A vida secreta das partículas - Olhares do Mundo

A vida secreta das partículas

Estudado desde a Grécia Antiga, o átomo é uma das chaves para entender o universo

“Se aceitamos que nada pode se transformar, que nada surge do nada e que nada desaparece, então a natureza simplesmente tem de ser composta por pecinhas minúsculas, que se combinam e depois se separam”. É com essa explicação de seu misterioso professor de filosofia que a jovem Sofia Amundsen é apresentada a uma das ideias científicas mais importantes da humanidade: o átomo.

Hoje a existência dele é amplamente aceita pela ciência e seus estudos geram diversas implicações. Desde a mais terrível e conhecida, a bomba atômica, até ferramentas que já se tornaram difundidas, como radiografias, as aplicações da tecnologia nuclear estão presentes em nosso dia a dia, mas nem sempre foi assim.

 

DE ONDE VEIO A IDEIA?

Essa longa história começa com o pensador grego Demócrito (460 – 370 a.C), apresentado no romance “O Mundo de Sofia”, de Jostein Gaarder, como o precursor da ideia de que a natureza é composta por pequenas partículas indivisíveis, que se combinam de diferentes formas parar criar tudo o que existe.

Demócrito chegou a essa conclusão por meio de seu raciocínio e experiência, sem o auxílio de um método científico que pudesse transformá-lo em uma teoria. Seu pensamento permaneceu “adormecido” por muitos séculos, até que, no início do século XIX o químico britânico John Dalton retoma o conceito, dando início a uma série de estudos.

Como resultado de sua teoria, Dalton projetou um modelo atômico similar a uma bola de bilhar: esférico, maciço e indivisível. O projeto de Dalton, o primeiro com viés científico, serviu de inspiração, até que o físico britânico Joseph John Thomson levou a ideia adiante a partir de estudos que fazia acerca de descargas elétricas em gases especiais, contidos em tubos fechados.

Em seu experimento, considerado a base para as modernas lâmpadas fluorescentes, Thomson comprovou que, ao estabelecer uma diferença de potencial elétrico no interior dos tubos preenchidos com gases especiais, em baixa pressão, ocorria a emissão de luz.

Para Thomson, a explicação para esse fenômeno só seria possível considerando que o átomo tivesse partes ainda menores, os chamados elétrons. Assim, ele concluiu que foi o deslocamento dos elétrons provenientes da região do terminal negativo em direção à região do terminal positivo que provocou a emissão de luz.

Baseado nesta evidência, Thomson propôs um novo modelo atômico que acabou por ser apelidado de “pudim de passas”. Este  novo modelo sugeria que o átomo era uma massa homogênea de carga positiva, sobre a qual estariam “encrustadas” pequenas partículas de carga negativa, os elétrons. Pela primeira vez um cientista pode comprovar cientificamente que o átomo não era indivisível e, além disso, era possível explicar a eletricidade.

Após as publicações dos trabalhos da teoria quântica, de Max Planck, e da teoria da relatividade, de Albert Einstein, no início século XX, um aluno de Thomson “superaria o mestre” e criaria uma nova teoria atômica. Em 1911, o físico neozelandês Ernest Rutherford apresentou ao mundo um novo modelo atômico, baseado em experimentos feitos com radiação alfa incidente em uma lâmina de ouro, dando início ao que chamamos de teoria atômica moderna.

Ao bombardear uma folha finíssima do metal com partículas de radiação alfa, o cientista percebeu que as partículas atravessavam a lâmina, mas sofriam desvios.

Isso o levou a concluir que o átomo não era uma massa compacta de carga positiva e negativa como Thomson pensava, deveriam existir espaços dentro dele. Assim, Rutherford considerou que o átomo teria uma parte central, um núcleo, de carga positiva, constituído de prótons, ao redor do qual orbitariam os elétrons.

A explicação proposta por Rutherford foi que as partículas de radiação alfa, de carga positiva, que ricochetearam foram aquelas que estavam se dirigindo aos núcleos dos átomos, mas, como eles também possuíam carga positiva, se repeliam.

A partir de então o modelo Rutherford-Bohr, também conhecido como modelo planetário, se instalou no imaginário popular como sinônimo de átomo. No entanto, a física moderna também já contestou essa ideia.

 

 

“O ÁTOMO DE HOJE É UMA EQUAÇÃO”

Atualmente, a teoria mais aceita é a chamada modelo padrão, que inclui 17 partículas fundamentais, agrupadas em bósons e férmions. De acordo com ela, os férmions são as partículas que constituem toda a matéria e se dividem entre quarks – os formadores de hádrons, entre eles prótons e nêutrons – e leptons, categoria na qual os elétrons estão inseridos.

A descoberta do Bóson de Higgs só foi possível porque, em 2008, a Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN, em francês) anunciou o lançamento do Grande Colisor de Hádrons, um acelerador de partículas de 27 quilômetros de circunferência localizado na fronteira entre França e Suíça.

Com esse equipamento se consegue simular condições de temperatura e pressão semelhantes às que teriam ocorrido no Big Bang, a grande explosão que teria originado todo o universo, criando o cenário ideal para a detecção das partículas.

Naturalmente, todo esse processo acontece em nível microscópico e é indetectável para os nossos olhos. Daí a importância de um aparelho como o GCH, pois nos permite criar modelos e comprovar teorias que, de outra forma, seria impossível.

Essas novas descobertas levaram a um novo conceito sobre qual seria a forma do átomo. Embora nas escolas ainda seja utilizado, de maneira didática, o modelo planetário, atualmente, o conceito é outro, como explica o professor Ítalo Francisco Curcio, da Universidade Presbiteriana Mackenzie:

“O modelo de hoje é o chamado modelo probabilístico e ele trabalha em cima de modelos matemáticos. Ele não tem uma figura propriamente (…) O átomo de hoje é uma equação, as partículas são equações”, disse ele ao Olhares do Mundo.

 

PRÓXIMOS PASSOS

Os anos de esforço e as brilhantes descobertas de especialistas que se dedicaram a estudá-los são um exemplo de quanto podemos evoluir se nos focarmos nos detalhes. Entretanto, mesmo com a tecnologia moderna, ainda estamos longe de saber tudo sobre os átomos ou criar afirmações definitivas.

A ciência é, por natureza, dinâmica e compreender seu caráter mutável faz parte do processo das descobertas, o que não invalida as tentativas anteriores, como lembra o professor Ítalo:

“Um dia, pode até ser que alguém diga ‘tudo isso que vocês fizeram é bobagem’. Mas eu não acredito nisso. Eu não acho que é bobagem, porque elas estão respondendo perguntas importantes. Eu posso até dizer que, um dia, poderá existir outra verdade. Mas a verdade que eu tenho atualmente atende as necessidades de hoje. Em ciência não existe mentira, existe mudança da verdade.”

E será que essa história um dia terá um ponto final? Sofia Amundsen também se fez alguns questionamentos deste tipo, mas assim como nossos cientistas, ainda não chegou a uma resposta definitiva. O que importa, para ela, é que “um verdadeiro filósofo nunca desiste”.

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