E’ il 9 aprile 1997. All’Università di Cornell (Usa) Max Lagally, professore di scienza dei materiali all’Università del Wisconsin, sottolinea i recenti progressi nella tecnologia dei “microscopi a effetto tunnel”, che funzionano in base alla meccanica quantistica e permettono l’osservazione diretta degli atomi. Allo stesso simposio Marvin Cohen, fisico all’Università di Berkley, parla della possibilità di sviluppare nuovi superconduttori ad alta temperatura e microtransistor molto piccoli ma capaci di contenere una quantità di informazioni pari a quella di tutti i cervelli degli esseri umani sulla Terra. Anche con uno sguardo al futuro si possono celebrare le grandi ricorrenze. Il 9 aprile all’Università di Cornell, per esempio, si festeggiavano anche i cento anni dell’elettrone, o meglio i cento anni dalla sua scoperta.
Il 30 aprile del 1897 infatti, Joseph John Thompson riferiva alla riunione del venerdì della “Royal Institution” i risultati di una serie di esperimenti che aveva condotto. Da questi si poteva dedurre che i raggi emessi da un catodo, o polo negativo, sono composti da particelle dotate di massa e cariche negativamente. Thompson le chiamò originariamente “corpuscoli”, oggi sono universalmente conosciuti come “elettroni”.
Che tutta la materia sia costituita da atomi, era già stato assodato nei primi decenni del XIX secolo, grazie alle prove fornite dalla chimica e dalla teoria cinetica dei gas. Inoltre nel 1895 la scoperta dei raggi X aveva messo in luce che la materia è composta da particelle che hanno carica elettrica. Restava tuttavia da chiarire quale fosse la relazione tra le proprietà elettriche e la struttura atomica della materia. Alcuni scienziati erano convinti che la chiave per risolvere il problema fosse lo studio della propagazione dell’elettricità attraverso un gas. Thompson fu uno dei primi a realizzare esperimenti di questo tipo.
L’apparecchiatura che utilizzava era costituita da un tubo di vetro pieno di gas rarefatto a una estremità del quale erano presenti due elettrodi. L’elettrodo negativo era quello più vicino al fondo del tubo mentre l’elettrodo positivo presentava un foro nel centro. Quando tra i due veniva applicata una forte differenza di potenziale elettrico, un fascio di raggi, detti “catodici”, partiva dal polo negativo verso quello positivo, attraversava il foro e, dopo aver percorso il tubo, ne colpiva l’estremità opposta. Quest’ultima era costituita da uno schermo fluorescente che si illuminava nel punto in cui giungevano i raggi. Uno strumento che avrebbe avuto molto successo in seguito, era infatti il progenitore degli schermi televisivi.
Modificando la traiettoria dei raggi catodici tramite opportuni campi elettrici e magnetici, Thompson dimostrò che erano costituiti da particelle cariche negativamente e, soprattutto, riuscì a misurare il rapporto tra la carica e la massa di tali particelle. Poiché tale rapporto era indipendente dalla materia con cui era costruito il polo negativo ed era molto più grande del rapporto tra carica e massa degli ioni noti, Thompson dedusse di avere a che fare con nuovi costituenti fondamentali della materia.
La scoperta dell’elettrone ha aperto la strada verso nuove frontiere della scienza e ha profondamente influenzato la vita dell’uomo. E’ stata la prima “particella elementare” a essere scoperta. L’avrebbero seguita molte altre, l’ultima in ordine di tempo è il quark “top”, scoperto soltanto due anni fa. Allo stesso tempo le proprietà dell’elettrone hanno rivoluzionato le leggi della fisica classica, portando allo sviluppo della meccanica quantistica. Nella vita quotidiana la conoscenza dell’elettrone ha permesso una serie di sviluppi tecnologici senza precedenti, basti pensare a quelli connessi con la chimica, l’informatica e le telecomunicazioni.
