“Esse relâmpago fantasmagórico”

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Você provavelmente sabe que Roentgen descobriu os raio-X por acaso. E que eles levam esse nome justamente porque ele não tinha a menor idéia do que se tratavam aqueles prováveis raios, invisíveis, emitidos por uma engenhoca chamada ‘tubo de Crookes’ e que faziam brilhar, com um brilho amarelo-esverdeado, a distância, placas cobertas com platinocianeto de bário que estavam em um canto.
Vamos combinar, quem é que tem placas cobertas com isso em cima de uma cadeira em casa? Roentgen tinha. Mas vamos dar um desconto porque a casa também era o laboratório dele e essa era, já naquela época, uma conhecida substância fosforescente (e esse um fenômeno ainda longe de ser explicado).
Além do fato de Roentgen ter sido o primeiro contemplado do recém instituído premio Nobel de física em 1905, a sua descoberta traz outras curiosidades. Essa foi a tecnologia com menor tempo entre a sua descoberta e utilização prática. Isso mesmo considerando que esses raios eram tão misteriosos que raramente a primeira pessoa a observar um fenômeno foi aquela que visualizou a aplicação para o fenômeno.
A fluorescência a distância indicativa da emissão dos raios já havia sido observada pelo menos duas vezes antes de Toentgen. Primeiro pelo inventor dos próprios tubos catódicos, o brilhante físico inglês William Crookes e depois pelo também física Phillip Lenard, mas ambos desconsideraram o efeito como relevante e não dedicaram tempo a sua explicação.
Roentgen começou a testar o que os raios X NÃO podiam atravessar e segurando um cachimbo de chumbo contra uma chapa fotográfica durante a produção dos raios catódicos, descobriu que esse era um metal que bloqueava os raios X. Mas essa não foi a unica revelação. Como Roentgen estava segurando o cachimbo com os dedos, ao revelar a chapa fotográfica encontrou, além da sombra produzida pelo cachimbo, a silueta dos ossos de seus dois dedos.
“O que estou vendo não é um fenômeno científico, é do outro mundo, é definitivamente místico. O que meus colegas irão pensar desses raios X que, ao contrário da luz ou do ultravioleta ou mesmo das ondas Hertzianas, são capazes de revelar as partes mais escondidas do corpo humano, os ossos?”
Roentgen ficou tão assustado que não percebeu a enorme potencialidade de sua descoberta para a medicina.
Para ter certeza que os Raios X não eram uma alucinação, ele convidou sua mulher Bertha um dia depois do jantar para descer ao laboratório, colocou sua mão esquerda em cima de uma chapa fotográfica virgem e ligou seu tubo de Crookes. Em seguida, mostrou a Bertha a primeira radiografia jamais tirada (veja no detalhe. A mancha na imagem é a aliança de casamento de Bertha).
“Ah, meu Deus, estou vendo meus ossos. Dá impressão de que estou olhando minha própria morte”. Bertha também ficou horrorizada, e nem ela percebeu o que tinha em mãos.
Roentgen tinha consciência de ter feito uma grande descoberta científica e se trabalhou dia e noite, em completo segredo, durante as semanas que antecederam a reunião da sociedade físico-médica de Würzburg era porque queria evitar que algum dos muitos cientistas da Europa trabalhando com ‘Tubos de Crookes’ em seus laboratórios publicassem primeiro que ele os raios X.
Já o editor da revista teve uma percepção diferente do relatório apresentado por Roentgen, principalmente depois de ver a chapa da mão de Bertha e esse se tornou o artigo publicado mais rapidamente em toda a história da ciência: menos de uma semana.
Como se tratava de uma revista pequena, Roentgen mandou fazer separatas do artigo, acompanhadas das radiografias da mão de berta e dos pesos de chumbo e mandou para os físicos mais eminentes da Europa. Em menos de uma semana de novo, a foto era manchete de jornais como o Die Presse Alemão e o London Chronicles Inglês. A razão da publicidade era a incrível ferramenta diagnóstica para a Medicina, que o próprio autor não havia realizado totalmente, apesar de já ter percebido o potencial para estudar fraturas ou danos ósseos. Ainda no mesmo ano, um juiz norte-americano passou a aceitar as radiografias como prova na corte e abriu um outro filão de aplicação dos raios X.
Roentgen ainda publicou mais 3 artigos sobre os raios X, onde detalhava as propriedades desses raios e variáveis que afetavam essas propriedades. Nenhuma palavra sobre os usos médicos da sua incrível descoberta.
Até a descoberta dos raios X, os médicos podiam usar apenas os 5 sentidos para diagnosticar uma doença. Os raios X foram como um sexto sentido, uma visão além do alcance, e é difícil imaginar uma descoberta, ainda hoje, que tenha sido tão produtiva para médicos ou pacientes. Com o tempo, primeiro a absorção dos raios por sais de bário, e depois por outros compostos mais inofensivos, permitiu visualizar uma série de estruturas moles do corpo, como estomago e intestino. Era a radiografia de contraste. E em 1972, 50 anos depois de sua morte, um engenheiro de computação e um neurorradiologista ingleses criaram uma forma de bombardear raios X de múltiplos ângulos, focalizados em dinas seções do corpo. Essas laminas eram então integradas em um computador e conseguiam mostrar, pela primeira vez, de forma incrivelmente precisa, as partes internas do cérebro. Em menos de um século, a ciência transformara um papel brilhando no canto de uma sala nos escaner da Tomografia computadorizada.
Leitura complementar: O poder do Raio X – Revista Veja
Referências: Friedman M e Friedland GW. 1999. Wilhen Roentgen e os raios X. As 10 maiores descobertas da medicina. Capítulo 6. Companhia das Letras. 363pp.

Fluorescer da Guerra

Entre outras coisas, eu dou aula de Biofísica. As vezes um aluno te faz uma pergunta cabreira e então você descobre alguma coisa que não sabe. Outras vezes, no meio de uma explicação a gente descobre que não sabemos o que estamos tentando explicar. Não sei se eles percebem, mas eu mesmo percebo. Uma vez tive que explicar fluorescência de raios X e acabei aprendendo o que era fluorescência. E qual não foi a minha surpresa quando descobri que não sabia o que era (ou melhor, não sabia que não era a mesma coisa que) fosforescência.
Ambos fenômenos estão relacionados com a capacidade dos átomos de absorver energia. Na verdade, quem absorve energia são os elétrons. Você lembra alguma coisa de física? De química? Os elétrons são aquelas partículas muuuuuuuuuuito pequenas, que ficam girando (orbitando) ao redor do núcleo dos átomos (que tem seus prótons e neutros). Eles são capazes de absorver energia e pularem para um estado dito “excitado” (pronto, foi só falar de alguma coisa mais mundana que todo mundo se anima). Quando o elétron volta para seu estado natural, chamado “fundamental”, tem que mandar se livrar daquela energia extra e faz isso emitindo radiação eletromagnética. Na forma de raios X, ultravioleta e luz visível, entre outras.

Em alguns átomos especiais, esses elétrons têm maior facilidade de se excitar e com isso emitem muita energia quando voltam ao seu estado fundamental. Parte dessa energia é liberada na forma de luz visível imediatamente e com um determinado comprimento de onda. Mas outra parte dessa energia, de alguns elétrons retardatários, e liberada um pouco depois, e tem um comprimento de onda um pouco maior. Bem, essa “luz imediata”, é a fluorescência e cessa assim que termina a excitação. Já a “luz retardatária” é a fosforescência e essa demora um pouco mais para cessar, e continua por algum tempo mesmo depois que termina a excitação.

Ah, você acha que isso não interessa? Bom, confesso que eu posso me interessar mais do que os outros. Confesso também que esse texto foi para responder uma curiosidade minha (é, biólogos também fazem perguntas desse tipo). Mas vocês também deveriam se interessar, já que são fenômenos especialmente presentes no nosso dia-a-dia. Lâmpadas frias, interruptores de luz, ponteiros de relógio e quase tudo que ilumina ou brilha no escuro, envolve um dos dois. Pra quem quiser ir mais a fundo, tem preservativos fosforescentes também!

Com essa resposta eu já daria a minha curiosidade por satisfeita, mas conforme fui escrevendo o texto, me lembrei de uma coisa que li há algum tempo atrás, quando dava aulas de “Desenvolvimento sustentável”, e vi que esses fenômenos poderiam ter implicações bem mais profundas nas nossas vidas.

As lâmpadas fluorescentes, como o próprio nome diz, funcionam com o princípio da fluorescência. O tubo de vidro é preenchido com um gás inerte como o argônio e o vapor de Mercúrio (que é tóxico, mas a gente entra nessa questão outro dia). Quando vocês ligam a luz na sua casa, a eletricidade esquenta os filamentos (de Tungstênio, como nas lâmpadas incandescentes) que estão na extremidade de cada ponto do tubo da lâmpada e assim liberam elétrons para o gás. Esses elétrons ionizam o gás (fazem com que o argônio e o Hg também percam elétrons) e com isso eles ganham carga (positiva). Como de um lado da lâmpada é negativo e do outro é positivo, esses íons se aceleram com a diferença de potencial e vão ionizando outros átomos. Toda essa excitação produz ultravioleta. Se não fosse aquele pó branco que recobre a lâmpada o que teríamos seria um sol particular e vocês poderiam ficar se bronzeando debaixo da lâmpada da cozinha, não fosse o fato do UV ser um dos maiores agentes carcinogênicos existentes. O pó branco é um composto fosfórico (que contem ainda um monte de outros elementos, incluindo metais pesados diversos) que absorve a radiação UV e emite luz visível.

Quando desligamos a lâmpada, a fluorescência cessa, mas a lâmpada ainda pode emitir brilho, devido à fosforescência. Os interruptores de luz são feitos com um material fosfórico que emite mais fosforescência e, brilhando no escuro, depois que cessa a energia de excitação, para que você o encontre com mais facilidade e acenda a luz.

As lâmpadas fluorescentes também são chamadas de lâmpadas frias, e vem sendo cada vez mais utilizadas atualmente pelo fato de aproveitarem melhor a energia elétrica, diminuindo o desperdício. As lâmpadas incandescentes, para produzirem 5% de luz gastam os outros 95% da energia elétrica produzindo calor. As lâmpadas fluorescentes produzem 75% da energia em luz e apenas 25% é perdido como calor.

A princípio, não parece um número irrelevante, mas se vocês pensarem no resultado disso na conta de luz no final do mês ele pode parecer irrelevante sim. Uma daquelas economias bobas que varia entre R$ 0,76 e R$ 2,47. No entanto, se pensarmos globalmente, a economia não têm nada de irrelevante. Ela é enorme! Pensei nisso alguns anos atrás quando tivemos que reduzir nossas contas de luz por conta do Apagão.

Já naquela época, apesar da série de confusões governamentais que levaram ao Apagão, quem pagou a conta, fomos nós. Um livro que eu li, muito antes do racionamento, dizia que a melhor coisa que um governo poderia fazer era trocar todas as lâmpadas incandescentes das casas de todas as pessoas no país por lâmpadas fluorescentes. E deveria fazer isso sem custo direto para a população. De graça!

Por que a economia seria tanta, mas tanta, que não haveria necessidade de se racionamento. E mais, nem mesmo construindo uma nova usina hidroelétrica, que custaria infinitamente mais do que a troca das lâmpadas, se conseguiria produzir mais energia do que teria sido economizada com esse simples gesto.

O livro trazia um cálculo parecido para os Estados Unidos. Segundo os autores, se o governo americano trocasse todas as lâmpadas incandescentes por fluorescentes, a energia economizada seria equivalente ao correspondente em petróleo, que o país importa do oriente médio todos os anos.

Ou seja, trocando todas as lâmpadas, a 1/100 do custo de construção de uma usina nuclear, não haveria mais necessidade de se importar petróleo do Oriente. E assim, não haveria mais necessidade de intervir em governos soberanos com guerras para manipular o preço do petróleo. E sem necessidade de resistir a invasão dos governos estrangeiros, talvez não houvesse insurgência de grupos fanáticos religiosos na região. E talvez fosse evitado o nascimento do terrorismo.

Tudo isso só trocando algumas lâmpadas.

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