Una brevísima historia del protón: a 100 años de su descubrimiento

Es gracias a la ciencia, a esta particular manera de pensar, como se han logrado cosas asombrosas, no solamente en cuanto a la comprensión y descripción de la realidad, sino también en lo que respecta a los avances tecnológicos que desde la era de la Ilustración han marcado nuestras vidas a tal grado que nos es imposible no reconocernos en estos avances. La vida en sí misma sería imposible hoy en día, tal y como la conocemos, sin los pasos tan grandes que se han dado en ciencia y tecnología (la primera ha permitido el desarrollo de la segunda, pero también la tecnología ha logrado hacer avanzar a la ciencia).

El mundo de lo muy pequeño, conformado por las llamadas partículas elementales, también ha sido un campo en el que se ha avanzado a lo largo de los siglos XIX y XX, pero principalmente en este último, donde se ha comprendido a fondo, entre otras muchas otras cosas, la estructura del protón.

El protón -que junto con el neutrón forman el núcleo de los átomos- fue descubierto en 1918 por el físico y químico británico Ernest Rutherford (conocido también como Lord Rutherford), quien a lo largo de su carrera se dedicó al estudio de las partículas radioactivas, pero más concretamente, al estudio del núcleo de los átomos.

Gracias a este físico, hoy sabemos que los protones (más adelante se supo también que los neutrones) son las partículas que forman el núcleo de estas diminutas partículas que le dan forma a la estructura de la realidad misma.

Los protones pertenecen a otro reino más grande llamado el de las “partículas bariónicas” que son todas aquellas partículas conformadas por tres quarks. Los quarks son entidades sumamente pequeñas que no pueden existir separadamente y que gracias a esta particular conformación y estructura le dan vida a los protones y neutrones. Detrás del descubrimiento del quark se encuentra Murray Gell Man (1929-2019), un físico estadounidense que acaba de morir recientemente.

El mundo es muy complejo y resulta que las partículas que son clasificadas como bariónicas pertenecen a otro gran grupo llamado fermiones, los cuales tienen un espín de ½, 3/2… El espín no es otra cosa que el giro que realizan las partículas sobre su propio eje como si de una bailarina de ballet se tratara. El giro o espín produce movimiento y el movimiento es fundamental para comprender el comportamiento de cualquier partícula del basto reino y de la diversidad de la que está hecha nuestra realidad. El movimiento puede definirse, básicamente, como la fuerza que ejerce un cuerpo sobre otro y que lo hace desplazarse de un lugar otro.

Pero volviendo al tema: Rutherford llegó a la conclusión de la existencia del protón en 1918 al lograr descubrir que cuando se dispersan partículas alfa (un tipo de partículas radioactivas) en contra de un gas de nitrógeno, los detectores muestran signos de núcleos de hidrógeno. El físico inglés -quien por cierto era hijo de un escocés que era granjero y mecánico y de una madre nacida en Inglaterra de profesión maestra, Martha Thompson- determinó así que el único lugar del que podían provenir estos núcleos era del nitrógeno y que por lo tanto este debía contener núcleos de hidrógeno. Esto lo llevo a pensar que el hidrógeno, al ser una partícula que fue la primera en crearse en el origen del universo (esto el gran físico no lo sabía) era una partícula fundamental y lo que estaba viendo era nada más y nada menos que el primer protón. Ver es un decir, ya que de la existencia de los protones solamente tenemos evidencia a partir de los choques que tienen con otras partículas elementales y de las reacciones que provocan.

Hay que señalar también que nuestro universo tiende a crear partículas positivas y negativas: la razón de esto es que así está diseñado este lugar que habitamos regido por leyes inviolables (de ahí a que se les llamen leyes, ya que no existen leyes que cambien, al menos no para la naturaleza).

Estas leyes o principios, además de darle estructura y un sentido específico a la realidad, le otorgan al protón otro yo: el antiprotón, que es una partícula con carga negativa y que no forma parte de los núcleos de los átomos, por lo que su existencia es prácticamente anecdótica en el juego y los acertijos a los que nos somete el universo mismo. 

Hoy en día las aplicaciones de los protones son muchas y van desde la medicina (en estudios en donde se utiliza resonancia magnética para observar características específicas del cuerpo humano) hasta en los laboratorios del CERN, en Ginebra, Suiza, donde se realizan choques de protones a altas energías para comprender aspectos más específicos de la realidad, como la existencia de quarks y de partículas aún más pequeñas como los gluones, los cuales son una especie de “pegamento” que sirve para mantener unidos a los quarks. De hecho, la física de partículas es tan compleja y profunda que hoy se habla de una teoría, llamada de cuerdas, que hace referencia al hecho de que la realidad está formada por pequeños filamentos de energía que vibran en diferentes longitudes de onda. Estos pequeños filamentos, que poseen diferentes dimensiones en el espacio-tiempo, son los responsables de hacer funcionar la fuente de la existencia misma. ¿Pero qué hay más allá de estos filamentos de energía? Hoy se especula que podrían dar lugar a otros universos que se rijan bajo otros principios y otras leyes físicas. Esto no ha sido comprobado y pertenece, más bien, al reino de la especulación, aunque ya se hayan creado modelos matemáticos que afirman que sí es posible hablar de otros universos paralelos y otras dimensiones más allá de la nuestra (en otra ocasión hablaré de la teoría del multiverso, que es también apasionante).

Comentarios: juliogarcia@circuitoaleph.es

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