Dona Fifi aos 19.

Apostilas eletrônicas de Dona Fifi
O NEUTRINO

O PALPITE DE PAULI E O NEUTRINO DE FERMI.
Onde aparece de novo nossa querida Lise Meitner.

Diante do enigma do inesperado espectro contínuo do decaimento beta, os físicos teóricos foram logo botando a culpa nos experimentais. Vai ver que essas amostras radioativas não são puras, diziam eles. Com vários tipos de núcleos radioativos não admira que saiam betas de muitas energias diferentes.
Para verificar se essa desculpa é verdadeira basta conseguir amostras muito puras. Nossos já conhecidos Ernest Rutherford e James Chadwick sabiam, como ninguém, produzir amostras radioativas de altíssima pureza. Chadwick e Hans Geiger, usando o contador de partículas inventado por este último e as amostras super purificadas de Rutherford, reproduziram a experiência e o resultado não foi outro: o espectro era realmente contínuo.

Na Alemanha, nossa também conhecida Lise Meitner, veio com uma nova tentativa de explicação. Tudo bem, disse ela, o elétron escapa do núcleo com uma energia única e bem definida, como exige a lei da conservação da energia. Mas, antes de sair da amostra, ele pode sofrer várias colisões com átomos do material e perder um pouco de sua energia inicial. Uns elétrons mais sortudos quase não colidem e perdem pouca energia. Outros, colidem bastante e perdem mais. No final, saem elétrons de várias energias, como mostra o espectro contínuo. Bela tentativa, só que errada.

O inglês Charles Ellis conheceu Chadwick quando ambos amargavam uma prisão alemã durante a Primeira Grande Guerra. No xadrês, tinham muito tempo para conversa fiada. Ellis queria continuar a carreira militar após a guerra, mas, ficou tão impressionado com o papo de Chadwick sobre física nuclear que virou pesquisador quando voltou para a Inglaterra. Lá, no laboratório de Chadwick, bolou uma forma de verificar se os elétrons, de fato, sofriam todas as colisões que Lise Meitner propunha como explicação para o espectro contínuo de energias. Se isso realmente acontece, toda vez que um elétron colidir, perdendo energia, essa energia vai aquecer um pouquinho a amostra. Basta então, pensou Ellis, medir esse aquecimento e verificar se corresponde à energia perdida pelos elétrons.
As medidas foram feitas e o resultado foi claro: o aquecimento não dava para explicar a perda de energia observada no espectro das betas.Lise Meitner, que não se rendia facilmente, repetiu a experiência do inglês em seu laboratório. Achou o mesmo resultado e teve de dar o braço a torcer. Como boa e honesta cientista, escreveu a Ellis: "Verificamos que seus resultados estão corretos. Você está absolutamente certo ao supor que a radiação beta é contínua. Só que não entendo esse resultado". Nem ela nem ninguém, naquele ano de 1929.

A coisa estava nesse ponto, em 1930, quando o físico Wolfgang Pauli apareceu com uma sugestão que ele próprio classificou de "desesperada". Em suas palavras: "o espectro contínuo das betas pode ser entendido se, além do elétron, for emitida uma partícula neutra de tal modo que a soma das energias do elétron e dessa partícula seja constante". Na verdade, ele queria dizer que a energia total envolvida no processo seria constante, pois a energia perdida pelo elétron iria para essa tal partícula neutra. Pauli chegou até a sugerir que essa partícula fosse chamada de "nêutron". Mas, como ele não publicou essa sugestão e como, dois anos depois disso, Chadwick descobriu o verdadeiro nêutron previsto por Rutherford, o nome tinha de ser trocado. Enrico Fermi resolveu, então, chamar essa partícula sugerida por Pauli de "neutrino", que é "neutrinho" em italiano.
O início da década de 30, quando cheguei à Europa, foi o tempo do neutrino. Pauli anunciou que essa partícula deveria ter massa nula e spin igual ao spin do elétron. Anderson descobriu o anti-elétron, ou pósitron, previsto por Dirac. E Pierre Curie descobriu a radiação beta inversa, na qual um próton emite um pósitron e vira um nêutron. Para culminar, Fermi desenvolveu a teoria completa do decaimento beta, incluindo o neutrino. Segundo essa teoria, a reação correta que produz uma beta é a seguinte:

1n0 --> 1p1 + e-1 + n0

Nessa reação, esse n0 é o nosso querido neutrino (simbolizado pela letra grega n, chamada de "ni") e com carga zero e massa zero, coitadinho.

Só faltava o principal: alguém detetar esse tal neutrino. Depois de uma enorme sucessão de tentativas frustradas, Pauli chegou a dizer, desanimado, que o neutrino nunca seria encontrado.

Mas foi, só que 26 anos depois de inventado. Em 1956, os americanos Frederick Reines e Clyde Cowan conseguiram detetar a escorregadia partícula. Na verdade, detetaram, inicialmente, o anti-neutrino, como contarei na próxima apostila.


A descoberta do neutrino.

Os neutrinos e o Modelo Padrão.

O enigma do déficit de neutrinos solares.

A tripla personalidade dos neutrinos.

O neutrino tem massa?

A nova crise do neutrino.