Eugen Goldstein: biografía, aportes y descubrimientos
Eugen Goldstein fue un físico alemán nacido en 1850 cuyo principal aporte científico fue el descubrimiento de los rayos anódicos, también llamados canales. Sus trabajos fueron, igualmente, fundamentales para que Joseph John Thomson presentara posteriormente su modelo atómico, algo que Goldstein nunca llegó a hacer.
Procedente de una familia acaudalada, Goldstein trabajó en el Observatorio de Berlín entre 1878 y 1890. Sin embargo, su carrera se desarrolló casi por completo en el Observatorio de Potsdam, donde ejerció como jefe de la sección de astrofísica. Además, fue profesor de física en la Universidad de Berlín.
Sus experimentos sobre las descargas eléctricas en el vacío condujeron al descubrimiento de los rayos canales. Goldstein presentó su trabajo en la Academia de Berlín en 1886 y prosiguió investigando sobre el mismo tema hasta comienzos del siglo XX. Sus conclusiones sobre la trayectoria de dichos rayos condujeron en 1913 al descubrimiento de los isótopos.
Los resultados de estos experimentos, además de otros descubrimientos realizados, fueron publicados en varias revistas alemanas. Finalmente, sus artículos fueron reunidos para su publicación en una obra llamada Rayos Canales, en 1830, el mismo año de su fallecimiento.
Índice del artículo
- 1 Biografía
- 2 Modelo atómico de Eugen Goldstein
- 3 Aportes y descubrimientos de Golsdtein
- 4 Obras publicadas
- 5 Referencias
Eugen Goldstein nació el 5 de septiembre de 1850 en Gleiwitz (la actual ciudad polaca de Gliwice), una localidad entonces situada en la Alta Silesia prusiana. Su familia se dedicaba a la viticultura, lo que les permitía tener una posición muy acomodada.
Después de estudiar en el Gymnasium (instituto) de Ratibor, en 1869 ingresó en la Universidad de Breslau. Goldstein se trasladó después a Berlín, en cuya universidad realizó el doctorado bajo la supervisión del físico alemán Hermann von Helmholtz.
Goldstein publicó su primer trabajo científico en 1876, mientras que el último vio la luz cincuenta años después. La mayoría de ellos estaban dedicados a materias relacionadas con el que sería el gran interés de su vida profesional: las descargas eléctricas, tanto en un entorno de alto vacío como en uno moderado.
El científico trabajó en el observatorio situado en Berlín entre 1878 y 1890. En 1888, se convirtió en profesor de la Universidad de Berlín.
Con ayuda de la Academia de Ciencias, realizó un gran número de experimentos sobre las descargas eléctricas en el vacío que concluyeron con el descubrimiento de los ratos canales. Sus trabajos le llevaron a ser galardonado con la medalla Hughes en 1908.
Sin embargo, la mayor parte de su carrera profesional se desarrolló en el Observatorio de Potsdam, Alemania. Allí ocupó el cargo de director del departamento de astrofísica a partir de 1927. Asimismo, Goldstein colaboró con el instituto de Física Técnica.
Además de estas actividades científicas, Goldstein ejerció de jurista en asuntos relacionados con la inmigración judía, comunidad de la que formaba parte.
Eugen Goldstein contrajo matrimonio a una edad avanzada, en 1925. Cinco años más tarde, el 26 de diciembre de 1930, falleció y fue enterrado en el cementerio hebreo de Weißensee, en la ciudad de Berlín.
Los trabajos de Goldstein tuvieron como antecedentes los estudios realizados por Julius Plücker a mediados del siglo XIX sobre la luz emitida en los tubos de descarga y la influencia que en el resplandor tenían los campos magnéticos.
Más adelante, en 1869, Johann Wilhelm Hittorf analizó los tubos de descarga de los rayos de energía que se extienden desde el cátodo, el electrodo negativo.
Goldsteín ya había realizado sus propios estudios sobre los tubos de descarga en la década de 1870. En esos momentos, bautizó a las emisiones de luz investigadas por otros científicos como Kathodenstrahlen, o rayos catódicos.
En 1886, el investigador descubrió que los tubos de descarga de cátodo perforado también emitían luz al final del cátodo. Su conclusión fue que, además de los ya conocidos rayos catódicos, existían otros que se movían en dirección contraria, desde el cátodo con carga negativa hacia el ánodo cargado positivamente.
Los rayos descubiertos por Goldstein pasaban a través de los canales del cátodo, por lo que fueron denominados kanalstrahlen, o rayos del canal.
En su época, el hallazgo de Goldstein fue muy apreciado y se convirtió en una de las bases de la física contemporánea.
A pesar de que existe alguna confusión sobre este tema, en realidad Goldstein nunca propuso un modelo atómico propio. Sus descubrimientos, no obstante, sí fueron fundamentales para que Thomson desarrollara el suyo.
Algo similar ocurre con el descubrimiento del protón. Goldstein observó esta partícula en los tubos de vacío durante los experimentos sobre los rayos catódicos, pero la comunidad científica atribuye el hallazgo a Ernest Rutherford.
Los primeros experimentos de Goldstein con los tubos de Crookes fueron realizados en la década de 1870. Para ello, el científico modificó la estructura que William Crookes había desarrollado décadas atrás.
El tubo de Crookes consiste en un tubo vacío elaborado con vidrio. En su interior circulan gases, cuya presión se puede regular moderando la evacuación del aire dentro del mismo.
Esta estructura contiene dos piezas metálicas, que actúan como electrodos. Cada una de las piezas está situada en un extremo del tubo, ambos conectados a fuentes de voltaje externas.
Cuando el tubo se electrifica, el aire interior se ioniza y se convierte en conductor de electricidad. Esto provoca que los gases se vuelvan fluorescentes al cerrar el circuito entre los dos extremos.
Crookes afirmó que este fenómeno era debido al flujo de electrones, que en esos momentos denominó rayos catódicos. Gracias a su experimento, se pudo demostrar la existencia de partículas elementales con carga negativa en los átomos.
Para poder realizar sus propios experimentos, Goldstein cambió la estructura que Crookes había dado a sus tubos. Así, agregó varias perforaciones a uno de los cátodos metálicos.
Otro de los cambios lo realizó ya durante el experimento, cuando aumentó en varios miles de voltios la tensión entre los extremos del tubo.
El resultado fue un nuevo resplandor en el interior del tubo, el cual partía del extremo en el que estaba el cátodo metálico perforado. Sin embargo, lo más destacado fue que los nuevos rayos se movían en la dirección opuesta a los catódicos.
Goldsteín concluyó que, además de los rayos catódicos, que iban desde el cátodo con carga negativa hasta en ánodo con carga positiva, existía otro tipo que viajaba en dirección contraria. El científico los denominó rayos del canal.
El comportamiento de estos rayos no solo difería de los catódicos en su trayectoria. Además, las partículas también presentaban un comportamiento opuesto en lo que respecta a su campo magnético y a su campo eléctrico.
Goldstein dedujo que la carga eléctrica de los rayos de canal debía ser la contraria a la de los rayos catódicos, esto es, positiva.
Los experimentos de Eugen Goldstein fueron también fundamentales para conocer más en profundidad las nociones técnicas sobre los rayos catódicos.
Gracias a sus experimentos con los tubos vacíos, el científico descubrió que los rayos catódicos podían proyectar sombras agudas en una dirección perpendicular al área cubierta por el cátodo.
Este hallazgo fue muy útil para poder modificar el diseño de los tubos catódicos que se empleaban hasta ese momento. Así, se pudieron colocar cátodos cóncavos en sus esquinas, de tal forma que aparecían rayos focalizados. Esta técnica tuvo posteriormente una gran variedad de aplicaciones.
Por otra parte, los rayos de canal, también denominados rayos anódicos o rayos positivos, dependen directamente de las características físicas y químicas del gas que se introduzca en el interior del tubo.
Entre otros aspectos, la relación entre la masa de las partículas y la carga eléctrica es diferente dependiendo de la naturaleza del gas utilizado.
Este factor diferenciador permitió aclarar el hecho de que las partículas salían del interior del gas, en lugar de hacerlo del ánodo del tubo electrificado.
Aunque, en ocasiones, se le atribuye su descubrimiento, Goldstein solo fue el responsable de poner la base que llevó a confirmar la existencia de partículas fundamentales con carga positiva.
En sus experimentos con los tubos de rayos catódicos modificados, el científico observó unos rayos que atravesaban el cátodo en sentido opuesto al de los rayos catódicos.
Tras estudiar los rayos canales, nombre que recibió este nuevo tipo de rayo, Goldstein determinó que estaban formados por partículas con carga positiva y que su masa era diferente según el gas utilizado.
Sin embargo, el descubrimiento del protón fue realizado décadas después, cuando el químico y físico británico Ernest Rutherford realizó experimentos similares con nitrógeno.
Además de los resultados concretos de sus experimentos, Goldstein aportó con ellos las bases de la física moderna. De esta forma, el descubrimiento de los rayos canales permitió confirmar la idea de que los átomos se movían con un patrón específico y a una gran velocidad.
Ambas ideas resultaron clave para el desarrollo de la actual física atómica, el campo de la física que analiza las propiedades y el comportamiento de los átomos en todas sus vertientes.
Entre otros aspectos, la obra de Goldstein fue fundamental para el estudio de los isótopos, además de su contribución a otras aplicaciones científicas que, todavía hoy, tienen plena vigencia.
Durante varias décadas, los estudios de Goldstein aparecieron publicadas en diversas revistas. Entre los más importantes se encuentran Ueber die Reflexion elektrischer Strahlen (1882); Ueber elektrische Leitung im Vakuum (1885); Ueber die durch Kathodenstrahlen hervorgerufenen Färbungen einiger Salze (1897); y Ueber eine noch nicht untersuchte Strahlungsform an der Kathode induzierter Entladungen (1898).
El mismo año de su muerte, 1930, todos sus escritos fueron reunidos para ser publicados en un solo volumen. La obra recibió el título de Rayos Canales.
- Rincón educativo. Eugen Goldstein, su descubrimiento de los rayos canales que llevaron al hallazgo de los isótopos. Obtenido de rinconeducativo.org
- Por la Educación. Eugen Goldstein – biografía y modelo atómico. Obtenido de porlaeducacion.mx
- The Editors of Encyclopaedia Britannica. Eugen Goldstein. Obtenido de britannica.com
- Complete Dictionary of Scientific Biography. Goldstein, Eugen. Obtenido de encyclopedia.com
- Sutori. History of the Atom Project. Obtenido de sutori.com
- BrainKart. Canal rays and Properties of Positive rays (or) Canal rays. Obtenido de brainkart.com