How big is Electrón (clásico)?

El electrón es una partícula diminuta con carga eléctrica negativa que se encuentra en todos los átomos, fuera de su núcleo. Ningún experimento le ha encontrado tamaño alguno: en todas las pruebas hechas hasta ahora, se comporta como un punto. Los 5.64 femtómetros que aparecen arriba son el doble del radio clásico del electrón, una cifra que viene de la física clásica, no de la cuántica, y que no es una medición. Un femtómetro es una millonésima de milmillonésima de metro (10⁻¹⁵ metros).

Tamaño

El radio clásico del electrón mide unos 2.82 femtómetros. Se obtiene con 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 fuera igual a la energía equivalente a la masa del electrón, la que da la fórmula E = mc².

De 1989 a 2000, el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP) del CERN hizo chocar electrones contra positrones, partículas con la misma masa que los electrones pero con carga opuesta. En 2000, un análisis de esos choques no encontró ninguna señal de que los electrones tengan tamaño. Si el electrón tiene algún radio, este es menor que 2.8 × 10⁻¹⁹ metros, alrededor de una diezmilésima parte del radio clásico del electrón. Un artículo científico de 2025 todavía lo da como el mejor límite obtenido con ese tipo de choques.

Comparaciones de tamaño

La cifra que se muestra, 5.64 femtómetros, es unas 10,000 veces el ancho máximo que los experimentos de colisiones permiten para un electrón, 5.6 × 10⁻¹⁹ metros.
Según la cifra clásica, un electrón mediría más de tres veces el ancho de un protón, que tiene unos 1.7 femtómetros de diámetro, a pesar de que el protón tiene 1,836 veces la masa del electrón.
Si se toma en cambio el límite experimental, un protón mide al menos 3,000 veces el ancho de un electrón.
Un núcleo de helio, de unos 3.4 femtómetros de diámetro, mide aproximadamente 6,000 veces el ancho máximo permitido para un electrón.
Si un protón se ampliara hasta el tamaño de un balón de básquet, un electrón a la misma escala mediría como máximo 0.08 milímetros de ancho, no más que un cabello humano delgado.

Por qué todavía se usa 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 chocan con un electrón libre, este las dispersa como si fuera una pequeña bola sólida de más o menos ese radio. En física se usa para calcular cuánto 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 enigmático que recorre tubos de vidrio de los que se ha sacado casi todo el aire. Demostró que esos rayos tenían 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 la milésima parte de la de un átomo de hidrógeno con carga. Propuso que los rayos eran chorros de fragmentos diminutos de átomos, a los que llamó corpúsculos. Hoy se les llama electrones.