How big is Electrón (clásico)?

Un electrón es una partícula diminuta con carga eléctrica negativa, presente en todos los átomos, fuera del núcleo. Ningún experimento ha encontrado un tamaño para él: en todas las pruebas realizadas hasta ahora, se comporta como un punto. Los 5,64 femtómetros que se muestran arriba son el doble del radio clásico del electrón, una cifra de la física clásica, no cuántica, y no una medición. Un femtómetro es una millonésima de una milmillonésima de metro (10⁻¹⁵ metros).

Tamaño

El radio clásico del electrón es de unos 2,82 femtómetros. Sale de una fórmula que usa la carga y la masa del electrón y la velocidad de la luz, pero nada de la física cuántica. Es más o menos el tamaño que tendría que tener una bola con la carga del electrón para que la energía de su campo eléctrico igualara la energía de masa del electrón, la que da E = mc².

Entre 1989 y 2000, el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP) del CERN hizo chocar electrones con positrones, partículas con la misma masa que los electrones pero con carga opuesta. Un análisis de esas colisiones, publicado en 2000, no encontró ninguna señal de que los electrones tengan tamaño alguno. Si es que un electrón tiene radio, este es menor que 2,8 × 10⁻¹⁹ metros, alrededor de una diezmilésima del radio clásico del electrón. Un artículo de 2025 sigue dando este valor como el mejor límite obtenido con ese tipo de colisiones.

Comparaciones de tamaño

La cifra que se muestra, 5,64 femtómetros, es unas 10 000 veces el mayor ancho que los experimentos de colisión permiten para un electrón, 5,6 × 10⁻¹⁹ metros.
Según la cifra clásica, un electrón tendría más de tres veces el ancho de un protón, que tiene unos 1,7 femtómetros de diámetro, aunque un protón tiene 1 836 veces la masa del electrón.
Según el límite experimental, en cambio, un protón es al menos 3 000 veces más ancho que un electrón.
Un núcleo de helio, de unos 3,4 femtómetros de diámetro, tiene aproximadamente 6 000 veces el mayor ancho permitido para un electrón.
Si un protón se agrandara hasta el tamaño de un balón de baloncesto, un electrón a la misma escala tendría como máximo 0,08 milímetros de diámetro, no más que un cabello humano fino.

Por qué se sigue usando el radio clásico

El radio clásico del electrón no es un tamaño, pero sigue siendo un número útil. Cuando la luz u otras ondas electromagnéticas inciden sobre un electrón libre, este las dispersa como si fuera una pequeña bola sólida de ese radio, más o menos. Los físicos lo usan para calcular con qué intensidad dispersan los electrones esta radiación, un proceso llamado dispersión de Thomson.

Cómo se descubrió el electrón

El físico británico J. J. Thomson identificó el electrón en 1897, en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge. Estudiaba los rayos catódicos, un tipo de rayo desconcertante que viaja por tubos de vidrio de los que se ha extraído casi todo el aire. Demostró que los rayos llevaban carga negativa y que los campos eléctricos y magnéticos podían desviarlos.

A partir de cuánto se desviaban los rayos, Thomson dedujo que su masa, en relación con su carga, era menos de una milésima de la de un átomo de hidrógeno cargado. Propuso que los rayos eran flujos de diminutas partes de los átomos, a las que llamó corpúsculos. Hoy esas partes se llaman electrones.