Il 27 gennaio 1897 il fisico britannico Joseph Thompson scopre l'esistenza dell'elettrone.
Oggi parlare di elettroni è quasi una cosa scontata. Nelle scuole superiori gli studenti li disegnano sulla lavagna e ne studiano la carica e la massa. Nel frattempo, nei laboratori di mezzo mondo gli scienziati sono al lavoro per spaccarli in due e studiare le quasiparticelle risultanti. Ma 120 anni fa, quando il fisico inglese Joseph John Thomson annunciò di aver trovato un corpuscolo subatomico, la comunità scientifica lo guardò come se fosse un folle. Già, perché scoprire una particella che nessuno aveva mai visto prima ti mette addosso una certa tensione.
Il giovane JJ era nato nel 1856 a Cheetham Hill, vicino Manchester, e come tutti i grandi della scienza dimostrò fin da subito di avere una mente brillante. Accantonata l’idea di diventare un ingegnere, Thomson si laureò in matematica nel 1883 e bruciò le tappe diventando professore a Cambridge nel 1884. Con una carriera così, non sorprende che la comunità scientifica gli abbia assegnato il premio Nobel nel 1906. Il motivo? I suoi grandi meriti nello studio teorico e sperimentale delle correnti elettriche nei gas.
È il caso di fare un passo indietro per capire come abbia fatto JJ a dimostrare l’esistenza degli elettroni. Lo scienziato era rimasto folgorato dagli esperimenti condotti sui raggi catodici generati all’interno dei tubi di Crookes. Questi ultimi sono dei cilindri di vetro quasi sottovuoto dove la corrente elettrica circola generando fasci di luce visibile. Applicando dei campi magnetici, gli scienziati potevano deviare i raggi e dedurre la natura delle particelle, ma dai primi calcoli diffusi dal fisico Arthur Schuster risultava che la loro massa era mille volte inferiore rispetto a quella dell’ atomo di idrogeno.
I calcoli di Schuster vennero considerati errati dato che, alla fine del XIX secolo, la scienza pensava ancora che gli atomi fossero particelle indivisibili alla base di tutta la materia. L’esistenza di un’entità mille volte più leggera era un vero paradosso. Ma non per Thomson, che il 30 aprile 1897 si decise a presentare la propria teoria sui raggi catodici in occasione di una discussione pubblica presso la Royal Institution.
Secondo il fisico inglese, i risultati di Schuster non erano affatto errati: riproducendo l’esperimento del tubo catodico, Thomson fu in grado di dimostrare che effettivamente esistevano delle particelle con così poca massa che generavano una corrente di carica negativa. Per di più, la natura della corrente catodica restava inalterata a prescindere dal tipo di atomi utilizzati nel tubo.
In un primo momento, l’insistenza di Thomson su quell’argomento venne considerata quasi come un capriccio intorno a un fenomeno che la maggior parte degli scienziati considerava di scarso interesse. Per fortuna il fisico inglese – che nel frattempo si era costruito una fama solida e inattaccabile – riuscì a fare breccia nello scetticismo e dimostrare che l’atomo non era affatto indivisibile e che esistevano dei corpuscoli ben più piccoli in grado di generare una corrente elettrica. Il premio Nobel se lo è davvero meritato.
Joseph Thomson muore il 30 agosto 1940. Il suo corpo riposa nell'abbazia di Westminster, accanto a quello di Isaac Newton.
Oggi sappiamo che l'atomo è composto principalmente da tre tipologie di particelle subatomiche (cioè di dimensioni minori dell'atomo): i protoni, i neutroni e gli elettroni.
i protoni (carichi positivamente) e i neutroni (privi di carica) formano il "nucleo" (carico positivamente); protoni e neutroni sono detti quindi "nucleoni";
gli elettroni (carichi negativamente) sono presenti nello stesso numero dei protoni e ruotano attorno al nucleo senza seguire un'orbita precisa (l'elettrone si dice quindi "delocalizzato"), rimanendo confinati all'interno degli orbitali (o "livelli energetici").
In proporzione, se il nucleo atomico fosse grande quanto una mela, gli elettroni gli ruoterebbero attorno ad una distanza pari a circa un chilometro; un nucleone ha massa quasi 1800 volte superiore a quella di un elettrone.
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