Física de Partículas e os Modelos Atômicos - Parte II

História do Próton

   Continuando nosso estudo das partículas, estamos interessados em saber um pouco do histórico das partículas estudadas pela física. Estas partículas são os tijolinhos que constituem a matéria. Tudo que existe é formado por elas.

   Na primeira parte, foi apresentada a descoberta do nêutron com auxílio dos raios catódico, falamos no experimento de Millikan que mediu a razão entre a carga e a massa do elétron e no modelo atômico sugerido por Thomson.

   Através do estudo dos raios catódicos, foi possível também descobrir que havia um tipo de partícula que, ao fazermos passar pelo mesmo eletro-imã que desviavam o elétron, também desviavam estas partículas, porém no sentido contrário ao do elétron. Estas partículas foram descobertas por Goldstein em 1986.

   Por causa da diferença neste desvio, chegou-se a conclusão que esta partícula deveria então ter uma carga elétrica oposta à do elétron, ou seja, era uma partícula positiva. Anos mais tarde ao trabalhar com este tipo de partícula, até então conhecida como partícula alfa, um aluno de Ernest Rutherford conclui o tipo de partícula descoberta e deu o nome de próton (primeiro em grego). Mas não foi só isso, ao lançar estas partículas frente a uma lâmina de ouro percebeu que uma grande maioria destas partículas passavam por esta lâmina e chegavam a um anteparo colocado atrás do ouro, enquanto uma pequena quantidade simplesmente refletia ao chegar nesta Lâmina.  

   Com isto, Rutherford percebeu que no átomo deveria haver dimensões imensas que deveria permitir a passagem destas partículas e que no centro onde havia cargas positivas era um ponto muito concentrado no interior do átomo. Assim o modelo atômico de Thomson foi alterado colocando os elétrons nas regiões mais externas do átomo e identificou um núcleo muito pequeno no centro dos átomos. Este modelo foi nomeado como modelo planetário pois os elétrons deveriam se movimentar como os planetas em torno do sol.

   Pela maneira com que os prótons voltavam utilizando a ferramenta matemática e a física disponível no momento (teoria de espalhamento envolvendo a variação do momentum linear das partículas), Rutherford conseguiu descobrir a massa do próton que então é duas mil vezes a massa do elétron.

   Este foi mais um grande passo na descoberta das partículas. Estas duas e mais o nêutron, que será o tema do próximo texto, perduraram como partículas elementares por muito tempo.

Física de Partículas e os Modelos Atômicos - Parte I

História da Física de Partículas – Parte I

Neste e nos próximos textos farei um resgate do histórico da física de partículas. Como o assunto é extenso e existem muitos detalhes muito interessantes de serem contados, farei em três partes este resgate.

Começamos pelas primeiras descobertas e medias em torno do elétron, as partículas positivas e neutras e assim por diante. Então boa leitura e ótimas descobertas.

No final do século XIX, pensava-se que a física enquanto ciência havia chegado ao seu limite de conhecimento. Dizia-se que neste momento tratava-se apenas de melhor sua precisão e pouco de novo poderia ser descoberto.

A mecânica clássica e a termodinâmica explicavam o cotidiano e a física eletromagnética era explicada pelas equações de Maxwell. Porém não havia ainda explicações para o espectro do corpo negro (corpos cujas radiações emitidas são muito maiores que as radiações absorvidas), forma de produção de energia do sol, não havia um conceito formal de galáxia e não se tinha conhecimento sobre a estrutura atômica.

Já em meados do século XIX, a maneira mais controlada de estudar correntes elétricas era utilizando os chamados raios catódicos, e John Thomsom questionava-se quanto à natureza destes raios que dentro de uma lâmpada de gás a baixa pressão emitia luz. Planejou e pode medir a razão entre a carga e a massa das partículas que produziam estes raios. Seu experimento obteve que a razão entre estas duas grandezas físicas era praticamente constante para qualquer gás dentro do bulbo de vidro, isso significava que era uma espécie de partícula que constituía os raios catódicos e mais, através do experimento usando chapas que possibilitavam variar o campo magnético, Thomsom conseguiu identificar que as partículas que formavam os raios catódicos possuíam cargas negativas. Nesta mesma época foram descobertos raios de partículas carregados positivamente. A carga da partícula carregada negativamente fora medida por Robert Millikan.

Após a descoberta dos raios carregados positivamente, e dos raios carregados negativamente, sem poder separar sua origem propriamente dita, Thomsom em 1904 propôs um modelo para o átomo que misturava as duas espécies de partículas, o chamado Modelo de Pudim de Passas. Neste modelo, Thomsom sugeriu que o átomo seria uma esfera massiva de carga positiva cuja massa estaria distribuída uniformemente e as cargas negativas por sua vez estaria distribuída nesta massa. Neste modelo então havia sido colocado uma das primeiras e mais úteis partículas: o elétron.