La scoperta dell'elettrone

La materia atomica è costituita da tre particelle in particolare, protone, elettrone e neutrone. Mi sono già occupato della scoperta di quest'ultimo e di quella del neutrino, per cui all’appello mancano solo protone ed elettrone.
Prima di vedere come è stata scoperta la più piccola carica elettrica negativa libera in natura, andiamo però a vedere un breve giro storico sull'elettricità.

Cariche elettriche

Fascio di elettroni

L'esistenza dell'elettricità era nota sin dagli antichi Greci, che osservavano come l'ambra era in grado di attirare piccoli oggetti che erano stati sfregati con un panno di pelle. Insieme con il fulmine, queste erano le prime esperienze umane ricordate con i fenomeni elettrici. Il nome, a tali fenomeni, venne però assegnato da William Gilbert nel suo trattato del 1600, De Magnete: prendendo spunto dal nome greco dell’ambra (elektron), Gilbert coniò il nuovo termine latino electricus.
Poco più di un secolo dopo, agli inizi del XVIII secolo, Francis Hauksbee e François du Fay scoprirono, indipendentemente l'uno dall'altro, due distinti generi di ellettricità prodotti per sfergamento, quello dovuto al vetro e quello dovuto alla resina. Questo spinse du Fay a teorizzare l’esistenza di due distinti fluidi elettrici. Per parte sua Benjamin Franklin propose, invece, l’esistenza di un unico fluido elettrico che mostrava un eccesso (+) o un difetto (-), fornendo così la base per la moderna nomenclatura delle cariche. Franklin pensava che a venire trasportate fossero le cariche positive, ma non riuscì a fornire alcuna ipotesi su quando ci fosse un eccesso e quando un difetto di carica.
Tra il 1838 e il 1851 Richard Laming sviluppò l’idea che l’atomo fosse costituito da un nucleo di materia con delle cariche elettriche che vi ruotavano intorno. Nel 1874 George Johnstone Stoney suggerì che doveva esistere una "singola definita quantità di elettricità". Utilizzando la legge di Faraday sull’elettrolisi fu in grado di stimare il valore di e, ma non pensava fosse possibile separarla dall'atomo.

Modelli atomici

Nell'ormai morto sito dedicato al breve documentario scientifico Powers of ten erano presenti alcuni modelli matematici sulla struttura della realtà. Seguendo lo spirito originario degli autori, Charles e Ray Eames, era presente anche il famoso modello planetario di Johannes Kepler basato sui solidi platonici e pubblicato sul trattato Mysterium Cosmographicum:

Ingrandendo la parte centrale del modello si ottiene una visione di quello che si trova all'interno della terza sfera dell'immagine precedente, ovvero i pianeti più interni:

Da Kepler e dal sistema solare saltiamo al micromondo degli atomi con Lord Kelvin e al suo modello atomico a vortici⁽¹⁾, che, seppure errato, abbe il cantaggio, come ricorda Frank Wilczek, di dare origine alla teoria topologica dei nodi.