Mais de cem anos após ser descoberto, elétron ainda guarda mistérios - 16/02/2019 - Ilustríssima - Folha
Há 90 anos, equação começava a desvendar comportamento da primeira partícula subatômica identificada
[RESUMO] Há pouco mais de cem anos, a física tornava a palavra 'átomo' (não divisível) uma contradição semântica: era descoberto o elétron. Há 90 anos, uma equação começava a desvendar seu comportamento.
Para entender por que o elétron —partícula que deu nome à eletricidade, tida como a maior invenção da humanidade— é ainda um desafio para a física, é preciso fazer aqui um panorama simples e sucinto do que esse ramo da ciência sabe sobre a matéria, a energia e as forças da natureza.
Representação gráfica de "átomo virtual" captando elétron, criada por um grupo de físicos para computador quântico - David Ebert/Universidade Purdue
A descrição microscópica (isto é, quântica) da gravitação —denominada gravitação quântica— é um campo de investigação com diversas questões em aberto. Há vários candidatos para se chegar a essa abordagem. Os mais populares são as chamadas teorias de supercordas, nas quais partículas elementares (elétrons, neutrinos, quarks etc.) são tratadas não como "pontos sem dimensão", mas sim como diminutas estruturas extensas (cordas).
A eletrodinâmica quântica descreve os fenômenos que envolvem a força eletromagnética, como um ímã atraindo um pedaço de ferro ou uma corrente passando por um fio elétrico. Essa teoria, desenvolvida a partir do início da década de 1940, ajudou a entender o mundo das chamadas partículas elementares —ou seja, partículas "indivisíveis"— à medida que elas iam sendo descobertas. Hoje, mais de cem delas são conhecidas.
Estabelecida em 1973, a cromodinâmica quântica (QCD, em inglês),teoria que descreve os fenômenos que envolvem a força forte, ainda apresenta desafios estimulantes. Por exemplo, por que quarks ("tijolos" constituintes dos prótons e nêutrons) não são encontrados isoladamente na natureza?
Essa teoria —considerada a mais precisa da história da ciência— deixou claro que o elétron era protagonista em um fenômeno corriqueiro em nossas cozinhas, mas mal compreendido à época: quando deixamos cair sal no fogo, surge uma linda chama amarela. Elétrons geram a cor, ao absorverem freneticamente a energia (calor) do fogo e a devolverem na forma de luz.
O fenômeno ajudou os físicos a identificar os elementos químicos, pois cada um deles tem uma "assinatura colorida" bem característica —o amarelo do sal de cozinha é do sódio. Esse conhecimento foi essencial para que os astrofísicos determinassem a composição de objetos celestes, estrelas, galáxias, gases interestelares etc.
Aquele trabalho —ainda muito desconhecido na comunidade física— relaciona essa composição com a existência de uma possível dimensão extra, uma quarta dimensão de espaço. Essa é uma questão ainda em aberto e tratada por concepções teóricas mais atuais, como as teorias de supercordas.
Ou seja, a partícula mais popular e útil da história ainda é um desafio. E isso deve ser comemorado —principalmente nestes 90 anos da equação que começou a domar a primeira porção subatômica da matéria.
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