Neutron

Doutorado em Física (UFJF, 2019)
Mestrado em Física (UFJF, 2015)
Graduado em Bacharelado em Física (UFJF, 2015)
Graduado em Licenciatura em Física (UFJF, 2013)

A constituição da matéria já era uma pergunta a ser respondida desde os tempos da Grécia antiga com os grandes filósofos e pensadores da época. O termo matéria era entendido como sendo tudo que apresentava massa e ocupava lugar no espaço. Então, mesmo que de forma filosófica e abstrata, já havia uma ideia de que a matéria era constituída por pequenas partes que foram denominados átomos.

A palavra átomo tem origem grega e quer dizer indivisível. Naquele tempo acreditava-se que o átomo era a menor parte que constituía a matéria. Em outras palavras, a matéria poderia ser dividida inúmeras vezes até sua menor parte, denominada átomo, que seria indivisível.

Durante muitos anos essa ideia foi aceita como uma verdade absoluta. Com o passar do tempo e com a evolução da ciência foram desenvolvidos vários modelos de átomos, como por exemplo os modelos atômicos de Dalton e Thomson, que contribuíram positivamente para o modelo mais aceito nos dias atuais.

No modelo de Dalton o átomo era composto por uma ínfima esfera totalmente maciça que era impenetrável, não podia ser destruída nem dividida, além disso o átomo apresentava carga total nula. O modelo atômico de Dalton também é conhecido por bola de bilhar. Já no modelo de Thomson, o átomo era descrito como uma esfera carregada positivamente. Essa esfera apresentava uma espécie de recheio. Então foi descoberto a existência de partículas com cargas negativas o qual foi denominado elétrons. O modelo atômico de Thomson também é conhecido como pudim de passas. Em seguida o físico Rutherford efetuou uma série de experimentos bombardeando uma lâmina muito fina de ouro com partículas em alta velocidade concluindo que as partículas atravessavam o mesmo. Esses resultados romperam totalmente o pensamento inicial grego de que o átomo seria indivisível e impenetrável. Rutherford concluiu que o átomo era constituído em sua grande parte de espaços vazios e então desenvolveu o modelo atômico planetário. No modelo atômico planetário o átomo era constituído de um núcleo positivo no centro e os elétrons negativos orbitando o mesmo. A órbita dos elétrons ficou conhecida como eletrosfera. Posteriormente a teoria do átomo como planetária foi aperfeiçoada pelo físico Niels Bohr. Bohr incluiu o modelo atômico na teoria quântica e conseguiu explicar como os diferentes níveis de energia da eletrosfera impediam que os elétrons colidissem com o núcleo pelo fato de suas cargas serem opostas. Então foi proposto pelo mesmo Rutherford o modelo em que até mesmo o núcleo seria composto por partes menores de cargas positivas. Essas partículas ficaram conhecida como próton. O modelo atômico ficou então conhecido como o modelo de Rutherford-Bohr e é o modelo mais aceito atualmente. Com a evolução da ciência e dos modelos atômicos já se sabe que apesar do átomo ser uma parte muito ínfima da matéria ele é constituído por outras partículas denominadas subatômicas.

Mesmo com a descoberta do próton ainda havia perguntas, se além dos mesmos, existiam outras partículas nos núcleos dos átomos e como essas partículas deveriam se comportar. Então, um aluno de Rutherford chamado J. Chadwick conseguiu comprovações sobre a existência de mais uma partícula subatômica de carga nula com 0,1% mais massa do que o próton e que ficou denominada sugestivamente por nêutron. Essa descoberta se deu através do estudo da radioatividade. Descobriu-se também que a massa atômica de um determinado elemento é simplesmente a soma do número de prótons com o número de nêutrons.

Os nêutrons apresentam uma utilidade fundamental no ramo tecnológico como por exemplo em bombas atômicas e nos reatores nucleares utilizados na criação de energia nuclear. A fissão nuclear é o processo físico que está por trás de ambos os exemplos. Na fissão nuclear o núcleo de um átomo pesado considerado instável se divide em dois outros núcleos menores do que o inicial. Nesse processo há uma alta liberação de energia e apresenta baixa probabilidade de ocorrência natural, mas, pode ser induzido através do bombardeamento de nêutrons. Durante o bombardeamento são liberados novos nêutrons que podem acabar colidindo com os novos núcleos originando várias fissões sucessivas. As fissões sucessivas são conhecidas como reação em cadeia. A soma das massas dos núcleos menores é aproximadamente igual a massa do átomo original. Esse déficit na massa é compensado pela liberação de energia, ou seja, a fissão de um átomo instável resulta em dois átomos mais uma emissão enorme de energia. Esse processo é considerado como sendo uma forma de transmutação nuclear. Em termos da relatividade de Einstein isso quer dizer que a energia é conservada, pois, em sua teoria a massa é tratada como uma forma de energia. A equação que relaciona essas grandezas é a famosa E=mc2.

Leia também:

Referências:

BONJORNO, José Roberto; BONJORNO, Regina Azenha; BONJORNO, Valter; CLINTON, Márcico Ramos. Física História & Cotidiano. São Paulo: Editora FTD, 2004, volume único.

HEWITT, Paul G. Física Conceitual. Porto Alegre: Editora: Bookman, 2011, 11ª. ed. v. único.

Arquivado em: Física Nuclear