Cem anos de núcleo atômico e colisões

“Foi de longe o evento mais incrível que jamais aconteceu comigo em minha vida. Foi quase tão incrível quanto se você atirasse um projétil de 40 centímetros contra um pedaço de papel toalha e ele ricocheteasse e acertasse você.” – Ernest Rutherford (1871-1937), citado no livro Big Bang, de Simon Singh.

Assim o físico Ernest Ruhterford descreveu a incrível descoberta do núcleo atômico, anunciada pela primeira vez na Sociedade Filosófica e Literária de Manchester, Reino Unido, em 7 de março de 1911, como ficamos sabendo neste artigo na Ciência Hoje do físico Odilon Tavares, do CBPF, que relata vários detalhes interessantes da história e o espírito da física na época.
  
A descoberta resultou dos experimentos de Rutherford, realizados com seus colegas Hans Geiger e Ernest Marsden, em 1909. Na época, a visão que se tinha do átomo era a de uma esfera pouco densa e uniforme de carga elétrica positiva, incrustada com partículas de carga elétrica negativa (a esfera vermelha da figura abaixo). Para verificar esse modelo, Ruhterford, Geiger e Marsden resolveram lançar um feixe de partículas positivamente carregadas (núcleos de átomo de hélio, na época chamadas de partículas alfa) contra uma placa fina de ouro (figuras do experimento podem ser vistas no artigo da Ciência Hoje). Se o átomo fosse mesmo com se pensava até então, os núcleos de hélio atravessariam a placa de ouro sem sofrer quase nenhum desvio (setas pretas na figura). Mas em vez disso, os físicos observaram que uma vez ou outra, uma partícula alfa era fortemente espalhada, como se tivesse colidido com algo muito duro e ricocheteasse (figura abaixo).

Foi só em 1910 que Rutherford conseguiu entender o que estava acontecendo. Ele foi forçado a concluir que toda a carga elétrica positiva do átomo estava concentrada em seu centro, em uma região 100 mil vezes menor que o próprio átomo. Na maioria de seu volume, o átomo era essencialmente vazio. Foi uma conclusão estarrecedora, que desencadeou uma série de questionamentos que contribuiram ao desenvolvimento da mecânica quântica.


Fonte: Wikipedia
 
E há mais um motivo para se comemorar o experimento de Rutherford, Geiger e Marsden. Como ressaltam
Frederick Dylla, do American Institute of Physics, e Steven Corneliussen, do Jefferson Lab, nesta apresentação em PDF, o método do experimento de colidir partículas e analisar o resultado das colisões é a base de todos os experimentos de física nuclear e de partículas elementares que resultaram em todas as outras descobertas da estrutura da matéria no século XX. Já no século XXI, embora um milhão de vezes mais energéticos que as partículas alfa de Rutherford, os prótons do recém inaugurado LHC, e os elétrons e pósitrons do ainda em projeto ILC, colidem em experimentos cuja essência é basicamente a mesma.

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