Por Marcelo Gléiser
publicado n/a Radio Pública Nacional
Los antiguos filósofos griegos e indios que dedujeron por primera vez que la materia estaba hecha de diminutos fragmentos de materia no creerían que ahora, más de 25 siglos después, podemos verlos.
Como era de esperar, los átomos modernos son completamente diferentes de sus contrapartes antiguas, ya que no son indivisibles, sino que tienen dos electrones que orbitan alrededor de un núcleo cargado positivamente. Sin embargo, visualizar estas diminutas estructuras ha seguido siendo un desafío desde que surgió la idea en los tiempos modernos, a principios del siglo XX.
En verdad, muchos investigadores de la época notaron que los átomos realmente existían, es decir, eran parte de la realidad, porque no podíamos verlos. ¿Cómo podemos saber si algo existe si no podemos tener pruebas concretas? Boa pregunta, más que seguro que depende del estado de la tecnología en ese momento. Suponiendo, por supuesto, que la entidad pueda ser estudiada experimentalmente de una manera menos indirecta sin violar ninguna ley de su naturaleza.
En 2013, un equipo de físicos holandeses dirigido por Aneta Stodolna pudo visualizar La elusiva función de onda del electrón en un átomo de hidrógeno. O el hidrógeno, el elemento químico más simple, tiene un solo electrón que orbita alrededor de un solo protón en el núcleo. La teoría de la mecánica cuántica predice que el electrón debe ocupar «orbitales», una especie de capa esférica alrededor del protón, donde puede encontrarse con cierta probabilidad. La función de onda es el objeto matemático que utilizamos para calcular esta probabilidad de encontrar un electrón aquí o allá cuando medimos su posición.
Como podemos ver, la teoría predice que estás orbitando alrededor de una hermosa y compleja estructura similar a una cebolla con espacios entre las capas, lugares donde no se puede encontrar el electrón. Las imágenes de Stodolna, utilizando una técnica llamada microscopía de fotoionización, pueden construir un mapa visual de estas órbitas que coincide bastante con la teoría. Nadie dudaba de que la física cuántica tenía razón, pero hay que ver para creer, como decía o dictaba.
Igualmente sorprendente, un grupo de investigadores de la Universidad de California, Berkeley, Visualicé una reacción química. átomo a átomo, mostrando no sólo cómo se reorganizan los átomos en reacción, sino también los enlaces químicos entre ellos, como puentes que los unen, como un pequeño ensamblaje de construcción Erector.
La visualización de estas reacciones permite a los investigadores tener un control mucho más conveniente de la dinámica de las reacciones químicas, lo cual es muy importante en las aplicaciones, donde se proyectan nuevas moléculas y materiales.
Más que eso, las técnicas justifican el poder de la imaginación humana. Los átomos y las moléculas forman parte de la caja de herramientas de la física y la química, y sus reacciones y estructuras se deducen teóricamente y mediante ingeniosos experimentos y técnicas espectroscópicas. (Para estudiar los tipos de luz visual y otros tipos de radiación electromagnética que emiten y absorben los átomos cuando se ven afectados o afectadas, por ejemplo, o durante reacciones y colisiones).
Durante las primeras décadas del siglo XX, se desarrolló un nuevo tipo de física, la física cuántica, con solo evidencia teórica y experimental indirecta de la existencia de estas estructuras. No tenemos ninguna duda de que estivessem allí, ya que la teoría se explicó tan bien como los experimentos, pero no estamos seguros de dos detalles. Ahora somos nuestros. Los estudiantes pueden hojear los libros de texto y sentir esas órbitas atómicas y enlaces moleculares con la confianza de alguien que sabe que no somos solo ideas o conceptos, sino entidades reales que nos hacen todos los demás tipos de materia en el universo.