¿Qué tienen un antiguo filósofo griego
y un cuáquero del siglo XIX
en común con los científicos ganadores del Premio Nobel?
A pesar de que les separan más de 2400 años de historia,
cada uno de ellos contribuyó a responder la eterna pregunta:
¿De qué están hechas las cosas?
Alrededor de 440 a. C. Demócrito propuso por primera vez
que todo en el mundo se compone de partículas minúsculas
rodeadas de espacio vacío.
E incluso especuló que varían en tamaño y forma
dependiendo de la sustancia que las componen.
Él llamó a estas partículas "atómicas" del adjetivo griego "indivisible".
Sus ideas contradecían las de los filósofos más populares de su época.
Aristóteles, por ejemplo, no estuvo de acuerdo en absoluto
y afirmó que la materia estaba compuesta de cuatro elementos:
tierra, aire, agua y fuego,
y muchos futuros científicos siguieron el ejemplo.
Los átomos se mantuvieron casi olvidados hasta 1808,
cuando un maestro cuáquero, John Dalton, desafió la teoría aristotélica.
Mientras que el atomismo de Demócrito era puramente teórico,
Dalton demostró que las sustancias comunes se descomponen en los mismos elementos
y en las mismas proporciones siempre.
Concluyó que los diversos compuestos
eran combinaciones de átomos de diferentes elementos,
cada uno de un tamaño y masa en particular
que no podía ser creado, ni destruido.
Aunque recibió muchos honores por su trabajo,
como cuáquero, Dalton vivió modestamente toda su vida.
La teoría atómica sería aceptada por la comunidad científica,
pero el siguiente gran avance
no llegaría hasta casi un siglo después
con el descubrimiento del electrón en 1897 por el físico J.J. Thompson.
En su modelo de átomo llamado "el de la galleta de chocolate",
lo presentó como una esfera recubierta uniformemente de materia positiva
y rellena de electrones con carga negativa.
Thompson ganó el Premio Nobel en 1906 por su descubrimiento del electrón,
pero su modelo atómico no duró mucho.
Esto se debió a que tuvo unos alumnos brillantes
incluyendo un tal Ernest Rutherford,
quien sería conocido como el padre de la era nuclear.
Al estudiar los efectos de los rayos X sobre los gases,
Rutherford decidió analizar los átomos más detalladamente
disparando pequeñas partículas alfa con carga positiva a una lámina de oro.
En el modelo de Thompson,
la carga positiva dispersada por el átomo
no era suficiente para desviar las partículas en un mismo lugar.
El efecto creado era similar al de unas pelotas de tenis
perforando una pantalla de papel fino:
mientras que la mayoría de las partículas la atravesaba,
algunas rebotaban,
lo que sugirió que la lámina era más bien como una malla gruesa y trenzada.
Rutherford concluyó que los átomos consistían en gran parte de espacio vacío
con solo unos pocos electrones,
mientras que la mayor parte de su masa se concentraba en el centro,
que llamó núcleo.
Las partículas alfa pasaban por las brechas
pero el núcleo denso, con carga positiva las rebotaba.
Aún así, la teoría atómica no estaba del todo completa.
En 1913, otro estudiante de Thompson, llamado Niels Bohr,
amplió el modelo nuclear de Rutherford.
Basándose en trabajos anteriores de Max Planck y Albert Einstein,
estipuló que los electrones giran alrededor del núcleo
a los mismos niveles de energía y distancias
y que son capaces de saltar de un nivel a otro, sin que exista espacio entre estos.
El modelo planetario de Bohr llamó la atención
pero pronto, también se encontró con algunas complicaciones.
Se demostró que en lugar de ser simples partículas discretas,
los electrones se comportaban a la vez como ondas,
y no estaban limitados a un cierto punto en el espacio.
Al formular su famoso principio de incertidumbre,
Werner Heisenberg demostró que era imposible determinar
ni la posición ni la velocidad exacta de los electrones
mientras se movían alrededor de un átomo.
La idea de que los electrones no tienen asignado un lugar fijo
sino que funcionan dentro de un rango de posibles ubicaciones
dio lugar al modelo cuántico actual del átomo.
Una teoría fascinante que propone una nueva serie de complejidades
cuyas consecuencias aún no se han comprendido plenamente.
A pesar de que los atómos cambian constantemente
el hecho básico de los átomos permanece.
Así que celebramos el triunfo de la teoría atómica
con algunos fuegos artificiales.
Los electrones que circundan un átomo se mueven entre los niveles de energía,
y al hacerlo, absorben o liberan energía en forma de ondas de luz específicas
creando todos los maravillosos colores que vemos.
Y podemos imaginar que Demócrito está mirando desde algún lugar,
satisfecho de que, después de más de 2000 años,
resulta haber estado en lo cierto.