Que
é um bombardeador de átomos ?
Tanto átomos como
vidraças de janelas são despedaçados quando atingidos com violência.
Embora durante séculos os meninos traquinas tenham sabido como estilhaçar
vidros das janelas com atiradeiras, somente nos últimos anos os
cientistas aprenderam a bombardear o átomo, coisa considerada impossível
durante muito tempo.
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Uma importante
indicação para a solução do mistério da desintegração do átomo foi
obtida nos fins do século passado, quando descobriram que o átomo
dos elementos como tório e o rádio eram desagregáveis por si mesmos,
da mesma forma que o fogo de artifício se fragmenta em pequeninos
pedaços. Cientistas estudaram esses elementos radioativos,
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Detector
de partículas do laboratório nacional de Brookhaven
(USA) |
parte
do ciclotron do laboratório nacional de Brookhaven (USA).
Separador de partículas.
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como foram denominados, pois
neles havia a evidência primeira de que um elemento poderia ser
transformado em ouro.
Em 1919, Lorde Rutherford bombardeou
gás de nitrogênio com partículas alfa, oriundas de elementos radioativos,
à proporção que se iam efetuando certas mudanças. Algumas partículas
do nitrogênio foram mudadas em oxigênio. Pela primeira vez na
História o homem conseguiu transformar um elemento em outro. Deste
modo, a ciência moderna realizou o sonho dos antigos alquimistas,
que procuraram, sem sucesso, transformar metais comuns, como cobre
e chumbo, em preciosos, como o ouro e prata.
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Atualmente, os
átomos estão sendo transformados por meio de grandes máquinas bombardeadoras
das quais existem vários tipos. Talvez as mais conhecidas e mais
largamente difundida seja ciclotron, um bombardeador de átomos inventado
por Ernest Orlando Lawrence, da Universidade da Califórnia.
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Assim
como um menino gira uma funda acima da cabeça e deixa a pedra voar
em direção à vidraça do vizinho, do mesmo modo o ciclotron gira
projéteis atômicos incessantemente, até que tenham adquirido grande
velocidade e em seguida os lança como pedras elétricas em determinado
alvo.
Da mesma forma que
um menino tem um estoque das pedras que vai empregar em sua funda,
o ciclotron recebe o seu estoque de um gás a baixa pressão, contido
num tanque. Se o gás é hidrogênio, o ciclotron arremessa prótons;
se existe hélio no tanque, são despedidas
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Com
a forma de um túnel com 4,0 metros de diâmetro, 3,0
quilômetros de comprimento e enterrado a 13 metros sob o solo,
o SLAC encontra-se na Califórnia (USA).
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A
matéria, seja ela animal, vegetal ou mineral é constituída
de átomos.
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O
átomo, formado pelo núcleo e nuvem de elétrons,
mede 10 milionésimos de milímetro.
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O
núcleo, onde estão os prótons e nêutrons
é 10.000 vezes menor que o átomo.
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O
próton é dez vezes menor que o núcleo. E cada
próton é formado por três quarks.
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O
quark já é 1.000 vezes menor que o próton.
Pode ser que exista algo ainda menor.
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partículas alfa;
e se o gás é hidrogênio impuro resultam deuterons.
Além do ciclotron,
um outro bombardeador tem grande aceitação pelos cientistas: o gerador
eletrostático de Van de Graaff, por meio do qual pequenas cargas
elétricas são reunidas em cinturões intermináveis. Essas cargas
são armazenadas até que se criem altas voltagens para enviar projéteis
atômicos contra alvos atômicos.
Os nêutrons são
produzidos em relativa abundância pelos núcleos de átomos bombardeados
por deuterons ou partículas alfa. Esses nêutrons, por sua vez, são
dirigidos a outros objetos tais como átomos ou células cancerosas.
O nêutron constitui um bom projétil atômico porque, embora tenha
a constituição de um próton, falta-lhe uma carga elétrica e daí
o fato de não ser repelido pelas forças em redor de um núcleo de
átomo. Os desintegradores de átomos mudaram a maioria dos elementos
em outros e tornaram muitos elementos artificialmente radioativos.
O ciclotron mudou o sal de cozinha comum em um sal radioativo com
uma atividade equivalente às emanações de rádio no valor de 4 milhões
de dólares. Sais radioativos dessa natureza têm sido empregados
no tratamento de indivíduos cancerosos. Uma vez que a radioatividade
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Quarks
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Quark
"em cima" (up) é o menor e mais leve, massa = 19,6.
Tem carga elétrica positiva, +2/3. |
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Quark
"em baixo" (down) é um pouco mais pesado que o "em
cima", massa = 20, com carga negativa, -1/3. |
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Quark
"estranho" (strange) massa de dez a trinta vezes a dos anteriores,
294. Carga negativa, -1/3. |
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Quark
"charmoso" (charm) Mil vezes mais pesado que o "em
cima", massa = 2.940. Carga positiva, +2/3. |
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Quark
"fundo" (botton) Massa de três "charmosos",
10.780 e carga negativa, -1/3. |
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Quark
"topo" (top) Equivalente a 40 "fundos" em peso,
174.440. Carga positiva, +2/3. |
diminua, os sais
podem ser tomados por via bucal ou injetados. O rádio atual aplicado
desta maneira seria perigoso, de vez que a atividade do mesmo continua
por tanto tempo que os efeitos curativos seriam superados pela destruição
do tecido sadio.
Por meio do ciclotron,
o ouro foi mudado em platina; este método não é prático, uma vez
que a platina, empregada como matéria-prima, é mais dispendiosa
do que o ouro.
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Não devemos considerar como uma
tolice ou experiência perdida a transmutação de um elemento em
outro menos valioso, pois, segundo o Dr. Lawrence frisou "a
informação que estamos obtendo é mais valiosa do que ouro".
O bismuto, elemento vulgar, tem
sido transformado em forma permanente de rádio pelo ciclotron.
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Cada
núcleo de ouro contém 79 prótons e 119 nêutrons.
Dentro deles existem partículas menores, os quarks. Uma colisão
em alta velocidade poderia liberá-los.
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Os nêutrons tem
sido empregados em lugar dos Raios-X e rádio para destruir o câncer
incipiente, embora o tratamento seja relativamente recente para
que os cientistas estejam certos do seu valor. Muitos átomos atacados
por nêutrons têm estourado com enorme desprendimento de energia
atômica. Se tais explosões pudessem ser provocadas em larga escala
teríamos em nossas mãos uma fonte de energia jamais imaginada.
Estudos são
feitos continuamente em cíclotrons espalhados pelo mundo.
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Após
a colisão de átomos de ouro, os quarks livres podem
se reagrupar dando origem a outras partículas atômicas
como prótons, nêutrons, elétrons e outras partículas
de vida efêmera.
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Para trazer de
volta toda a família de partículas e estudá-las,
é preciso aquecer núcleos atômicos, e a melhor
maneira de fazer isso é provocar trombadas entre eles. Atualmente,
já se consegue transformar o quark "em baixo" e
o quark "em cima" em seus outros primos, mas isso sempre
acontece no interior dos prótons e dos nêutrons. O
laboratório nacional de Brookhaven será o primeiro
capaz de recriar todas as espécies de quarks em completa
liberdade.
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Com isso, os físicos
esperam descobrir como essa forma de matéria se comporta,
e no futuro podem aprender a usá-la para fabricar materiais
e aparelhos que hoje são inimagináveis. Nessa pesquisa,
o primeiro passo será estudar prótons e nêutrons
diferentes dos usuais. É possível que pelo menos um
desses núcleos dê as caras quando o novo instrumento
americano entrar em operação.
A partícula
diferente que se espera encontrar foi
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Partículas
nucleares
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Prótons
são formados por dois quarks "em cima" de cargas
+2/3 cada e um quark "em baixo" de carga -1/3, totalizando
carga +1. |
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Nêutrons
são formados por dois quarks "em baixo" de cargas
-1/3 cada e um quark "em cima" de carga +2/3, totalizando
carga zero. |
batizada de "Strangelet"
composta de três quarks "estranho". Caso ela apareça,
e não cause nenhum
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desastre, poderá
ser estudada em detalhes. Mesmo se os físicos não
a virem, aprenderão alguma coisa a seu respeito. Será
um indício de que ou a energia do novo instrumento não
é suficiente para criá-la ou ela é muito instável,
desintegrando-se num tempo infinitesimal. Assim, as informações
obtidas durante as experiências poderiam revelar se a partícula
se esconde no centro de astros superdensos, chamados estrelas de
Nêutrons. Esse parece ser o único lugar em que ela
existe no universo, atualmente.
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Fonte(s)
: Coleção Tesouro da Juventude - W.M.Jackson, INC. Editores
Super Interessante - Editora Abril - Dezembro/1991 - Março/1992
- Abril/1996 - Outubro/1999
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