Por
dentro do átomo - uma história de partículas e pessoas
Resenha de
SEGRÈ, Emilio
Dos
raios X aos quarks
Físicos
modernos e suas descobertas
Por
Defferson
Rodrigues Martins das Neves
Dos Raios X aos Quarks – Físicos modernos e suas descobertas, do
original, Personaggi e Scoperte Nella Fisica Contemporanea, escrito
por Emiio Sègre. Teve sua primeira publicação feita por Mondadori
Editore (1976) e foi publicado no Brasil pela Editora Universidade de
Brasília (1982). Sègre, foi contemporâneo e viveu no mesmo
continente da maioria das personalidades citadas no livro, só isto
já bastaria para reforçar a veracidade das informações, no
entanto, e mais importante, destaca-se o fato do mesmo ter sido um
físico de renome, ganhador do prêmio nobel e um grande pesquisador
de áreas relacionadas a estrutura da matéria.
O livro pretende mostrar os principais fatos e a evolução da física, ambos relacionados a constituição do átomo, desde o final do século XIX até meados da década de 60, com relatos pormenorizados da vida dos “descobridores” e a influência de suas descobertas na sociedade contemporânea.
O texto introdutório, por si só, já forneceria conteúdo para preencher centenas de páginas com interessantes assuntos sobre a física. O capítulo, se presta a apresentar ao leitor o contexto europeu em relação às ciências físicas, do final do século XIX e início do XX. As características sócio-econômicas e culturais da época, os equipamentos que os laboratórios possuíam e imagem que os cientistas possuíam, são então destacados.
A introdução é finalizada indicando as expectativas que a descoberta dos raios X, do elétron, do campo magnético na emissão da luz e da radioatividade, viriam a gerar sobre a constituição da matéria.
O livro pretende mostrar os principais fatos e a evolução da física, ambos relacionados a constituição do átomo, desde o final do século XIX até meados da década de 60, com relatos pormenorizados da vida dos “descobridores” e a influência de suas descobertas na sociedade contemporânea.
O texto introdutório, por si só, já forneceria conteúdo para preencher centenas de páginas com interessantes assuntos sobre a física. O capítulo, se presta a apresentar ao leitor o contexto europeu em relação às ciências físicas, do final do século XIX e início do XX. As características sócio-econômicas e culturais da época, os equipamentos que os laboratórios possuíam e imagem que os cientistas possuíam, são então destacados.
A introdução é finalizada indicando as expectativas que a descoberta dos raios X, do elétron, do campo magnético na emissão da luz e da radioatividade, viriam a gerar sobre a constituição da matéria.
Os dois próximos capítulos irão relatar os estudos de Becquerel,
dos Curie e de Rutherford sobre a radioatividade.
A descoberta da radioatividade através da investigação de substâncias fluorescentes com raios X, é atribuída a Becquerel, e aos Curie, o aprofundamento das pesquisas e o isolamento dos primeiros elementos. Neste ponto, encontrar-se-á uma breve discussão sobre a origem da energia emitida e a natureza das radiações, o que acarretaria grande impacto sobre a conservação da energia.
O Capítulo sobre Rutherford atribuirá ao mesmo, a descoberta da emissão dos gases radioativos, os três tipos de radiação e a transmutação dos elementos. Na discussão sobre esses assuntos serão elencadas a participações de renomados auxiliares e a solução para a taxa de resfriamento da terra, um problema a muito sem uma solução convincente.
A vida e obra de Max Planck, é a próxima a ser explorada - um capítulo à parte. O momento das descobertas teóricas e da linguagem matemática explicar a prática. De modo facilmente assimilável nos são apresentados, o magnetismo maxwelliano e a incapacidade de ser explicado pela mecânica clássica, como primeiros sinais de deficiência da última e ainda, como as equações de Maxwell para o campo eletromagnético da luz, a lei de Newton para o movimento dos corpos celestes, a termodinâmica, as propostas do moto-contínuo, a mecânica estatística, a solução do problema da irreversibilidade dos fenômenos, a explicação do corpo negro e as falhas ao tentar encontrar a fórmula para a emissividade do mesmo, tudo como apoio para os estudos de Planck sobre a lei da emissividade e na obtenção da carga do elétron e do número de avogadro.
Sobre Einstein, o autor inicia relatando de forma superficial, primeiro os trabalhos que realizou mas que já haviam sido demonstrados por Gibbs e depois os três surpreendentes artigos sobre a descoberta dos quanta de luz e o efeito fotoelétrico, a teoria do movimento browniano, que mostraria existência real dos átomos e determina a constante de Boltzmann de uma nova maneira, e a teoria específica da relatividade.
Assim como no capítulo anterior, são previamente apresentados os subsídios para as descobertas do cientista. As conflitantes teorias de Newton e Huygens sobre a luz, a necessidade do éter para explicação de alguns fenômenos e a medição da velocidade da luz por Michelson, a descoberta da independência da velocidade da luz em relação a sua fonte e a a análise do espaço e tempo (relatividade da simultaneidade, o espaço quadridimensional e a adição do tempo) serão as bases para o estudo da relatividade. O capítulo ainda se prestará a revelação da natureza dual da luz (corpuscular e ondulatória), dos quanta de luz (quanta de energia) e da descontinuidade.
O capítulo seguinte irá tratar da estrutura atômica de Rutherford e de como a física experimental, as descobertas de Geiger, a observação dos átomos através da cintilação, a determinação do número de avogadro e o desvio das partículas alfa de Marsden auxiliaram seus estudos.
Será também nesse capítulo que serão tratados assuntos como, a importância da atração eletrostática entre núcleo e elétrons para a estabilidade do átomo, a descoberta do peso atômico e a ordenação dos elementos, além da apresentação dos então avós dos aceleradores de partículas, com as observações de desintegrações de átomos realizadas através de microscópios.
As experiências que demonstram a existência dos estados estacionários de Bohr, a demonstração da quantização do espaço e a descoberta do spin do elétron são os assuntos que dão sequência ao livro. O pano de fundo das experiências do cientista, são o átomo de hidrogênio e seu espectro de linhas e a espectroscopia realizada através dos raios X.
“Segundo todas as experiências, sobre interferência e difração, a luz consistia de ondas eletromagnéticas, mas, segundo a hipótese de Einstein, era corpuscular em todas as trocas de energia com a matéria” (SÈGRE, 1982, p. 154). Nesse ponto, serão descritas a descoberta do caráter ondulatório do elétron por De Broglie e sua equação de ondas, determinada por Shrödinger.
O princípio da incerteza de Heisemberg, como a interferência causada pelo observador no observado será o assunto tratado a seguir.
A descoberta do nêutron, através do bombardeamento de berílio com partículas alfa de polônio, as desintegrações nucleares e emissões de raios gama, a descoberta do deutério, através da espectroscopia e do pósitron, pela observação de um elétron positivo que atravessava uma placa de chumbo e pára em uma câmara de nuvens, com a perda do momentum e o aumento da curvatura de sua trajetória, são os objetos de estudo do capítulo IX, que discorrerá sobre o ano de 1932, e suas maravilhosas descobertas.
Os cinco últimos capítulos do livro irão tratar do estudo da energia nuclear e a evolução tecnológica que se sucedeu após o descobrimento desta, bem como sua utilização para a criação de armas de destruição em massa. Serão retratadas passagens das descobertas da fissão nuclear, dos elementos transurânicos, das partículas elementares, das antipartículas, do laser, do maser, da supercondutividade e da radiação gravitacional.
Os equipamentos utilizados nas descobertas citadas acima, como os aceleradores de partículas, as câmeras de bolhas, os filmes fotográficos e os supercomputadores são também explorados nesses capítulos.
O livro é encerrado com o autor relatando a perplexidade que se abate sobre os cientistas ao perceberem que suas descobertas são utilizadas para fins não dignos, como a fabricação de armas, e o paradoxo vivido pelos mesmos em continuar ou não determinada pesquisa, já sabidamente utilizada para esse fim.
Um excelente texto para “pesquisadores de carteirinha”, mas nem tanto para cientistas que apenas querem saber os detalhes dos experimentos que resultaram nas grandes descobertas do período abordado no livro.
Os pesquisadores por natureza ficaram satisfeitos ao lerem o livro, por saberem não só como foram feitas as descobertas mais importantes da física do átomo, mas também como pensavam, por onde andavam e o que faziam os cientistas daquela época.
Já os interessados apenas pelos relatos de como foram realizados tais experimentos, talvez achem o livro um tanto tedioso, pelo fato do mesmo alongar-se, por vezes, em detalhes da vida, do cotidiano e das relações pessoais das personalidades responsáveis pelas notáveis descobertas.
A descoberta da radioatividade através da investigação de substâncias fluorescentes com raios X, é atribuída a Becquerel, e aos Curie, o aprofundamento das pesquisas e o isolamento dos primeiros elementos. Neste ponto, encontrar-se-á uma breve discussão sobre a origem da energia emitida e a natureza das radiações, o que acarretaria grande impacto sobre a conservação da energia.
O Capítulo sobre Rutherford atribuirá ao mesmo, a descoberta da emissão dos gases radioativos, os três tipos de radiação e a transmutação dos elementos. Na discussão sobre esses assuntos serão elencadas a participações de renomados auxiliares e a solução para a taxa de resfriamento da terra, um problema a muito sem uma solução convincente.
A vida e obra de Max Planck, é a próxima a ser explorada - um capítulo à parte. O momento das descobertas teóricas e da linguagem matemática explicar a prática. De modo facilmente assimilável nos são apresentados, o magnetismo maxwelliano e a incapacidade de ser explicado pela mecânica clássica, como primeiros sinais de deficiência da última e ainda, como as equações de Maxwell para o campo eletromagnético da luz, a lei de Newton para o movimento dos corpos celestes, a termodinâmica, as propostas do moto-contínuo, a mecânica estatística, a solução do problema da irreversibilidade dos fenômenos, a explicação do corpo negro e as falhas ao tentar encontrar a fórmula para a emissividade do mesmo, tudo como apoio para os estudos de Planck sobre a lei da emissividade e na obtenção da carga do elétron e do número de avogadro.
Sobre Einstein, o autor inicia relatando de forma superficial, primeiro os trabalhos que realizou mas que já haviam sido demonstrados por Gibbs e depois os três surpreendentes artigos sobre a descoberta dos quanta de luz e o efeito fotoelétrico, a teoria do movimento browniano, que mostraria existência real dos átomos e determina a constante de Boltzmann de uma nova maneira, e a teoria específica da relatividade.
Assim como no capítulo anterior, são previamente apresentados os subsídios para as descobertas do cientista. As conflitantes teorias de Newton e Huygens sobre a luz, a necessidade do éter para explicação de alguns fenômenos e a medição da velocidade da luz por Michelson, a descoberta da independência da velocidade da luz em relação a sua fonte e a a análise do espaço e tempo (relatividade da simultaneidade, o espaço quadridimensional e a adição do tempo) serão as bases para o estudo da relatividade. O capítulo ainda se prestará a revelação da natureza dual da luz (corpuscular e ondulatória), dos quanta de luz (quanta de energia) e da descontinuidade.
O capítulo seguinte irá tratar da estrutura atômica de Rutherford e de como a física experimental, as descobertas de Geiger, a observação dos átomos através da cintilação, a determinação do número de avogadro e o desvio das partículas alfa de Marsden auxiliaram seus estudos.
Será também nesse capítulo que serão tratados assuntos como, a importância da atração eletrostática entre núcleo e elétrons para a estabilidade do átomo, a descoberta do peso atômico e a ordenação dos elementos, além da apresentação dos então avós dos aceleradores de partículas, com as observações de desintegrações de átomos realizadas através de microscópios.
As experiências que demonstram a existência dos estados estacionários de Bohr, a demonstração da quantização do espaço e a descoberta do spin do elétron são os assuntos que dão sequência ao livro. O pano de fundo das experiências do cientista, são o átomo de hidrogênio e seu espectro de linhas e a espectroscopia realizada através dos raios X.
“Segundo todas as experiências, sobre interferência e difração, a luz consistia de ondas eletromagnéticas, mas, segundo a hipótese de Einstein, era corpuscular em todas as trocas de energia com a matéria” (SÈGRE, 1982, p. 154). Nesse ponto, serão descritas a descoberta do caráter ondulatório do elétron por De Broglie e sua equação de ondas, determinada por Shrödinger.
O princípio da incerteza de Heisemberg, como a interferência causada pelo observador no observado será o assunto tratado a seguir.
A descoberta do nêutron, através do bombardeamento de berílio com partículas alfa de polônio, as desintegrações nucleares e emissões de raios gama, a descoberta do deutério, através da espectroscopia e do pósitron, pela observação de um elétron positivo que atravessava uma placa de chumbo e pára em uma câmara de nuvens, com a perda do momentum e o aumento da curvatura de sua trajetória, são os objetos de estudo do capítulo IX, que discorrerá sobre o ano de 1932, e suas maravilhosas descobertas.
Os cinco últimos capítulos do livro irão tratar do estudo da energia nuclear e a evolução tecnológica que se sucedeu após o descobrimento desta, bem como sua utilização para a criação de armas de destruição em massa. Serão retratadas passagens das descobertas da fissão nuclear, dos elementos transurânicos, das partículas elementares, das antipartículas, do laser, do maser, da supercondutividade e da radiação gravitacional.
Os equipamentos utilizados nas descobertas citadas acima, como os aceleradores de partículas, as câmeras de bolhas, os filmes fotográficos e os supercomputadores são também explorados nesses capítulos.
O livro é encerrado com o autor relatando a perplexidade que se abate sobre os cientistas ao perceberem que suas descobertas são utilizadas para fins não dignos, como a fabricação de armas, e o paradoxo vivido pelos mesmos em continuar ou não determinada pesquisa, já sabidamente utilizada para esse fim.
Um excelente texto para “pesquisadores de carteirinha”, mas nem tanto para cientistas que apenas querem saber os detalhes dos experimentos que resultaram nas grandes descobertas do período abordado no livro.
Os pesquisadores por natureza ficaram satisfeitos ao lerem o livro, por saberem não só como foram feitas as descobertas mais importantes da física do átomo, mas também como pensavam, por onde andavam e o que faziam os cientistas daquela época.
Já os interessados apenas pelos relatos de como foram realizados tais experimentos, talvez achem o livro um tanto tedioso, pelo fato do mesmo alongar-se, por vezes, em detalhes da vida, do cotidiano e das relações pessoais das personalidades responsáveis pelas notáveis descobertas.
Bibliografia
SÈGRE, E. Dos Raios X aos Quarks – Físicos modernos e suas
descobertas. Brasília: Universidade de Brasília, 1982.
