

considerado como uno de los padres de esta disciplina. Investigó también sobre la
detección de las radiaciones electromagnéticas y sobre la ionización del aire
producida por los rayos X. Estudió las emisiones radioactivas descubiertas por H.
Becquerel, y logró clasificarlas en rayos alfa, beta y gamma.

En 1902, en colaboración con F. Soddy, Rutherford formuló la teoría sobre la

radioactividad natural asociada a las transformaciones espontáneas de los
elementos. Colaboró con H. Geiger en el desarrollo del contador de radiaciones
conocido como contador Geiger, y demostró (1908) que las partículas alfa son iones
de helio (más exactamente, núcleos del átomo de helio) y, en 1911, describió un nuevo modelo atómico (modelo
atómico de Rutherford), que posteriormente sería perfeccionado por N. Bohr.

Según este modelo, en el átomo existía un núcleo central en el que se concentraba la casi totalidad de la masa, así
como las cargas eléctricas positivas, y una envoltura o corteza de electrones (carga eléctrica negativa). Además, logró
demostrar experimentalmente la mencionada teoría a partir de las desviaciones que se producían en la trayectoria de
las partículas emitidas por sustancias radioactivas cuando con ellas se bombardeaban los átomos.

Los experimentos llevados a cabo por Rutherford permitieron, además, el establecimiento de un orden de magnitud
para las dimensiones reales del núcleo atómico. Durante la Primera Guerra Mundial estudió la detección de
submarinos mediante ondas sonoras, de modo que fue uno de los precursores del sonar.

Asimismo, logró la primera transmutación artificial de elementos químicos (1919) mediante el bombardeo de un
átomo de nitrógeno con partículas alfa. Las transmutaciones se deben a la capacidad de transformarse que tiene un
átomo sometido a bombardeo con partículas capaces de penetrar en su núcleo. Muy poco después de su
descubrimiento se precisaron las características de las transmutaciones y se comprobó que la energía cinética de los
protones emitidos en el proceso podía ser mayor que la de las partículas incidentes, de modo que la energía interna
del núcleo tenía que intervenir la transmutación. En 1923, tras fotografiar cerca de 400.000 trayectorias de partículas
con la ayuda de una cámara de burbujas (cámara de Wilson), Blackett pudo describir ocho transmutaciones y
establecer la reacción que había tenido lugar.

Rutherford recibió el Premio Nobel de Química de 1908 en reconocimiento a sus investigaciones relativas a la
desintegración de los elementos. Entre otros honores, fue elegido miembro (1903) y presidente (1925-1930) de la
Royal Society de Londres y se le concedieron los títulos de sir (1914) y de barón Rutherford of Nelson (1931). A su
muerte, sus restos mortales fueron inhumados en la abadía de Westminster.

Niels Bohr
(Niels Henrik David Bohr; Copenhague, 1885 - 1962) Físico danés. Considerado como
una de las figuras más deslumbrantes de la física contemporánea y, por sus
aportaciones teóricas y sus trabajos prácticos, como uno de los padres de la bomba
atómica, fue galardonado en 1922 con el Premio Nobel de Física "por su investigación
acerca de la estructura de los átomos y la radiación que emana de ellos".

Pese a contravenir principios de la física clásica, su modelo atómico, que incorporaba

el modelo de átomo planetario de Rutherford y la noción de cuanto de acción
introducida por Planck, permitió explicar tanto la estabilidad del átomo como de sus
propiedades de emisión y de absorción de radiación. En esta teoría, el electrón puede
ocupar algunas órbitas estacionarias en las cuales no irradia energía, y los procesos de
emisión y de absorción son concebidos como transiciones del electrón de una órbita estacionaria a otra.

Biografía

Niels Bohr cursó estudios superiores de física en la Universidad de Copenhague, donde obtuvo el grado de doctor en
1911. Tras haberse revelado como una firme promesa en el campo de la física nuclear, pasó a Inglaterra para ampliar
sus conocimientos en el prestigioso Cavendish Laboratory de la Universidad de Cambridge, bajo la tutela de sir Joseph
John Thomson (1856-1940), químico británico distinguido con el Premio Nobel en 1906 por sus estudios acerca del
paso de la electricidad a través del interior de los gases, que le habían permitido descubrir el electrón, partícula
anteriormente intuida y bautizada porGeorge Johnstone Stoney (1826-1911).

Precisamente al estudio de los electrones estaba dedicada la tesis doctoral que acababa de leer el joven Bohr en
Copenhague, y que había llevado a territorio británico con la esperanza de verla traducida al inglés. Pero, comoquiera
que Thomson no se mostrara entusiasmado por el trabajo del científico danés, Bohr decidió abandonar el Cavendish
Laboratory y marcharse a la Universidad de Manchester, donde aprovechó las enseñanzas de otro Premio
Nobel, Ernest Rutherford (1871-1937), para ampliar sus saberes acerca de las radiactividad y los modelos del
átomo.

A partir de entonces, entre ambos científicos se estableció una estrecha colaboración que, sostenida por firmes lazos
de amistad, habría de ser tan duradera como fecunda. Rutherford había elaborado una teoría del átomo que era
totalmente válida en un plano especulativo, pero que no podía sostenerse dentro de las leyes de la física clásica. Bohr,
en un alarde de audacia que resultaba impredecible en su carácter tímido y retraído, se atrevió a soslayar los
problemas que obstaculizaban los progresos de Rutherford con una solución tan sencilla como arriesgada: afirmó,
simplemente, que los movimientos que se daban dentro del átomo están gobernados por unas leyes ajenas a las de la
física tradicional.

En 1913, Niels Bohr alcanzó celebridad mundial dentro del ámbito de la física al publicar una serie de ensayos en los
que revelaba su particular modelo de la estructura del átomo. Tres años después, el científico danés regresó a su
ciudad natal para ocupar una plaza de profesor de Física Teórica en su antigua alma mater; y en 1920, merced al
prestigio internacional que había ido adquiriendo por sus estudios y publicaciones, consiguió las subvenciones
necesarias para la fundación del denominado Instituto Nórdico de Física Teórica (más tarde denominado Instituto Niels
Bohr), cuya dirección asumió desde 1921 hasta la fecha de su muerte (1962).

John Dalton
(Eaglesfield, Gran Bretaña, 1766 - Manchester, 1844) Químico y físico británico. En su infancia ayudaba con su
hermano a su padre en el trabajo del campo y de la pequeña tienda familiar donde tejían vestidos, mientras que su
hermana Mary ayudaba a su madre en las tareas de la casa y vendía papel, tinta y plumas.

Aunque su situación económica era bastante humilde, recibieron cierta educación en la escuela cuáquera más
cercana, a diferencia de otros niños de la misma condición. El maestro de la escuela cuáquera de Pardshow Hall
proporcionó a John Dalton una buena base y le transmitió afán por la búsqueda incansable de nuevos conocimientos.
Un cuáquero rico, Elihu Robinson, se convirtió en su mentor y en otra fuente de
estimulación hacia las matemáticas y las ciencias (especialmente la meteorología).

Con sólo 12 años de edad John Dalton abrió una escuela en su localidad natal,
Eaglesfield. Aunque supo manejar los problemas con sus alumnos mayores que él,
después de dos años tuvo que abandonar su proyecto debido al bajo salario, y tuvo
que volver a las tareas del campo trabajando para un tío suyo.

En 1781 John Dalton se unió a su hermano como asistente de George Bewley en su

escuela de Kendall. Cuando se retiró George, su hermano y él abrieron su propia
escuela, donde ofrecían clases de inglés, latín, griego y francés, además de 21 temas
relacionados con las matemáticas y las ciencias. Su hermana se trasladó con ellos para ayudarles en la casa. A pesar
de tener unos 60 alumnos, a veces se veían obligados a trabajar en tareas auxiliares para mantenerse.

John Gough, el hijo ciego de un rico comerciante, se hizo amigo de John Dalton y su mentor. Le enseñó lenguas,
matemáticas y óptica, además de compartir con Dalton su biblioteca. El interés de Dalton se extendió hacia la
neumática, la astronomía y la geografía, y en 1787 comenzó a obtener ingresos extraordinarios impartiendo
conferencias. También se dirigió a un museo cercano con una oferta para vender los once volúmenes clasificados de
su colección botánica. Coleccionaba mariposas y estudiaba los caracoles, las garrapatas y los gusanos. También medía
su ingesta de alimentos y la comparaba con los residuos producidos por sus organismo. Preparaba su ingreso en la
escuela de medicina, pero su familia lo desanimó por falta de dinero y de confianza en él.

A la edad de 26 años (1792), Dalton descubrió que ni él ni su hermano eran capaces de distinguir los colores. Le
regaló a su madre unas medias (que él creía azules) y ella le preguntó sorprendida cuál era la razón por la que le daba
unas medias de color escarlata, que no era apropiado para una mujer cuáquera. En su primer artículo científico
importante, John Dalton proporcionó una descripción científica sobre este fenómeno que posteriormente se conoció
con el nombre de daltonismo.

En 1793, se trasladó a Manchester como tutor en el Nuevo Colegio fundado por los presbiterianos. Inmediatamente se
inscribió en la Biblioteca de Manchester y en la Sociedad Filosófica (que llegaría a presidir). En ese mismo año Dalton
publicó su primer libro Meteorological Observations and Essays, donde defendía la tesis de que el aire es una mezcla
física de gases en lugar de una combinación química. Como tutor de química conocía la obra de Lavoisier.

En 1802 estableció su ley de las presiones parciales (Ley de Dalton). Cuando dos fluidos elásticos A y B se mezclan, no
hay repulsión entre una partícula de A y otra de B, pero sí entre una partícula de B y otra partícula de B. También
estableció una relación entre la presión de vapor y la temperatura. Su interés en los gases se derivaba de su afición a
los estudios meteorológicos: siempre llevaba consigo sus aparatos del tiempo allí donde fuese, realizando a lo largo de
su vida más de doscientas mil observaciones que anotaba en su diario constantemente. Gracias a estas
observaciones, su mente analítica pudo encontrar relaciones numéricas entre los datos.

En 1803, mientras trataba de explicar su ley de presiones parciales, comenzó a formular su mayor contribución a la
ciencia: la teoría atómica. Se encontraba estudiando la reacción del óxido nítrico con oxígeno cuando descubrió que la
reacción podía tener lugar con dos proporciones diferentes: a veces 1:1,7 y otras 1;3,4 (en peso). Ello llevó a Dalton a
establecer la ley de las proporciones múltiples, que dice que los pesos de dos elementos siempre se combinan entre sí
en proporciones de números enteros pequeños. En ese mismo año publicó su primera lista de pesos atómicos y
símbolos.

MODELO DE JOSEPH THOMSON MODELO ATOMICO DE EUGEN GOLDSTEIN

MODELO DE ERNEST RUTHERFORD MODELO DE NEILS BOHR

MODELO DE JONH DALTON