Como sabemos que tudo no mundo é mesmo feitosportgalera betátomos?:sportgalera bet

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Em 1785, o cientista holandês Jan Ingenhousz estava estudando um fenômeno estranho que ele não conseguia explicar. Partículas minúsculassportgalera betcarvão se movimentavam com rapidez na superfíciesportgalera betum recipiente com álcoolsportgalera betseu laboratório.

Cercasportgalera bet50 anos depois,sportgalera bet1827, o botânico escocês Robert Brown descreveu algo curiosamente parecido. Ele observava grãossportgalera betpólen com seu microscópio e notou que alguns deles soltavam pequenas partículas – que se afastavam dos grãossportgalera betuma forma agitada e aleatória.

Em princípio, Brown se perguntou se as partículas eram alguma espéciesportgalera betorganismo desconhecido. Ele repetiu a experiência com outras substâncias como poeirasportgalera betrocha, que nunca esteve viva, e observou o mesmo movimento estranhosportgalera betnovo.

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Sistema planetário minúsculo

Ainda levaria quase um século para a ciência chegar a uma explicação. Albert Einstein desenvolveu uma fórmula matemática que previa esse tiposportgalera betmovimento particular – então chamadosportgalera betmovimento Browniano,sportgalera bethomenagem a Robert Brown.

A teoriasportgalera betEinstein erasportgalera betque as partículas dos grãossportgalera betpólen se movimentavam porque estavam constantemente se chocando com milhõessportgalera betmoléculas minúsculassportgalera betágua.

Em 1908, observações reforçadas com cálculos haviam confirmado a teoria, esportgalera betuma década os físicos conseguiram ir além. Ao separar cada átomo individual, eles começaram a entender mais sobre suas estruturas internas.

O nome vem do grego atomos, que significa indivisível. Mas os físicos já sabem hoje que os átomos não são sólidos como pequenas esferas, e sim uma espéciesportgalera betsistema planetário elétrico minúsculo.

Eles são constituídos por três partes principais: prótons, nêutrons e elétrons. Pense nos prótons e nos nêutrons unidos no centro formando o “sol”, ou núcleo. E os elétrons orbitando esse núcleo, como planetas.

Se os átomos já são extremamente pequenos, essas partículas subatômicas são ainda menores. Curiosamente, a primeira partícula a ser descoberta foi a menorsportgalera bettodas – o elétron.

Para se ter uma ideia da diferençasportgalera bettamanho, os prótons no núcleo são cercasportgalera bet1.830 vezes maiores que os elétrons. A proporção seria a mesma que pequenas bolassportgalera betgude orbitando um balãosportgalera betar quente.

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Luminosidade

Mas como sabemos que essas partículas estão lá? A resposta é que, apesarsportgalera betminúsculas, elas têm um grande impacto. O físico britânico que descobriu os elétrons, J. J. Thomson, usou um método particularmente engenhoso para provarsportgalera betexistênciasportgalera bet1897.

Ele usou um dispositivo especial chamado tubosportgalera betCrookes – um pedaçosportgalera betvidro com um formato estranho do qual quase todo o ar é retirado por uma máquina. Uma carga elétrica negativa era aplicada entãosportgalera betum dos lados do tubo. Essa carga era suficiente para retirar das moléculassportgalera betgás restantes no tubo algunssportgalera betseus elétrons.

Os elétrons têm carga negativa, então a carga negativa aplicada ao tubo os repelia ao outro lado. E, graças ao vácuo parcial, esses elétrons podiam sairsportgalera betdisparada pelo tubo sem nenhum grande átomo para atrapalhá-los pelo caminho.

A carga elétrica fazia com que os elétrons se movessem com extrema rapidez – cercasportgalera bet59.500 quilômetros por segundo – até se chocarem com o vidro no outro extremo, batendo tambémsportgalera betoutros elétrons associados aos átomos.

Surpreendentemente, as colisões entre essas minúsculas partículas geraram tanta energia que criaram uma luminosidade amarelo-esverdeada.

Se você se pergunta como esses elétrons podiam sair voando independentementesportgalera betseus átomos, isso se deve a um processo chamado ionização, no qual – neste caso – uma carga elétrica modifica a estrutura do átomo ao empurrar esses elétrons para o espaço emsportgalera betvolta.

De fato, é por conta dessa facilidadesportgalera betmanipular os elétrons que os circuitos elétricos são possíveis. Elétrons se movimentamsportgalera betum átomo a outrosportgalera betum fiosportgalera betcobre, carregando consigo a carga pela extensão do fio.

Os átomos, nunca é demais lembrar, não são pedaços sólidossportgalera betmatéria, mas sistemas que podem ser modificados ou passar por mudanças estruturais.

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Núcleo demonstrado

Mas a descoberta dos elétrons sugeria que havia algo a mais para aprender sobre os átomos. O trabalhosportgalera betThomson revelou que os elétrons tinham carga negativa – mas ele sabia que os próprios átomos não tinham nenhuma carga. A conclusão foisportgalera betque eles deveriam conter partículas misteriosas com carga positiva para balancear a carga negativa dos elétrons.

Experiências no começo do século 20 identificaram essas partículas positivas e ao mesmo tempo revelaram a estrutura interna do átomo semelhante àsportgalera betum sistema solar.

Ernest Rutherford e seus colegas pegaram folhassportgalera betpapel alumínio bem finas e as colocaram sob um feixesportgalera betradiação com carga positiva. A maior parte da radiação passou para o outro lado, como Rutherford imaginava, já que a folha era bem fina. Mas surpreendentemente, parte dela bateu e voltou.

Rutherford então sugeriu que os átomos na folhasportgalera betpapel alumínio deveriam conter áreas pequenas e densas com cargas positivas, já que nada mais teria o potencialsportgalera betrefletir a radiaçãosportgalera betum grau tão forte.

Ele havia encontrado as cargas positivas do átomo – e simultaneamente provou que ela estava concentradasportgalera betuma massa compactasportgalera betuma forma que os elétrons não estão. Em outras palavras, ele demonstrou a existênciasportgalera betum núcleo denso dentro do átomo.

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Cálculo

Agora, a massa dos átomos podia ser estimada. Mas ainda havia um problema: os cálculos não batiam.

“Um átomosportgalera betcarbono tem seis elétrons, e portanto seis prótonssportgalera betseu núcleo – seis cargas positivas e seis negativas. Mas o núcleosportgalera betcarbono não pesa seis prótons, ele pesa o equivalente a 12 prótons”, observa Harry Cliff, pesquisador da Universidadesportgalera betCambridge e curador do Museu da Ciênciasportgalera betLondres.

Logo se chegou à conclusãosportgalera betque as outras seis partículas nucleares deveriam ter a mesma massa que os prótons, mas ter carga neutra: os nêutrons. Mas ninguém conseguia provar isso. Pelo menos até os anos 1930.

O físico James Chadwick já vinha trabalhando emsportgalera betteoria havia anos quando fezsportgalera betdescoberta,sportgalera bet1932.

Ele lançou raios gama, que têm carga neutra e alto grausportgalera betpenetração,sportgalera betuma substância que ele sabia ser ricasportgalera betprótons. Surpreendentemente, os prótons foram empurrados para longe do material como se tivessem sido atingidos por partículas com a mesma massa – como bolassportgalera betbilhar atingidas por outras bolassportgalera betbilhar.

Os raios gama não são capazessportgalera betdesviar os prótons dessa maneira, então Chadwick descobriu que as partículassportgalera betquestão deveriam ter a mesma massa que os prótons, mas semsportgalera betcarga elétrica: eram os nêutrons.

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Ver para crer

Com a estrutura do átomo descoberta, o que faltava era uma imagem – muita gente só acredita no que pode ver.

Nos anos 1930 isso era impossível, mas o trabalhosportgalera betcientistas como Thomson, Rutherford e Chadwick ajudou a criar mecanismos para produzir essas imagens, com microscópios eletrônicos, que usam feixessportgalera betelétronsportgalera betlugarsportgalera betraiossportgalera betluz.

Um feixesportgalera betluz tem comprimentosportgalera betonda milharessportgalera betvezes maior do que um feixesportgalera betelétrons, que assim é capazsportgalera betser desviado por átomos minúsculos para gerar uma imagem que a luz é incapazsportgalera betcaptar.

Mas os átomos não estão simplesmente presentes nas coisassportgalera betmaneira estável, esperando para serem examinados. Muitas vezes, eles estãosportgalera betdecomposição, o que significa que são radioativos.

Há vários elementos naturalmente radioativos. O processo gera energia, que forma a base da energia nuclear – e das bombas nucleares. O trabalho dos físicos nucleares envolve geralmente tentar entender as reações nas quais o núcleo do átomo passa por mudanças fundamentais como essa.

Após maissportgalera betdois séculossportgalera betpesquisas, os cientistas não somente descobriram como os átomos são, mas também suas estruturas complexas e as suas mudanças – muitas das quais ocorrem naturalmente.

E, ao estudarmos os átomos dessa forma, fomos capazessportgalera betdesenvolver novas tecnologias, aproveitar a energiasportgalera betreações nucleares e entender melhor o mundo que nos cerca.

Também aprendemos a nos proteger melhor da radiação e descobrir como os materiais mudam sob condições extremas.

“Considerando o quão pequeno um átomo é, é impressionante ver o quanto a física consegue tirar deles”, observa a física nuclear Laura Harkness-Brennan, da Universidadesportgalera betLiverpool.

<bold>Leia a versão original <link type="page"><caption> desta reportagemsportgalera betinglês </caption><url href="http://www.bbc.com/earth/story/20151120-how-do-we-know-that-things-are-really-made-of-atoms" platform="highweb"/></link>no site <link type="page"><caption> BBC Earth</caption><url href="http://www.bbc.com/earth/uk" platform="highweb"/></link></bold>.