Acadêmicas :
Francylaine Silva de Almeida
Luana Cristina da Cruz
Tatiane Reis Souza
Os estudos do mundo contemporâneo
Em relação aos estudos dos átomos nos primórdios acreditava-se que era uma esfera
sólida. Com os estudos de J. J. Thomson, em 1898 concluiu-se que o átomo era constituído de
uma distribuição esférica homogênea que continha em seu interior carga positiva e que
haviam elétrons distribuídos uniformemente em esferas concêntricas, que foi chamada de
“pudim de passas”. Nesta época se acreditava que a carga positiva não tinha massa, ou seja, a
massa do átomo era dada somente pela massa das cargas negativas. Este modelo explicava o
fenômeno de emissão de radiação, porém não explicava a dispersão de partículas alfas.
Em 1904, surge o modelo de Nagaoka que vem para explicar a regularidade das linhas
espectrais e a emissão de radiação beta, que são elétrons de alta energia emitidos pelo núcleo.
Neste modelo têm-se grandes números de elétrons distribuídos em um anel circular e com
intervalos angulares iguais, seguindo a lei de Coulomb. Este modelo ficou conhecido como
“sistema saturniano”, ele previu um grande número de elétrons para o átomo de Hidrogênio,
mas não explicava a questão da estabilidade.
Um dos precursores mais importantes da física nuclear foi o cientista Ernest
Rutherford. Ele estudou a detecção de radiação, fazendo experimentos com folhas de ouro
descobriu dois tipos de radiação: alfa e beta. Em 1908 bombardeou com partículas alfa uma
folha de ouro delgadíssima. Ele observou que as partículas alfa atravessavam a lâmina em
linha reta, mas algumas se desviavam e se espalhavam. Somente em 1911, Rutherford
esclareceu esse fato, decifrando os resultados experimentais. Primeiramente decifrou que na
eletrosfera dos átomos de ouro existem espaços e algumas partículas atravessavam a lâmina
passando por tais espaços, em relação ao desvio das partículas alfa, estas se desviavam
porque colidiam com o núcleo dos átomos de ouro, sendo este núcleo positivo O núcleo é
pequeno em relação ao átomo. Através dessas observações, Rutherford criou seu próprio
modelo atômico que acabou substituindo o modelo de Thomson.
Neste novo modelo de Rutherford dois equívocos, primeiramente uma carga negativa,
colocada em movimento ao redor de uma carga positiva estacionária, adquire movimento
espiralado em direção à carga positiva acabando por colidir com ela; segundo uma carga
negativa em movimento irradia energia constantemente, ou seja perde energia, emitindo
radiação. Porém, sabe-se que o átomo em seu estado normal não emite radiação.
Em 1913 O físico dinamarquês Niels Bohr conseguiu solucionar os equívocos
cometidos por Rutherford. Bohr enunciou: um elétron num átomo adquire apenas certas
energias, e cada energia é representada por uma órbita definida, particular. Se o elétron
recebe energia ele pula para uma outra órbita mais afastada do núcleo. Pode ocorrer no
elétron a perda de energia por irradiação, e sendo assim, o elétron cai para uma órbita mais
próxima do núcleo. Todavia o elétron não pode ficar entre duas órbitas definidas, específicas,
pois essa não seria uma órbita estável. Concluiu, também que quanto maior a energia do
elétron, mais afastado ele está do núcleo. As órbitas permitidas constituem os níveis de
energia do átomo, chamadas de camadas (K L M N ... ).
Após Bohr postular a existência de órbitas circulares específicas, em 1.916
Sommerfeld postulou a existência de órbitas não só circulares, mas também elípticas. Para
Sommerfeld, num nível de energia n, havia uma órbita circular e (n-1) órbitas elípticas de
diferentes excentricidades. Já em 1923, Louis de Broglie mostrou, através de uma equação
matemática, que "qualquer corpo em movimento estaria associado a um fenômeno
ondulatório". Desta maneira o elétron apresenta a natureza de uma partícula-onda,
obedecendo assim, às leis dos fenômenos ondulatórios, como acontece com a luz e o som. E
em 1926, Erwin Schrödinger formulou o conceito de "orbital", sendo este uma região do
espaço ao redor do núcleo onde existe a máxima probabilidade de se encontrar o elétron.
Em estudos sobre a radiação, a física clássica não conseguia resolver a radiação
emitida por um corpo quente. Todo corpo – por exemplo, um pedaço de ferro – emite luz
visível quando se encontra a altíssima temperatura. Mesmo à temperatura ambiente, o ferro
emite “luz”, mas não podemos vê-la porque se trata de radiação infravermelha, que o olho
não consegue perceber.
Estes estudos trataram a luz como uma radiação eletromagnética, constituída por um
conjunto de pacotes de energia, os fótons. Segundo essa idéia, a luz emitida, por exemplo,
pelo Sol ou por uma lâmpada, não consiste num fluxo contínuo de ondas eletromagnéticas
(como afirmam as teorias clássicas), mas sim na emissão de um enorme número de pacotes
de energia, os quanta de luz.
Vários experimentos foram feitos para se comprovar esta teoria da luz. Classicamente
a energia luminosa era proporcional à intensidade, já a teoria quântica diz que a energia
luminosa é proporcional à freqüência, experimentalmente provados no efeito fotoelétrico,
feito por Einstein, esse efeito ocorre quando elétrons são arrancados de uma superfície,
devido a incidência de luz (radiação eletromagnética).
Einstein estudou também os dilemas do universo. Declarou que havia uma dilatação
temporal (o intervalo de tempo entre dois eventos medido num referencial inercial qualquer é
sempre maior do que o intervalo de tempo entre os mesmos dois eventos medido no
referencial em que os eventos ocorrem na mesmo a posição. Isso é o que se chama de
dilatação temporal), uma contração do espaço (os objetos que se movimentam a altíssimas
velocidades sofrem uma contração na direção em que se deslocam. Esse efeito é conhecido
como contração do espaço), e a simultaneidade é relativa, isto é, eventos simultâneos em
relação a um referencial inercial não são simultâneos em relação a outro referencial inercial
movendo-se uniformemente em relação ao primeiro. Elaborou também sua famosa fórmula
sobre a energia, dizendo que pequenas quantidades de massa pode ser convertidas em grandes
quantidades de energia.
Einstein estudou o conceito de universo. Para ele o universo pode esticar e dobrar,
mas não rasgar. Entretanto na mecânica quântica o espaço é definido como sendo aleatório e
caótico, rasgos são comuns. Já a teoria das cordas defende a idéia de que o espaço pode se
rasgar, isto é observado quando elas acalmam o caos e quando andam e desenham um tubo
que pode atuar como uma bolha que rodeia o rasgo.
A teoria das cordas também afirmam que estamos rodeados por dimensões
escondidas, que vão além do comumente conhecidos, espaço tridimensional. Este espaço
tridimensional pode ser apenas uma pequena parte de algo muito maior. Podem existir
mundos perto de nós que sejam completamente invisíveis, estes seriam os universos
paralelos.
Durante muito tempo os cientistas acreditaram que as menores partes dos átomos
eram pontuais e no exterior estavam os elétrons voando no interior os prótons e os nêutrons
constituídos de quarks, porém com a teoria das cordas ao invés de partículas invisíveis temos
pequenas cordas vibrantes podendo ser um pequeno círculo fechado ou aberto. Em 1980 a
teoria das cordas evoluíram; as pequenas cordas dessa teoria vibram e dançam em diferentes
padrões criando todas as partículas fundamentais da natureza e juntas criariam o universo,
tendo chance de explicar toda a matéria e toda as forças da natureza desde da menor partícula
até as galáxias no gigantesco universo.
Ocorrendo cinco teorias das cordas, distintas em seu detalhamento matemático, porém
deveria haver uma unificação das teorias, em 1995 Ed Witten construiu uma nova forma de
olhar as teorias das cordas, sendo as 5 teorias, 5 formas diferente de ver a mesma coisa,
unificando assim a teoria das cordas, chamada agora de teoria M.
Com essa teoria teríamos agora 11 dimensões, tendo essas dimensões haver com as
direções independentes que podemos nos mover, são chamados de grau de liberdade,
podendo as cordas fazer muito mais coisas. Com essa teoria veio também a descoberta de
outros objetos além das cordas que seriam parecidas com membranas. As cordas agora
poderiam esticar tornando-se membranas, que poderiam com uma enorme energia se tornar
tão grande como um universo. Deste modo existiria universos paralelos aos nossos.
Isto resolveria um dos maiores mistérios da ciência, a gravidade. Antes pensava-se
que era uma força fraca, mas agora com esta teoria sabe-se que tudo que existe são cordas de
pontas abertas, e estas pontas estão presas a nossas membranas tridimensional, as cordas
fechadas ainda existem e estas são responsáveis pela gravidade (os grávitons) e assim como
não estão amarrados podem escapar para outras dimensões, ocorrendo a diluição da força
gravitacional. Com isso sugere-se que apesar de não vermos os outros universos talvez
possamos um dia senti-los através da gravidade.
A teoria das cordas veio para unificar a teoria da relatividade geral e a teoria da
mecânica quântica.