quarta-feira, 11 de julho de 2012

Por que César Lattes não ganhou o Prêmio Nobel?

     Reza a lenda que, na Dinamarca, há uma carta lacrada com os seguintes dizeres: "Por que César Lattes não ganhou o Prêmio Nobel? - abrir 50 anos depois da minha morte". A carta seria de Niels Bohr, um dos gigantes da Física no século XX e ganhador do Prêmio Nobel em 1922. Bohr prezava o trabalho do brasileiro Lattes. Convidou-o para dar seminários na Escandinávia. Tomaram cerveja juntos em Copenhague. Niels Bohr morreu no dia 18 de novembro de 1962, portanto, a partir do próximo dia 18 de novembro, a tal carta (se existiu e ainda existir) poderá ser aberta.
     Talvez, tenha havido alguma trampolinagem no caminho de César Lattes para o Prêmio Nobel de 1950. Em fins de 1949, os patrocinadores suecos do Nobel tentaram, sem êxito, contatar Lattes no Rio de Janeiro. A carta emperrou nos escaninhos da Universidade do Brasil (precursora da UFRJ) e só um ano depois chegou às mãos do suposto candidato ao prêmio. Era tarde demais. O Nobel já tinha ido para o inglês Cecil Frank Powell, chefe da equipe de quatro cientistas, entre os quais Lattes, que pesquisavam raios cósmicos e processos nucleares. 
     E por que César Lattes merecia ter ganho o Prêmio Nobel?
     A descoberta do méson "pi", por Lattes e colaboradores, foi um passo fundamental na compreensão do mundo sub-atômico. Ao longo do século XX, as idéias sobre a matéria foram se tornando gradualmente mais complexas. Os átomos são constituídos por elétrons (cargas negativas), prótons (cargas positivas) e nêutrons (cargas nulas). O que prende os prótons e os nêutrons uns aos outros para formar o núcleo? Eles não podem se atrair eletricamente, pelo contrário, os prótons se repelem uns aos outros. As forças gravitacionais são muito menores do que as forças elétricas repulsivas. Era necessário supor um novo tipo de forças nucleares, mais fortes do que a repulsão elétrica, para manter a coesão do núcleo.
     Em 1935, Hideki Yukawa propôs uma teoria para explicar as forças nucleares. Ele sugeriu a existência de uma partícula ainda desconhecida, com uma massa cerca de 200 vezes maior do que a do elétron, que poderia ser emitida e absorvida por prótons e nêutrons. A troca dessa partícula entre os constituintes do núcleo atômico produziria uma atração entre eles, de curto alcance, que poderia explicar a estabilidade nuclear. Por ter uma massa intermediária entre a do elétron e a do próton, recebeu o nome de “méson”. Essas partículas só poderiam existir durante um tempo muito curto, e se desintegrariam fora do núcleo atômico, depois de apenas um bilionésimo de segundo. 
     Entre 1937 e 1938, Carl D. Anderson e Seth H. Neddermeyer encontraram na “radiação cósmica”, que continuamente atinge a Terra, os sinais de algo que parecia ser o méson de Yukawa: tinha uma massa adequada, e se desintegrava do modo previsto. Durante quase dez anos, parecia que tudo se encaixava e que se dispunha de uma boa teoria sobre a constituição da matéria. Em 1947, no entanto, isso mudou. Descobriu-se que o méson de Anderson e Neddermeyer não tinha o comportamento previsto. 
     Para poderem explicar as forças nucleares, os mésons deveriam ser fortemente absorvidos por prótons e nêutrons. Previa-se, portanto, que eles fossem facilmente capturados pela matéria. No entanto, um grupo de pesquisadores italianos (Marcello Conversi, Ettore Pancini e Oreste Piccioni) observou que os mésons que haviam sido encontrados na radiação cósmica podiam atravessar centenas de núcleos atômicos sem sofrer nenhuma alteração. Eles tinham uma interação muito fraca com prótons e nêutrons, ao contrário do que se esperava.
     É aí que entra a contribuição do grupo ao qual pertenceu Lattes. Em 1946, uma equipe de pesquisadores de Bristol (Inglaterra), sob a direção de Cecil Powell, estava estudando os traços produzidos por reações nucleares em certas chapas fotográficas especiais, mais grossas e mais sensíveis, chamadas “emulsões nucleares”. Pela análise dos rastros lá deixados por prótons e outras partículas carregadas, é possível determinar a sua energia e massa. Beppo Occhialini e César Lattes analisaram algumas emulsões de um novo tipo, que haviam sido colocadas no alto de uma montanha, nos Pirineus, a cerca de 2800 m de altitude. Ao revelar e analisar as emulsões, observaram grande número de traços deixados por partículas que interpretaram inicialmente como sendo os mésons já conhecidos. No entanto, após alguns dias de estudo, foram encontrados dois traços especiais, de mésons que iam diminuindo de velocidade e parando. Do final desses traços brotava um rastro de um novo méson.
     O que era aquilo? Havia algumas interpretações possíveis. Podia ser que o méson tivesse reagido com um núcleo dentro da emulsão e tivesse sido expelido com uma maior velocidade; ou poderia ter havido uma transformação de um méson em outro. De qualquer modo, não havia dados suficientes para se tirar qualquer conclusão segura. Para obter maior número de dados, Lattes viajou para a Bolívia, e colocou no alto do Monte Chacaltaya, a uma altitude de 5500 metros, várias emulsões nucleares. Nelas, foi possível encontrar cerca de 30 rastros de mésons duplos. Estudando esses traços, foi possível determinar a massa dos mésons e perceber que havia dois tipos de partículas, com massas diferentes. 
    Existia um tipo de méson que era cerca de 30 a 40% mais pesado do que o outro. Ele se desintegrava e produzia o méson mais leve. A partícula secundária era aquela já conhecida pelos estudos de Anderson e Neddermeyer, e passou a ser chamada de méson "mi" (atualmente, é chamado de múon). O méson primário, mais pesado, era algo novo, desconhecido. Foi denominado méson "pi" (chamados hoje de "píon") e sua identificação foi anunciada em outubro de 1947. Estudos posteriores mostraram que ele tinha uma forte interação com o núcleo atômico, possuindo as características exigidas pela teoria de Yukawa.
    Essa descoberta não foi, no entanto, a mera confirmação de uma teoria. Ela abriu todo um novo mundo de investigações. Sobretudo, porque o estudo da radiação cósmica logo levou à descoberta inesperada de muitas outras partículas. Naquele mesmo ano, começaram a ser observados rastros que não correspondiam a nada de conhecido. O próprio grupo de Powell encontrou alguns sinais de mésons duas vezes mais pesados do que os píons. Foram chamados inicialmente de mésons "tau", e atualmente são denominados mésons "kappa". Nos anos seguintes, foi surgindo uma avalanche de novas partículas, todas elas inesperadas, e com propriedades difíceis de serem compreendidas na época. Robert Oppenheimer introduziu a expressão “zoológico sub-nuclear” para esse novo mundo de partículas. Entre os seres exóticos desse "zoológico", foram encontradas partículas mais pesadas do que o próton (os “híperons”), de vários tipos diferentes. A nova "fauna" foi inicialmente explorada pelo estudo de raios cósmicos, mas logo foram construídos aceleradores de partículas cada vez mais poderosos, que permitiram a criação e investigação dessas partículas em laboratório. 
    Mais do que encontrar uma partícula em especial, a descoberta do méson pi marcou o início de uma revisão dos conceitos físicos sobre a estrutura da matéria. A grande variedade de partículas descobertas nos anos seguintes colocou em dúvida o conceito de “partícula elementar” como algo indivisível, simples, e levou à procura de uma estrutura para os próprios prótons, mésons e outras partículas. A teoria dos quarks jamais teria surgido sem o estímulo dessas descobertas, iniciadas há 65 anos, com César Lattes e colaboradores.
(Fontes: http://www.ghtc.usp.br/meson.htm e http://revistaepoca.globo.com/Revista/Epoca/0,,EMI193412-15224,00.html)

6 comentários:

  1. Hoje é 30 de Novembro de 2012.
    Alguém sabe se abriaram a carta?

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  2. Ainda não sei. Para ser sincero, sou um tanto cético com relação à sua existência.

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    1. Veja então: http://revistaepoca.globo.com/Revista/Epoca/0,,EMI193412-15224,00.html

      Agora uma pergunta sincera... Será que isso é invenção da revista época?

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    2. Oi Tiago. Pode ser invenção sim. Como eu tinha escrito em um comentário anterior, duvido da existência dessa carta.

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  3. Oi Alexandre. Que texto interessante! Pleno em sua exposição. Não sou da área, mas entendi perfeitamente, pois tudo me interessa. Sou prof. de Filosofia, mas adoro a química e a física quântica. Quanto ao César Lattes, foi mesmo trambicagem, pois na época havia outros interesses. A História ainda está sendo escrita neste campo, não é?
    Virei com mais tempo para ler seus outros post e já o sigo também.
    Um Abraço!
    Augusto

    www.saberepreciso.com

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  4. Olá Augusto. Com certeza a História da Física de Partículas ainda está sendo escrita. O último grande acontecimento foi a descoberta do Bóson de Higgs, mas isso foi só o encerramento de um longo capítulo do livro do Modelo Padrão. Leia um pouco sobre isso neste blog mesmo e em outras fontes confiáveis. Um abraço.

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