Mestre de mestres

Ara que els diaris comencen a parlar del “bossó de Higgs”, certament sense donar massa explicacions planeres, potser hauríem de pensar, ja que la troballa té just 100 anys, en consolidar els graons inferiors de l’escala del coneixement. Posant a l’abast de tothom el concepte d’àtom que, fa un segle, va proposar i demostrar Rutherford.

Tot i haver avançat molt en aquest camp, el tema de la comprensió del àtom segueix resultant difícil més enllà del estereotip de considerar-lo una mena de sistema solar en petit. Un concepte que, diguem-ho clar, tampoc s’entén tan bé com caldria. Fruit, en ambdós casos, de l’impossibilitat d’observació directa.
Un enigma difícil
Tots hem fet algun cop allioli. I arriba un moment en què l’all queda reduït a polpa, absolutament líquida, on és difícil reconèixer l’estructura de l’all. Però si n’agafem una mica i el duem a la boca, no dubtarem ni un moment que allò és all.
Durant molts segles, els científics estaven presoners d’aquesta idea. Per ells, la matèria es podia anar dividint en bocins més petits cada cop, però només fins un límit a partir del qual, aquella partícula que ja els grecs havien anomenat àtom, no es podia dividir.
Però el 1896, Henri Becquerel havia descobert que l’urani emetia unes radiacions desconegudes i espontànies, en principi no interpretables com a elèctriques. I aquí és on Ernest Rutherford, aquell científic d’origen neozelandès, provinent de Cambridge i catedràtic de Física de la universitat de Montreal, es comença a interessar pel tema. I estudiant aquelles radiacions desconegudes, descobreix que són de diversos tipus. Algunes energètiques i, per tant assimilables a les radiacions electromagnètiques, però altres amb clars indicis de tenir massa i, per tant, de correspondre a porcions de matèria que, en cap cas tenen les característiques del material de partida. Un fet només explicable des d’una teoria revolucionària. Aquelles partícules límit, indivisibles segons la ciència d’aquell moment, estan formades per unitats menors que habitualment romanen juntes però que, en certs materials i sota certes condicions, es poden separar.
Una idea que molts dels seus col·legues, inclòs el matrimoni Curie, rebutgen tot i haver constatat que el material radioactiu perd, inexplicablement, pes amb el pas del temps.
Rutherford, a més, demostra que aquell fenomen no és explicable en base als principis de la física i química del moment. Ni els canvis de pressió, ni la temperatura o les reaccions químiques del material l’afecten. Per tant, ha de ser alguna propietat intrínseca de la matèria, derivada de l’estructura de la partícula.
Una solució poc satisfactòria
Lenta però implacablement, es va obrint camí l’idea d’un àtom no homogeni format per unitats diferents. L’estudi de les emissions dels materials radioactius fa pensar que estan constituïdes justament per aquestes unitats. I, per tant, com que quan es fan passar per un camp magnètic, unes de desvien cap al pol positiu, altres cap al pol negatiu i unes terceres no es desvien, els físics conclouen que dins d’aquest àtom complex, hi ha d’haver un mínim de tres tipus de partícules. Les de càrrega negativa (atretes pel pol positiu), les de càrrega positiva (atretes pel negatiu) i les que no tenen càrrega i que, per tant, passen pel camp magnètic sense ser alterades. Tres tipus de partícules mantingudes unides no se sap com però que es distribueixen de forma caòtica, com unes boles dins d’una bossa comú. Una bossa que en la majoria d’àtoms, sembla aleshores, es manté tancada però que en els elements radioactius, es trenca. Alliberant energia, molta energia. Perquè, ja en els primers estudis, Rutherford alerta sobre l’immensa quantitat d’energia que s’allibera en relació a la petita part de massa que es desintegra, apuntant el procés com a causa del manteniment del Sol com a font d’energia, i com a coadjuvant des de l’interior del manteniment de la temperatura de la terra.
Afinant l’idea
Rutherford torna a canviar d’aires. El 1907 va a Manchester a treballar al costat de Hans Geiger, interessat també en el fenomen de la radioactivitat. De fet, amb ell construirà el popular comptador. Però la seva principal preocupació és explicar millor la radioactivitat (per la que el 1908 li donen un premi Nobel, el de química, que l’incomoda ja que ell es considera físic) i polir el model d’àtom que no li acaba de fer el pes. I ho aconseguirà amb un experiment d’una senzillesa i elegància sorprenents. Es tracta de bombardejar amb feixos de partícules radioactives una làmina d’or i recollir les alteracions de la seva trajectòria en una placa fotogràfica. La constatació que algunes partícules alfa (les més grosses) es desviaven més de 90º el porta a la conclusió que el que han fet és rebotar, no ser desviades. I, per tant, que en determinats punts d’aquell àtom, la concentració de materials és més alta que en altres. I planteja el model d’àtom que avui tenim encara per bo. Amb un nucli petit on es concentren les unitats de càrrega positiva i sense càrrega (el lloc on es donen els rebots), i un entorn més o menys gran on es concentren i desplacen les unitats de càrrega negativa i que és fàcilment travessat per les radiacions.
Un model que, durant 100 anys, ha servit per fer avançar la física. Ara, com l’anterior, sembla haver tocat sostre. En espera d’un nou Rutherford que el capgiri o millori.