Autor: Dilson C. A. Azevedo
(1ª Parte)
“Maravilhar-se é o
primeiro passo para o Descobrimento"
Louis Pasteur
(1822-1895; biólogo francês,
inventor da pasteurização, método que destrói microrganismos patogênicos em
alimentos; realizador do primeiro tratamento contra a raiva humana, gravíssima
doença viral; pioneiro em demonstrar a impossibilidade da geração espontânea da
vida a partir da matéria não viva, embora isso não exclua a visão cientifica
atual da sua origem química através biomoléculas).
“A maioria das idéias
fundamentais em Ciência é essencialmente simples e pode em geral, ser expressa
em linguagem compreensível a todos”
Albert Eistein
(1879-1955; físico alemão,
Prêmio Nobel de Física em 1921).
“A medida que as
fogueiras do Conhecimento queimam de forma mais brilhante, tanto mais escuridão
é revelada perante nossos olhos espantados”
Terence McKenna
(1946-2000; filósofo e
etnobotânico norte-americano; estudioso de cogumelos alucinógenos).
“O Conhecimento é o
alimento da Alma”
Platão
(427/428-348/347 aC designação
que significa robusto; filósofo grego cujo nome real era Aristocles; foi aluno
de Sócrates e mentor de Aristóteles).
A Física do grego
antigo physis (Natureza) é: “A Ciência que investiga as Leis do Universo
(ou Kosmos, significando ordem, harmonia, beleza) no que diz respeito a matéria ou energia, que são seus constituintes, e suas interações (I. Rodit;
Dicionário Houaiss de Física)
Apesar
de todo progresso científico, em nível de essência (do latim esse, ser;
natureza fundamental de algo sem a qual o objeto não poderia ser o que é),
matéria e energia ainda são difíceis de serem conceituadas ou definidas com
precisão.
Tudo o
que existe apresenta-se como matéria ou energia.
Matéria,
palavra que vêm do Sânscrito (Matr – a medida) é: aquilo que ocupa lugar no
espaço e contém massa de repouso.
Entende-se
como massa: a quantidade de matéria existente em um corpo,
conceito que não deve ser confundido com o peso, uma medida de força
gravitacional (força que age sobre um objeto quando a gravidade o impele para
baixo).
Chama-se
corpo uma quantidade limitada de matéria, e designa-se como força
tudo que pode alterar o estado de movimento ou repouso de um corpo. Gravidade é
uma força fundamental, conferindo peso aos objetos e fazendo com que eles caiam
ao chão quando soltos no ar.
A matéria
comum (chamada também bariônica; 4% da matéria que existe e que emite e
reflete luz) é formada por átomos (significa indivisível) em número de
1080 no Universo, partículas em movimento perpétuo, vibração
contínua (movimento periódico que se repete com uma freqüência (grandeza
física que indica o número de ocorrências de um evento, em um lapso de tempo).
A idéia de átomo atribue-se aos filósofos gregos Leucipo de
Mileto (sec. V aC) e seu discípulo Demócrito de Abdera que sistematizou o
conhecimento de que a matéria pudesse ser dividida, até chegar a uma partícula
indivisível chamada átomo. Existe uma lenda de que Demócrito ao sentir o cheiro
de pão, levado por um criado, especulou filosoficamente que partículas do pão
deveriam estar escapando para o ar, imaginando assim a noção de átomo.
Os
átomos são medidos em picômetros (um trilhionésimo de metro). Eles são
iguais e apresentam idêntica estrutura em todos os corpos do Universo, e podem
se combinar constituindo moléculas, e estas se agrupar formando os corpos.
Constituem-se
de um núcleo central ( 99,9% da massa) formado por prótons (do
grego primeiro, convencionalmente com carga elétrica positiva) e nêutrons
(sem carga), envolvidos por elétrons (carga elétrica convencionalmente
negativa), tudo isso imprecisamente lembrando um Sistema Solar.
Em
cada órbita em que está o Elétron, ele possui uma energia específica.
A
palavra elétron, vem do grego Elektron que designa o âmbar, seiva que
escorre de algumas arvores (P. Ex. Pinheiros). Na Grécia observou-se que ao se
esfregar um pedaço de âmbar em pele de um animal ocorria atração de pequenas
sementes.
O microscópio
de tunelamento, inventado em 1981, permite a obtenção de imagens de átomos
e moléculas.
Em
1989 cientistas da empresa IBM, usando um microscópio de tunelamento escreveram
as letras IBM em uma superfície de níquel (metal branco prateado) com 35 átomos
de Xenônio (gás incolor).
O
número de prótons em um átomo determina seu número atômico, definindo
assim o elemento (substância pura constituída de um só tipo de átomo).
Hoje
conhecemos 118 elementos, muito deles feitos pelo homem.
O
átomo de Hidrogênio é o mais simples (90% dos átomos do Universo) sendo constituído
de um próton e um elétron.
Os
átomos são basicamente espaços vazios, porém não conseguimos atravessar
objetos devido a repulsão elétrica.
Ampliando-se
um próton até o tamanho de uma bola de golfe, o elétron no átomo de hidrogênio estaria em orbita
em torno dele a uma distancia de aproximadamente 1,6 km (D. Paraná – Física).
Átomos
com partículas apresentando carga elétrica oposta aquela dos átomos comuns
constituem a antimatéria. Por exemplo: elétron com carga positiva (Positive
Electron) que é chamado Pósitron.
Existe
um aparelho de tomografia (Scan Pet, 1973) usado em Radiologia Médica,
principalmente em Oncologia (estudo de tumores malignos) que utiliza positrons
para obtenção de imagens.
O
encontro da antimatéria com a matéria comum, ocasiona aniquilação (desmaterialização)
de ambas, originando fótons de alta energia de alta energia (raios
gama), neutrinos, etc.
Em nosso Universo
predomina a matéria em relação a antimatéria, por razoes ainda não bem
esclarecidas.
Em
2011 na Organização Européia para Investigação Nuclear foram produzidos átomos
de anti hidrogênio.
Nossos
átomos (aproximadamente 7x1027; homem de 70 kg) são reciclados de
outros seres que viveram antes. Em nosso corpo periodicamente são substituídos
(aqui cabe perguntar: Quem sou eu?) em nossas 50 a 100 trilhões de células
(célula, diminutivo de cella, pequeno compartimento, menor unidade viva).
Noventa
e cinco por cento da massa de nosso corpo é formado pelos elementos: oxigênio,
carbono, hidrogênio, nitrogênio. Cada um deles esteve um dia dentro de uma
estrela que explodiu. Pode-se então poeticamente dizer que somos filhos das
estrelas e feitos de poeira das estrelas.
Toda
matéria segundo a visão cientifica atual é composta de 3 tipos de partículas
elementares ou fundamentais (não possuem subestrutura):
1)
Leptons:
Significa leve ou pequeno; em número de 6 e suas 6
antipartículas: elétron pósitron, neutrino do elétron, antineutrino do elétron,
muon, neutrino do muon, tau, antitau, neutrino do tau, antineutrino do tau.
Neutrino significa pequeno nêutron.
Cem trilhões de neutrinos
(do sol, raios cósmicos) passam por nosso corpo a cada segundo
(Não tem carga e não são defletidos pelos elétrons ou prótons).
2)
Quarks:
Designação escolhida pelo físico Gell Mann, Prêmio Nobel de
Física em 1969, lembrando o som feito pelos patos, e depois encontrada em um
romance do escritor James Joyce.
Formam os prótons e nêutrons.
São em número de 6 sabores (tipos) e respectivas antiquarks:
Up, anti up, down, antidown, charm, anticharm, strange, antistrange, bottom,
antibottom, top, antitop.
3)
Partículas medidoras
Unidas por 4 tipos de forças:
Gravitacional (a mais fraca), eletromagnética, força nuclear
forte, força nuclear fraca.
Ex.: Gluons, partícula z e w, fótons, gravitons.
Hoje usam-se
aceleradores de partículas (colliders) provocando choques entre elas
para análise estrutural, sendo o que ocorre reconstituído por
supercomputadores.
Existem mais
de 200 partículas, muitas delas com vida curta, transformando-se logo em
outras mais estáveis.
Devido a
este “Zoológico de Partículas” alguns autores chegam a propor: “só há um
componente fundamental a Corda e a pletora dos tipos de partículas reflete os
diferentes padrões vibratórios que uma corda pode executar” (Brian Greene).
Recentemente,
os professores D. B. Sias, J. Sampaio, L. A. Mutzenberg, M. A. Moreira do
Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em excelente
trabalho (Introdução a Física das Partículas) expuseram uma classificação desse
difícil assunto, de modo didático e original, digna dos maiores elogios:
Observações:
- Barion: significa pesado
- Meson: significa intermediário ou médio
- Hadron: significa robusto
- Graviton: ainda não detectado
- Bóson: homenagem ao físico indiano S. Bose (1894 – 1974)
Em 14/03/13 – Foi descoberto o Bóson de Higgs
(físico britânico, Prêmio Nobel – 2013) o qual confere massa a matéria, e
originalmente chamado Goddamn (maldita) particle pela dificuldade em ser
detectada. Depois mudou-se o nome para God Particle (partícula de Deus) para
chamar atenção da mídia.
Férmions – palavra derivada do nome do físico
italiano Enrico Fermi (1901 - 1954) Prêmio Nobel de Física 1938).
Princípio de W. Pauli (1900 – 1958; físico
austríaco, Prêmio Nobel de Física 1945):
Dois elétrons de um mesmo átomo não podem ter
os quatro números quânticos iguais (descrevem as quantidades de energia dos
elétrons nos átomos)..
A partir do ano de 2003, os três estados da
matéria: sólido, líquido, gasoso, cujos exemplos clássicos visualizamos com
a água (gelo, água líquida, vapor d’água), foram acrescidos de mais quatro
estados mostrando assim que o conhecimento cientifico não é algo acabado:
4º Estado: Plasma:
Presente na televisão de LCD ou cristal
líquido, televisão de plasma. Aqui, um gás quente eletricamente carregado
apresenta elétrons circulando sem estarem presos aos átomos.
5º Estado: Condensado Bose-Einstein:
Condição
onde a temperatura chega a ser tão baixa que as moléculas entram em colapso e
comportam-se com um único átomo. Chama-se zero absoluto as temperaturas
-275,15º Celsius; -459º Fahrenheit; 0º Kelvin. Nessa condição a matéria exibe
efeitos de super condutividade e super fluidez.
A
temperatura mais baixa que se atingiu até hoje foi 0,5 bilionésimo de 1 Kelvin
no M.I.T. (2003).
A
supercondutividade conduz a corrente elétrica sem resistência nem perdas,
permitindo novas tecnologias (dispositivos de levitação magnética, por
exemplo).
6º Estado:
Gás Fermiônico:
Onde apesar das partículas estarem em baixa temperatura ainda se
comportam isoladamente.
7º Estado:
Superfluído de Polaritons:
Material sólido preenchido por partículas polaritons (junção de
particulasde luz, fótons com uma excitação da matéria mesclando ondas
eletromagnéticas com duas moléculas polares).
