Hace 120 años Lorentz predijo la existencia (teórica) del electrón

Hendrik A. Lorentz / Fuente.

¿Quién descubrió el electrón? Hace 120 años, en 1892, Hendrik A. Lorentz introdujo la hipótesis de la existencia de “partículas cargadas” portadoras de la carga eléctrica de la materia y responsables de la electricidad. Las ideas teóricas sobre el “electrón” de Lorentz fueron confirmadas por el descubrimiento experimental de Joseph J. Thomson en 1897. El nombre de “electrón” es posterior; Lorentz bautizó en 1895 como “iones” a sus partículas cargadas, que no se llamaron “electrones” hasta 1899 (por lo que Thomson descubrió los “iones” de Lorentz).

La “teoría del electrón” de Lorentz nació en “La théorie électromagnétique de Maxwell et son application aux corps mouvants” [versión escaneada gratis], donde Lorentz aplicó la teoría electromagnética de Maxwell a una carga en movimiento en un campo electromagnético, introduciendo la ahora llamada fuerza de Lorentz. Sus ideas eran profundas y conducían a una teoría de toda la realidad. Esta teoría incluía un éter estacionario (cuyas vibraciones transversales sustentaban el campo electromagnético) y la materia ordinaria formada por moléculas que contenían “partículas cargadas” fundamentales. La teoría de Lorentz explicaba la masa del electrón como consecuencia de su carga eléctrica. Un electrón en movimiento a través del éter genera campos electromagnéticos que provocan una resistencia al paso del electrón que Lorentz interpretaba como la inercia (la masa). Esta provocativa idea recuerda al mecanismo de Higgs, aunque no tiene nada que ver, obviamente.

La hipótesis de Lorentz sobre la existencia del electrón era arriesgada entonces, pero fue fundamental para el desarrollo posterior de la teoría de la relatividad, pues conectaba el electromagnetismo de Maxwell y la mecánica de Newton a través de las ahora llamadas transformaciones de Lorentz (que introdujo en 1895). El trabajo matemático de Lorentz (y de Henri Poincaré) en la teoría del electrón fue fundamental para inspirar las ideas de la relatividad (especial) en Albert Einstein. Nos lo cuenta Frank Wilczek, “Happy Birthday, Electron,” Scientific American, May 21, 2012. Para los aficionados a la historia (no muy técnica), recomiendo Kenneth F. Schaffner,”The Lorentz Electron Theory of Relativity,” American Journal of Physics 37: 498-513, 1969. Para los que prefieran algo más técnico, recomiendo Theodore Arabatzis, “Rethinking the ‘Discovery’ of the Electron,” Stud. Hist. Phil. Mod. Phys. 21: 405-435, 1996 [copia pdf gratis]. Más información sobre “Hendrik Antoon Lorentz,” Complete Dictionary of Scientific Biography, 2008.

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4 pensamientos en “Hace 120 años Lorentz predijo la existencia (teórica) del electrón

  1. ¿Qué fue de George Johnstone Stoney?

    1874:
    “And, finally, Nature presents us, in the phenomenon of electrolysis, with a single definite quantity of electricity which is independent of the particular bodies acted on. To make this clear I shall express `Faraday’s Law’ in the following terms, which, as I shall show, will give it precision, viz.:– For each chemical bond which is ruptured within an electrolyte a certain quantity of electricity traverses the electrolyte which is the same in all cases. This definite quantity of electricity I shall call Er. If we make this our unit quantity of electricity, we shall probably have made a very important step in our study of molecular phenomena.”

    1894:
    “In this paper an estimate was made of the actual amount of this most remarkable fundamental unit of electricity, for which I have since ventured to suggest the name electron. According to this determination the electron = a twentiethot (that is 10¯20) of the quantity of electricity which was at that time called the ampere, viz: the quantity of electricity which passes each second in a current of one ampere, using this term here in its modern acceptation. This quantity of electricity is the same as three eleventhets (3 x 10¯11) of the C.G.S. electrostatic unit of quantity.”

    Fuente para ambas citas: http://www.chemteam.info/Chem-History/Stoney-1894.html
    Más: http://www.jstor.org/discover/10.2307/531468?uid=3737952&uid=2&uid=4&sid=56222900083

    Se cumplen 120 años de la “teoría del electrón” de Lorentz que, como puede verse por esas citas (y más, Helmhollz también trabajó en ello en 1881), ya tenía un soporte experimental indirecto; el directo lo dio J.J. Thomson. Al electrón se le relacionaba ya con los espectros atómicos en 1891. De nuevo Stoney, misma fuente:

    Finally, in 1891 (see Transactions of the Royal Dublin Society, vol. iv, p. 583), I called attention to the fact, which Professor Ebert appears also to have noticed in 1893 (see footnote on p. 335 of the September number of the Phil. Mag.), that the motions going on within each molecule or chemical atom cause these electrons to be waved about in the luminiferous aether, and that in this constrained motion of the electrons the distinctive spectrum of each kind of gas seems to originate : since lines in the spectrum will be furnished by each term of the Fourier’s series which represents the special motion of each electron (see Transactions of the Royal Dublin Society, vol. iv. 1891, p. 585).”

    • Gracias, César.

      Por cierto, el artículo del historiador de la ciencia Theodore Arabatzis [copia pdf gratis] discute en detalle la cuestión que planteas, cuándo se puede afirmar que un teórico descubre algo como el electrón, discutiendo en detalle este caso.

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