Diferencia entre revisiones de «Electrón»
Contenido eliminado Contenido añadido
m Revertidos los cambios de 190.24.113.199 a la última edición de Diegusjaimes |
|||
Línea 41:
Los electrones tienen una [[masa]] pequeña respecto al [[protón]], y su movimiento genera [[corriente eléctrica]] en la mayoría de los metales. Estas partículas desempeñan un papel primordial en la [[química]] ya que definen las atracciones con otros átomos.
== Historia y descubrimiento ==
La existencia del electrón fue postulada por el físico irlandés [[G. Johnstone Stoney]] como una unidad de carga en el campo de la [[electroquímica]], y fue descubierto por [[Joseph John Thomson]] en [[1897]] en el ''Laboratorio [[Henry Cavendish|Cavendish]]'' de la [[Universidad de Cambridge]].
Influido por el trabajo de [[James Clerk Maxwell|Maxwell]] y el descubrimiento de los [[rayos X]], Thomson dedujo, mientras estudiaba el comportamiento de los [[rayos catódicos]] en el [[tubo de rayos catódicos|TRC]], que existían unas partículas con carga negativa que denominó ''corpúsculos''. Aunque Stoney había propuesto la existencia del electrón, fue Thomson quien descubrió su carácter de partícula fundamental; pero para confirmar su existencia era necesario medir sus propiedades, en particular la carga eléctrica. Este objetivo fue alcanzado por [[Robert Andrews Millikan|Robert Millikan]] en el célebre [[experimento de la gota de aceite]] realizado en [[1909]].
[[George Paget Thomson]], hijo de J. J. Thomson, demostró la naturaleza ondulatoria de los electrones logrando observar su [[difracción]] al atravesar una lámina de metal. El experimento condujo a la aparición de un patrón de interferencia como el que se obtiene en la difracción de otras ondas, como la luz, probando la [[dualidad onda corpúsculo]] postulada por la [[mecánica cuántica]] en [[1926]] por [[Louis-Victor de Broglie|De Broglie]]. Este descubrimiento le valió a G. P. Thomson el [[Anexo:Premio Nobel de Física|Premio Nobel de Física]] de [[1937]].
El [[espín]] del electrón se observó por vez primera en el [[experimento de Stern y Gerlach]]. Su carga eléctrica puede medirse directamente con un [[electrómetro]] y la corriente generada por su movimiento, con un [[galvanómetro]]. Seis años antes de los descubrimientos de Thomson, Stoney había propuesto la existencia de estas partículas y, asumiendo que tenían cargas eléctricas, las denominó electrones. Posteriormente, otros científicos demostraron experimentalmente que el electrón tiene una masa 2000 veces menor que el átomo de [[hidrógeno]].
== Clasificación ==
Línea 46 ⟶ 55:
Como para cualquier partícula subatómica, la [[mecánica cuántica]] predice un comportamiento [[onda (física)|ondulatorio]] de los electrones en ciertos casos, el más famoso de los cuales es el [[experimento de Young]] de la doble rendija en el que se pueden hacer interferir ondas de electrones. Esta propiedad se denomina [[dualidad onda corpúsculo]].
== Propiedades ==
El electrón tiene una [[carga eléctrica]] negativa de −1,6 × 10<sup>−19</sup> [[culombio|coulombs]] y una masa de 9,1 × 10<sup>-31</sup> [[kilo|kg]] (0,51 M[[Electrón-voltio|eV]]/c<sup>2</sup>), que es aproximadamente 1800 veces menor que la masa del [[protón]]. El electrón tiene momento angular intrínseco o [[espín]] de 1/2 (en unidades de Planck). Dado que el espín es semientero los electrones se comportan como [[fermión|fermiones]], es decir, colectivamente son descritos por la [[estadística de Fermi-Dirac]].
Aunque la mayoría de los electrones se encuentran formando parte de los átomos, los hay que se desplazan independientemente por la materia o juntos formando un haz de electrones en el [[Vacío (física)|vacío]]. Cuando los electrones que no forman parte de la estructura del átomo se desplazan y hay un flujo neto de ellos en una dirección, forman una [[corriente eléctrica]]. En algunos [[superconductor]]es, los electrones que generan la corriente eléctrica se mueven en pareja o [[Par de Cooper|pares de Cooper]].
La [[electricidad estática]] no es un flujo de electrones. Es más correcto definirla como "carga estática", y es causada por un cuerpo cuyos átomos tienen más o menos electrones de los necesarios para equilibrar las cargas positivas de los núcleos de sus átomos. Cuando hay un exceso de electrones, se dice que el cuerpo está cargado negativamente. Cuando hay menos electrones que protones el cuerpo está cargado positivamente. Si el número total de protones y electrones es equivalente, el cuerpo está en un estado eléctricamente neutro.
Los electrones y los [[positrón|positrones]] pueden [[aniquilación positrón-electrón|aniquilarse]] mutuamente produciendo un [[fotón]]. De manera inversa, un fotón de alta energía puede transformarse en un electrón y un positrón.
El electrón es una [[partícula elemental]], lo que significa que no tiene una subestructura (al menos los experimentos no la han podido encontrar). Por ello suele representarse como un punto, es decir, sin extensión espacial. Sin embargo, en las cercanías de un electrón pueden medirse variaciones en su [[masa]] y su [[carga eléctrica|carga]]. Esto es un efecto común a todas las partículas elementales: la partícula influye en las fluctuaciones del vacío en su vecindad, de forma que las propiedades observadas desde mayor distancia son la suma de las propiedades de la partícula más las causadas por el efecto del vacío que la rodea.
Hay una constante física llamada [[Energía electromagnética#Energía electromacnética en la Física#radio clásico del electrón|Radio clásico del electrón]], con un valor de 2,8179 × 10<sup>−15</sup> [[metro|m]]. Es preciso tener en cuenta que éste es el radio que se puede inferir a partir de la carga del electrón descrito desde el punto de vista de la [[electrodinámica]] clásica, no de la [[mecánica cuántica]]. Por lo tanto esta constante se refiere a un concepto desfasado, aunque útil para algunos cálculos.
== Electrones en el Universo ==
Línea 58 ⟶ 80:
=== En la industria y el laboratorio ===
El [[microscopio electrónico]], que utiliza haces de electrones en lugar de [[fotón|fotones]], permite ampliar hasta 500.000 veces los objetos. Los efectos [[física cuántica|cuánticos]] del electrón son la base del microscopio de [[efecto túnel]], que permite estudiar la materia a escala atómica. Los haces de electrones se utilizan en [[soldadura]]s.
== Los electrones y la teoría ==
En la teoría relativista el electrón se consideró una partícula cuasipuntual, ya que la consideración de que fuera puntual conducía a diversas singularidades. La teoría del [[radio clásico del eléctrón]] trataba de explicar la masa del electrón como un efecto inercial de la energía contenida en el campo gravitatorio del electrón. Dicho radio es una cantidad finita de difícil interpretación, si el electrón no es puntual entonces cuando es acelerado en un campo electromagnético unas partes del electrón debían ser aceleradas en mayor proporción que otras, o empezar a moverse antes, lo cual sugería que la forma del electrón debía cambiar, pero entonces la idea de interpretar la masa como asociada al campo no funcionaba bien. Esa y otras inconsistencias como el efecto de influencia causal del futuro en la expresión de la fuerza<ref>[http://en.wikipedia.org/wiki/Abraham%E2%80%93Lorentz%E2%80%93Dirac_force Abraham–Lorentz force]</ref> revelaron que los modelos no-cuánticos del electrón eran inadecuados.
En la [[mecánica cuántica]], un electrón en un campo electromagnético es descrito por la [[ecuación de Dirac]], mientras que el comportamiento colectivo de los electrones viene descrito por la [[estadística de Fermi-Dirac]]. En el [[Modelo estándar de física de partículas|modelo estándar]] de la [[física de partículas]] forma un doblete con el [[neutrino]], dado que ambos interaccionan de [[modelo electrodébil|forma débil]]. En la naturaleza existen además otros dos "electrones masivos", el [[muón]] y el [[tauón]], con propiedades similares al mismo aunque sin embargo son partículas diferentes, que tienen una corta existencia y se desintegran muy rápidamente.
El equivalente al electrón en la [[antimateria]], su [[antipartícula]], es el [[positrón]], que tiene la misma cantidad de carga eléctrica que el electrón pero positiva. El espín y la masa son iguales en el electrón y el positrón. Cuando un electrón y un positrón colisionan, tiene lugar la [[aniquilación positrón-electrón|aniquilación mutua]], originándose dos fotones de [[rayos gamma]] con una energía de 0,500 M[[Electrón-voltio|eV]] cada uno.
Los electrones son un elemento clave en el [[radiación electromagnética|electromagnetismo]], una teoría que es adecuada desde un punto de vista clásico, aplicable a sistemas [[nivel macroscópico|macroscópicos]].
== Véase también ==
| |||