Ernest Rutherford es una de las grandes figuras de la Ciencia. Quizá más importante que sus propios descubrimientos fue el fantástico legado de científicos que formó en esa gloriosa época de la Física que va desde el último cuarto del siglo XIX al primer cuarto del siglo XX. Ser capaz de estar en la élite del conocimiento científico y a la par, poder transmitir dicho conocimiento al grueso de la sociedad, es algo realmente encomiable. Y en ese aspecto Rutherford también era un as.
1- Como has podido leer J.J. Thomson fue profesor de Rutherford, que a su vez fue profesor de Hans Geiger. ¿Cómo valoras el hecho de que los investigadores científicos formen a los estudiantes? Investiga qué ocurre en las Facultades de Ciencia españolas.
Pensamos que el hecho de que los investigadores científicos formen a los estudiantes es bastante beneficioso debido a que así el investigador puede transmitir toda su sabiduría a los jóvenes de forma que estos puedan aprenderlo, desarrollarlo e inventar cosas nuevas. Como podemos comprobar un científico que sea profesor es lo mejor ya que puede crear nuevas formas de pensar y un gran aprendizaje.Debido a que Rutherford era un gran estudiante con bastantes conocimientos intelectuales seguramente J.J Thomson aprendió también mucho de él. Por otra parte pensamos que Rutherford hizo muy bien en dar clases a Geiger en la Universidad de Manchester. Además juntos lograron numerosos trabajos y hipótesis. Geiger inventó el contador de Geiger (instrumento que mide la radioactividad).
2-En palabras de Rutherford, "toda ciencia, o es Física, o es coleccionismo de sellos". En 1908, le otorgaron el premio Nobel de Química. Su reacción fue realmente muy curiosa: "He cambiado muchas veces en mi vida, pero nunca de manera tan brusca como en esta metamorfosis de físico a químico". La física y la química son dos ramas totalmente distintas.La física es la ciencia que estudia las propiedades de la materia, la energía, el tiempo, el espacio y sus interacciones (fuerza). La física estudia por lo tanto un amplio rango de campos y fenómenos naturales, desde las partículas subatómicas hasta la formación y evolución del Universo así como multitud de fenómenos naturales cotidianos. La química es una ciencia experimental que estudia la estructura, propiedades y transformaciones de la materia a partir de su composición atómica. Creo que en la primera frase Rutherford quería decir que la única ciencia pura, por así decirlo era la física y que las demás no eran importante eran de coleccionista, aspirantes, etc.
A Rutherford le entregaron el premio Nobel de Química ya que dictó un modelo de átomo, con el que probó la existencia del núcleo atómico, en el que se reúne toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo. En física no realizó avances tan importantes, en cambio este descubrimiento del núcleo si que lo fué y pertenecía a la rama de química.
3-Investiga sobre la biografía de Nikola Tesla. ¿Cuáles fueron sus principales aportaciones a la Física? ¿Qué disputas científicas mantuvo con Edison y Marconi? Te recomendamos una película: EL TRUCO FINAL. El argumento de esta película describe muy bien la mezcla de magia y ciencia que se vivía en el final del siglo XIX y principios del XX.Trabajo opcional para subir nota: Realiza una línea de tiempo con los principales hechos científicos de este periodo.
-Nikola Tesla fue un ingeniero mecánico, ingeniero electricista, inventor y físico. Nació en Croacia en 1856, aunque es de origen serbio.Estudió en las universidades de Graz (Austria) y Praga. Después de haber trabajado en varias industrias eléctricas en París y en Budapest, se trasladó a Estados Unidos (1882), donde trabajó a las órdenes de Thomas A. Edison, entonces partidario de la corriente eléctrica continua.
Las aportaciones de Tesla fueron:La bobina , el radiotransmisor la corriente alterna de alta frecuenciaty la transmisión inalámbrica de energía.
Las disputas que tenía con Edison ocurren porque él quería mostrar la superioridad de la Corriente Alterna sobre la Corriente Continua de Edison. La disputa que tuvo con Marconi, fue que a Marconi le denegaron una patente diciendo que era una copia de la de Tesla, y desde ese momento estuvieron enfrentados, ya que Marconi decía que eso no era cierto.
4- A lo largo del capítulo se suceden las descripciones sobre el descubrimiento de distintos fenómenos físicos (que puedes y debes añadir en la línea de tiempo) que serán cruciales en el desarrollo de la sociedad del siglo XX y que siguen muy relevantes en la actualidad. Responde brevemente (básate sólo en el libro para este punto, excepto en los enlaces señalados) a la siguiente serie de preguntas (haciendo referencia a los científicos implicados):
4a) Diferencia entre la fluorescencia de la fosforescencia:
La fluorescencia y la fosforescencia son dos clases de luminiscencia. La fluorescencia es una propiedad del mineral fluorescente, mientras que la fosforescencia es una propiedad del mineral fosforescente. La diferencia entre ellas es su composición (átomos de fósforo y átomos de flúor) y sobre todo que la fluorescencia produce una luz azulada cuando recibe radiación externa, mientras que la fosforescencia emite una luz verdosa que se mantiene aunque no haya radiación externa.
4b) ¿Qué son los Rayos X? ¿Cómo se descubrieron?
Son radiaciones electromagnéticas capaces de traspasar ciertas sustancias para ver su interior. Son bastantes utilizados habitualmente para la medicina (para observar los huesos). Con lo rayos X se consigue imágenes del elementos de forma nítida (en el caso de la piel parece que se vuelve transparente). Fueron descubiertos por Wilhem Conrad Rödgen al analizar las radiaciones que emitía un tubo de rayos catódicos y se dio rápidamente cuenta de que estas radiaciones podían atravesar un montón de elementos, también metales.
4c) ¿Qué es la Radiactividad? ¿Cómo fue descubierta?
La radioactividad es la emisión de energía por la desintegración de núcleos de átomos inexistentes. Algunos elementos son naturalmente radioactivos mientras que otros se vuelven radiactivos, después de ser bombardeados con neutrones o con otras partículas. Rutherford, con la ayuda de Frederik Soody, descubrieron que se tres tipos de emisiones durante este proceso de descomposición: alfa (átomos de helio), beta (electrones) y gamma (radiación electromagnética muy potente
4d) ¿Por qué fueron importantes las aportaciones del matrimonio Curie y de Rutherford al trabajo de Becquerel?
Fueron unas aportaciones con gran rango de importancia y desivas , ya que Becquerel descubrió la radioactividad gracias a ellos que se la explicaron con exactitud y gracias a Rutherford debido a que consiguió clasificarlos en tres tipos distintos.
4e) ¿Qué son las radiaciones alfa, beta y gamma? Ordénalas energéticamente.
Alfa, beta y gamma son tres tipos de emisiones en las que se descompone la radioactividad. Esto sucede, como ya hemos citado antes, cuando se descompone un átomopesado mediante un radiación
Alfa: Son átomos de helio. Se caracterizan por su poca penetración, baja frecuencia y una longitud de onda muy alta
Beta: Son electrones. Se caracterizan poco media penetración, media frecuencia y una longitud de onda media.
Gamma: Es una radiación electromagnética potente. Posee uan penetración alta, alta frecuencia y una corta longitud de onda.
4f) ¿Qué es la ley de desintegración atómica? ¿Por qué sirve como método de datación geológica? Trabajo opcional: Investiga sobre el carbono-14
La ley de desintegración atómica es el ritmo con el que se desintegran los elementos radiactivos Determina que la vida media de los átomos puede ser muy muy escasa. La ley de desintegración átomica puede predecir la velocidad de desintegración para luego ser medida.
El carbono 14 es un isótopo del carbono. Este elemento tiene 8 neutrones (el carbono tiene 6). Como consecuencia de un exceso de átomos de nitrógenos es producido de forma continua en la atmósfera por neutrones cósmicos.Debido a que es bastante inestable se encuentra aveces unido al dióxido de carbono.
Es un instrumento que mide la radioactividad de un objeto . El sensor es un tubo lleno de gas (habitualmente helio, neón o argón) que conduce la electricidad cuando una partículas hace al gas conductor temporalmente. El tubo amplia la conducción y propulsa un pulso de corriente
5- En 1911 se realizó en Manchester una experiencia encaminada a corroborar el modelo atómico de Thomson. Fué llevada a cabo por Geiger, Marsden y Rutherford, y consistía en bombardear con partículas alfa (núcleos del gas helio) una fina lámina de metal. El resultado esperado era que las partículas alfa atravesasen la fina lámina sin apenas desviarse. Para observar el lugar de choque de la partícula colocaron, detrás y a los lados de la lámina metálica, una pantalla fosforescente.
Las partículas alfa tienen carga eléctrica positiva, y serían atraídas por las cargas negativas y repelidas por las cargas positivas. Sin embargo, como en el modelo atómico de Thomson las cargas positivas y negativas estaban distribuídas uniformemente, la esfera debía ser eléctricamente neutra, y las partículas alfa pasarían a través de la lámina sin desviarse.
Sin embargo, los resultados fueron sorprendentes. Tal y como esperaban, la mayor parte de las partículas atravesó la lámina sin desviarse. Pero algunas sufrieron desviaciones grandes y, lo más importante, un pequeño número de partículas rebotó hacia atrás. La mica estaba hecha de átomos de carga eléctrica positiva con electrones. Desde el punto de vista eléctrico, los átomos no tenían porqué desviar la partícula alfa.
El experimento se realizó primero con mica que es muy gruesa, es por eso que dificulto el experimento ya que como las partículas alfa era tan grandes, deterioró la mica.Al realizarlo con pan de oro, el experimento salió mejor ya que éste es menos grueso(era uno de los elementos de la época que se podía hacer en láminas más finas) y las partículas alfa si pudieron atravesar el pan de oro. Y al realizarlo con platino los resultados obtenidos fueron asombrosos ya que al ser el platino tan fino, las partículas alfa pudieron atravesar el platino con mucha facilidad.
La frase: "Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara". Rutherford quiso hacer una comparación, al decir que las partículas alfa, que en un principio se creyeron extremadamente potentes, haciéndolas chocar contra una lámina de platino tan fina que parecía carecer de todo tipo de resistencia, sin embargo, rebotaban en ella.
En esta comparación tan llamativa, Rutherford compara la hoja de papel con la lámina de platino, y las partículas alfa con un obús naval.
6- Describe el modelo de Rutherford y sus limitaciones.Para Ernest Rutherford, el átomo era un sistema planetario de electrones girando alrededor de un núcleo atómico pesado y con carga eléctrica positiva.
El módelo atómico de Rutherford puede resumirse de la siguiente manera:
- El átomo posee un núcleo central pequeño, con carga eléctrica positiva, que contiene casi toda la masa del átomo.
- Los electrones giran a grandes distancias alrededor del núcleo en órbitas circulares.
- La suma de las cargas eléctricas negativas de los electrones debe ser igual a la carga positiva del núcleo, ya que el átomo es eléctricamente neutro.
Rutherford no solo dio una idea de cómo estaba organizado un átomo, sino que también calculó cuidadosamente su tamaño (un diámetro del orden de 10-10 m) y el de su núcleo (un diámetro del orden de 10-14m). El hecho de que el núcleo tenga un diámetro unas diez mil veces menor que el átomo supone una gran cantidad de espacio vacío en la organización atómica de la materia.
A Rutherford se le considera el padre de la interacción ya que gracias a él sabemos que gracias a la interacción nuclear fuerte la fuerza hace que los núcleos permanezcan unidos.
Existen 4 tipos de interacciones fundamentales: interacción nuclear fuerte, interacción nuclear débil, interacción electromagnética e interacción gravitatoria.
La gravitatoria es la fuerza de atracción que un trozo de materia ejerce sobre otro, y afecta a todos los cuerpos. La gravedad es una fuerza muy débil y de un sólo sentido, pero de alcance infinito.
La fuerza electromagnética afecta a los cuerpos eléctricamente cargados, y es la fuerza involucrada en las transformaciones físicas y químicas de átomos y moléculas. Es mucho más intensa que la fuerza gravitatoria, tiene dos sentidos (positivo y negativo) y su alcance es infinito.
La fuerza o interacción nuclear fuerte es la que mantiene unidos los componentes de los núcleos atómicos, y actúa indistintamente entre dos nucleones cualesquiera, protones o neutrones. Su alcance es del orden de las dimensiones nucleares, pero es más intensa que la fuerza electromagnética.
La fuerza o interacción nuclear débil es la responsable de la desintegración beta de los neutrones; los neutrinos son sensibles únicamente a este tipo de interacción. Su intensidad es menor que la de la fuerza electromagnética y su alcance es aún menor que el de la interacción nuclear fuerte.
7- Crea tu propio "escudo científico" (buscando tu propio lema científico) tal y como hizo Rutherford al ser nombrado barón.Rutherford es una de las grandes figuras de la Ciencia. Quizá más importante que sus propios descubrimientos fue el fantástico legado de científicos que formó en esa gloriosa época de la Física que va desde el último cuarto del siglo XIX al primer cuarto del siglo XX. Ser capaz de estar en la élite del conocimiento científico y a la par, poder transmitir dicho conocimiento al grueso de la sociedad, es algo realmente encomiable. Y en ese aspecto Rutherford también era un as. Seguramente esta actitud divulgativa de la Ciencia tenga mucho que ver, como habéis podido leer en el capítulo, con sus orígenes en una muy lejana (física y socialmente) colonia (recordad que nació en pleno siglo XIX). Rutherford trataba de acercar la Ciencia al ciudadano medio de su época quitándole el "misticismo" en el que le envuelve su proceder experimental y matemático. Vosotros, como alumnos de la asignatura de Física y Química, tenéis la obligación de empaparos de ese "misticismo", sois iniciados en el arte de conocer los métodos experimentales y matemáticos de estas maravillosas ciencias que dan respuestas a base de originar nuevas preguntas.
Quizá alguna vez habéis tenido la sensación de vivir en una "sociedad mágica": doy a un botón y se enciende la TV, mantengo contactos instantáneos con el resto del mundo sin importar la distancia, tengo toda la música a un solo clic; pero no soy capaz de entender cómo funcionan esos aparatos. Es como si una "secta tecnológica" dirigiera mi vida. Pues bien, si sigues estudiando estas maravillosas ciencias, algún día llegarás a estar capacitado para formar parte de esa "secta", y quizá, con un poco de suerte, seas de los que piensa como Rutherford (sin menospreciar a los camareros): "Si le explicas a un camarero lo que estás haciendo y no lo entiende, lo pobre no es el camarero, sino lo que estás haciendo".
Lema científico:
“La paciencia es la madre de la ciencia”
