CAPÍTUILO 9: Rutherford

EL NÚCLEO ATÓMICO

Es de gran importancia que los científicos, investigadores y pensadores aprendan unos de otros y se formen unos a otros porque todo lo aprendido por parte de uno se lo puede enseñar a otro y ese otro al tener ya esos conocimientos adquiridos puede centrarse en otras cosas para avanzar sobre la propia materia tratada y así evolucionar más rápidamente. A pesar de que alguien pueda pensar lo contrario el trabajo realizado es productivo para las dos partes de la relación alumno profesor porque el profesor puede estar satisfecho de haber contribuido a que en futuro lo aprendido pueda evolucionar.Y por parte del alumno porque siempre es más fácil que otra persona te lo explique para no empezar de cero y hacer cosas más productivas y favoreciendo a la evolución de la ciencia. Otra razón es porque siempre es mejor aprender de aquel que lo ha descubierto porque lo ha estudiado en mayor profundidad. En este caso se refleja bastante bien lo citado anteriormente ya que Rutherford, Hans Geiger y Gregor Marsden aprendieron de Thomson y fueron sus discípulos.

Para poder responder a la pregunta planteada de porque creemos que le otorgaron el premio nobel de química y no el física hace falta plantearse las diferencias entre la física y la química y porque el declara con estas palabras: "Toda ciencia, es física, o es coleccionismo de sellos". La física es una ciencia neutral que estudia todas las propiedades del espacio, el tiempo, la materia y la energía así como sus interacciones. Y la química es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia. Por esa razón hay diferentes tipos: química orgánica, inorgánica, bioquímica...

Le extrañó que le dieran el premio novel de química y no el física fundamentalmente porque el era físico pero el premio se lo dieron en reconocimiento a sus investigaciones a la desintegración de los elementos y como bien dice la definición de química, la química estudia las propiedades de la materia y gracias a su investigación es más fácil estudias estas mismas propiedades y con esto se explica la frase de su metamorfosis puesto que para el es un cambio radical. Y en conclusión es química. Con la frase que compara la parte de la ciencia que no es física con el coleccionismo de sellos quiere referirse a un concepto más utilitario de la ciencia y el considera que lo que no es física no es útil sino que sirve para entretenerse, a pesar de que nosotras creamos que nunca esta de más saber y que no hay que menospreciar otras partes de la ciencia que nosotras si creemos útil.

Las principales aportaciones al a física y la evolución de la sociedad de Nikola Tesla fueron: la radio (a pesar de tener cierta polémica), las bobinas para el generador eléctrico de corriente alterna, el motor de inducción (eléctrico), el control remoto, el alternador, las bujías...

En cuanto a su vida, nació en Similjan (Croacia) el 10 de julio de 1856 y murió en Nueva York el 7 de enero de 1943. Fue inventor, ingeniero mecánico y eléctrico...Es popularmente conocido por sus numerosas y revolucionarias invenciones del campo del electromagnetismo, la potencia eléctrica por corriente alterna...

Tuvo varias disputas con algunos científicos contemporáneos que estudiaban los mismos inventos o teorías. Una de ellas fue con Edison que defendía el uso de la corriente continua y Tesla defendía la corriente alterna, y por sus ventajas finalmente se impuso la corriente alterna. Otro enfrentamiento lo tuvo con Marconi que es el que finalmente ganó el premio nobel por el invento de la radio a pesar de que fuera Tesla quien la inventara de primeras.


Nicola Tesla hijo de Milutin Tesla, un sacerdote de la iglesia ortodoxa serbia, y de Duka Mandic, nació en 1856 en un pueblo de Smiljan y fue el cuarto de cinco hijos.
Desde sus primeros años de estudiante fue un genio aunque sufrió varios episodios de enfermedad.
En su edad adulta, Tesla llega a dominar disciplinas tales como la física, las matemáticas y la electricidad y es considerado el padre de la corriente alterna y fundador de la industria eléctrica.
Fue un inventor, ingeniero mecánico e ingeniero eléctrico y uno de los promotores más importantes del nacimiento de la electricidad comercial.

Su primer empleo como ayudante de ingeniería lo consiguió en Maribor y fue allí donde mostró la capacidad de pensamiento visual que tenía pues no se valía de esquemas para sus construcciones sino que concebía todas las ideas solo con la mente.
También dedicó su vida a la invención de artilugios que en su mayoría, hoy en día son utilizados por las sociedades.
Entre sus inventos más importantes están la radio, las bobinas para el generador eléctrico de corriente alterna, el motor de inducción (eléctrico), las bujías, el alternador, el control remoto, el altavoz... Desgraciadamente pocos de estos le son reconocidos por el publico general.
A sus 28 años trabajó junto con Edison, quien monopolizaba la iluminación de Nueva York con sus instalaciones de corriente continua. Edison contrató a Tesla con el fin de que mejorara los diseños de los generadores de corriente continua. Tesla se dedicó a esto durante casi un año y cuando finalizó su trabajo Edison se negó a pagarle la recompensa prometida. Tampoco le subió el sueldo asique Tesla , disgustado, dimitió.

Más tarde consigue el dinero suficiente para realizar una investigación sobre la corriente alterna a largas distancias. George Westinghouse compró a Tesla sus patentes para la manipulación de la energía eléctrica y le ofreció además el pago de royalties por la explotación de la energía eléctrica que se generase con sus inventos. Esto supuso un respiro económico para Tesla que le permitió dedicarse al desarrollo de otros inventos.

Con la comercialización de la corriente alterna se inició la guerra de las corrientes, que consistió en que Edison defendiera el uso de la corriente continua y Tesla las ventajas de la corriente alterna. Finalmente se impuso la corriente alterna gracias a su facilidad de transformación.

Tesla rompe el contrato con George Westinghouse y los problemas económicos no tardan en volver a aparecer.
En los años siguientes Tesla se concentraría en la experimentación especialmente en el campo de las ondas de radio y de las altas frecuencias.
En 1909 el italiano Marconi gana el premio Nobel por su aparato de radio que sin embargo utilizaba hasta 17 patentes tecnológicas propiedad de Tesla para transmitir la primera señal de radio que cruzó el Océano Atlático. No fue hasta 1943 que se reconoció la prioridad de Tesla sobre la patente de la radio.

Desde hacía mucho tiempo, los geólogos, físicos y químicos conocían ciertos femómenos naturales llamados luminiscencias. Había dos clases de minerales luminiscentes. Los fluorescentes que emiten una extraña luz azulada al ser estimulados por radiación externa. Y los fosforescentes cuya emisión verdosa persistía incluso cuando se les dejaba de iluminar.
La presencia de átomos de flúor o de fósforo era decisiva.
El uranio había sido descubierto por un químico alemán y también se dijo que algunas sales de uranio son fosforescentes si se estimulan con luz.
Aunque el uranio apenas había encontrado aplicaciones industriales fue intensamente estudiado por Becquerel. Becquerel pensaba que quizá la fosforescencia de el uranio pudiera tener propiedades parecidas a los rayos X.
Los rayos X son radiaciones electromagnéticas invisibles capaces de atravesar cuerpos opacos e imprimir las películas fotográficas. Fue William Crookes quien los comenzó el descubrimiento al investigar durante el siglo XIX los efectos de ciertos gases al aplicarles descargas de energía.
Luego fue Tesla quien advirtió del peligro para los organismos vivos de la exposición a estas radiaciones.
Por último en 1895, el físico Wilhelm Conrad descubrió las características fotografiadoras de los rayos X y cien años después se realiza la primera prueba con humanos. Es así como aparece la radiología.

Bequerel pensó que quiza los rayos fosforescentes puedieran tener las mismas propiedades que los rayos X y por eso se dedicó a investigar la capacidad de los rayos fosforescentes junto con sales de uranio para impresionar ciertas sustancias en placas fotográficas.
El procedimiento que utilizaba consistía en cubrir una placa fotográfica con papel negro de manera que no la impresionara la luz del sol y sobre ella ponía un objeto como por ejemplo una moneda y la cubría con sal de uranio para luego exponerla al sol intenso.
Descubrió que se hacía una radiografía de la moneda pero se obtenían resultados más pobres que con los rayos X. Más tarde se dio cuenta de que si con el mismo procedimiento, en vez de exponer a la luz intensa la moneda, se dejaba en la oscuridad la moneda quedaba impresionada de una forma muy nítida. Por esto pensó que era el uranio el que emitía algún tipo de radiación nueva. Y después de muchas pruebas pudo afirmar con seguridad que efectivamente era el uranio el causante de la impresión dela moneda.
Más tarde Joliot y Marie Curie demostraron que muchas sustancias emitían rayos que solo podían provenir de sus átomos. A este fenómeno, los Curie, lo llamaron radiactividad pero se desconocían su procedencia y naturaleza.
Rutherford, al continuar estudiando la conductividad electrica de los gases también descubrió, en 1898, que los elementos radiactivos emitían dos clases de rayos muy distintas, a las que llamó alfa y beta.
Los rayos alfa son átomos de helio doblemente ionizados y los rayos beta son electrones que tenían una mayor capacidad de penetración que el alfa.
Rutherford encontró algunas propiedades de la radiactividad pero no las decisivas. Fue unos años más tarde cuando en 1902 Rutherford junto con Federick Soody descubren que la radiactividad no es otra cosa que la desintegración espontánea de ciertos átomos pesados. Esta descomposición atómica se manifiesta en tres tipos de emisiones: la alfa y la beta, ya descubiertas anteriormente, y la gamma. La emisión gamma era una radiación electromagnética muy energética, de altísima frecuencia y cortísima longitud de onda. Los rayos X tienen categoría de rayos gamma y son los más penetrantes.
Si ordenásemos de mayor a menor la energía de estas emisiones, en primer lugar aparecerían los rayos gamma, luego los beta y para finalizar los alfa.
Bequerel al ver los resultado de una radiografía realizada con rayos X junto a una realizada con una fuente radiactiva, vio que la llevada a cabo con rayos X tenía una calidad mucho mayor. Por esto la conclusión de Bequerel fue: La radiactividad no sirve para nada.
Pero al finalizar su trabajo, el matrimonio Curie y Rutherford, Bequerel se dió cuenta de la importancia de su descubrimiento.
Rutherford encontró pronto la ley que regía la desintegración atómica, es decir, el ritmo en que los átomos de una muestra radiactiva se desintegraban.
Descubrió que este ritmo podía variar desde unos segundos a miles de millones de años y su ley predecía a la perfección esta inmensa variación
Rutherford observa que el uranio y otros elementos radiactivos se iban transformando en otros que a su vez se desintegraban (a ritmo distinto) terminando la cadena invariablemente en plomo.
Así, examinando muestras geológicas que contuvieran estos elementos, como el plomo, puesto que sabía a que velocidad se desintegraba, podía establecer un limite inferior a la edad de la Tierra. Este es un método de datación de muestras antiguas que aún se utiliza.
Otro método de datacion es el método de datación radiométrica. Consiste en la utilización del isótopo de carbono-14 para determinar la edad de materiales que con tienen carbono hasta unos 60.000 años. Dentro de la arqueología es considerada una técnica de datación absoluta y se descubridor, Willard Libby, fue galardonado con el premio novel de química en 1960.
En Manchester, Rutherford trabaja junto a un joven alemán llamado Hans Geiger. Juntos construyen un contador Geiger que es un instrumento que sirve para contar partículas alfa, y por tanto, mide la radiactividad de un objeto o lugar. Con este aparato Geiger y Rutherford llegaron a contar el número de partículas alfa que había en un gramo de radio en un segundo.

Ernest Rutherford fue un físico y químico neozelandés que logró hacer un experimento que consistió en mandar un haz de partículas alfa, sobre una fina lámina de oro, observando así, cómo dicha lámina afectaba a la trayectoria que tenían los rayos.
Las partículas alfa se obtenían de desintegrar el polonio (una sustancia radiactiva).
Para poder obtener un fino haz se colocó el polonio dentro dentro de una caja de plomo.
Rutherford descubrió que la mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina de oro, pero que un reducido número ellas, atravesaban en ángulo y que algunas rebotaban.
Rutherford concluyó que el hecho de que la mayoría de las partículas atravesaran la hoja metálica, era debido a que gran parte del átomo estaba vacío; la desviación de las partículas alfa, indica que las partículas poseen carga positiva, esto hace que la desviación sea dispersa.
Y el rebote de las partículas alfa, se debe a un encuentro con una zona densa y muy positiva del átomo.
El experimento de Rutherford mejoró el experimento de Thompson.

Al realizar el experimento con pan de oro, este mejoró mucho, debido a que el pan de oro es mucho más fino que la mica, y las partículas alfa lo atraviesan mucho mejor; y al realizarlo con platino, las partículas alfa se pudo comprobar que los resultados eran sorprendentes, ya que al ser este elemento tan fino, lo pudieron atravesar con más facilidad.

Al realizar el experimento con la lámina de oro, se pudo comprobar que algunas partículas rebotaban, como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y luego rebotaban; debido a que la zona de carga positiva era tan fuerte, que algunas rebotaba y salían directas hacia otra dirección.





El modelo de Rutherford es un modelo o teoría sobre la estructura interna del átomo, que explicó los resultados del experimento “la lámina de oro”.
Rutherford anunció que el átomo está formado por un núcleo central, que contiene los protones y los neutrones, y una corteza, formada por electrones, que giran alrededor del núcleo en órbitas circulares.
A Rutherford se le considera el padre de la interacción nuclear, ya que gracias a él podemos saber que la interacción nuclear hace que los núcleos permanezcan unidos.
Los cuatro tipos de interacciones fundamentales existentes, son: La interacción electromagnética, La interacción nuclear fuerte, La interacción gravitatoria y la interacción nuclear débil.