Dona Fifi aos 19.

Apostilas eletrônicas de Dona Fifi
A DESCOBERTA DO NÊUTRON

As experiências do casal Joliot-Curie com uma enigmática radiação neutra.



A sucessão de idas e vindas que culminou com a descoberta do nêutron começou em 1928 com algumas experiências dos alemães Walter Bothe e seu aluno Herbert Becker. Eles usavam uma amostra radioativa que produzia partículas alfa. Essas partículas alfa, como vocês lembram, têm carga elétrica positiva (+2) e são muito energéticas. Hoje sabemos que elas são idênticas aos núcleos do elemento hélio, com dois prótons e dois nêutrons. Em 1928, porém, ninguém ainda fora apresentado ao nêutron.

Bothe e Becker usavam as alfas para alvejar (ou "bombardear", como dizem os físicos) uma amostra de berílio, metal branco, leve e muito tóxico. Notaram, então, que o bombardeio das alfas produzia um novo tipo de radiação a partir do berílio. Logo, verificaram que essa radiação era eletricamente neutra, isto é, não se desviava na presença de cargas elétricas ou ímãs. Seguindo a lei do menor esforço, concluíram que essa radiação devia ser de raios gama. Como você lembra, raios gama são ondas eletromagnéticas, como a luz visível.


Walter Bothe
Frederico e Irene Joliot-Curie leram o artigo dos alemães e resolveram reproduzir a experiância. Eles dispunham de fontes mais poderosas de partículas alfa, as amostras de polônio purificadas pela mãe de Irene, Maria Curie. Nesse reprodução da experiência, observaram também o surgimento de uma radiação neutra partindo do berílio alvejado pelas alfas e foram na onda dos alemães admitindo que era radiação gama.

Assim mesmo, foram mais adiante e, por alguma razão, resolveram usar essa radiação neutra para bombardear uma placa de parafina. O arranjo da experiência era mais ou menos o seguinte:

Com esse arranjo observaram que a radiação neutra desconhecida (que julgavam ser raios gama) arrancava prótons da parafina. Prótons, cargas positivas, são fáceis de serem identificados. Deu até para medir a velocidade média com que os prótons deixavam a parafina: cerca de 3,3 x 107 m/s.

Foi nessa hora que o simpático casal comeu mosca. Para explicar como prótons eram arrancados da parafina pelos supostos raios gama fizeram um paralelo com o conhecido "efeito Compton", descoberto anteriormente pelo americano Arthur Compton. No efeito Compton raios gama arrancam elétrons ao incidirem na superfície de um metal. De forma idêntica, eles pensaram, a radiação gama deve arrancar prótons da parafina.


O erro do casal foi não levar em conta que um próton é quase 2000 vezes mais pesado que um elétron. Raios gama podem ter energia para mover elétrons mas, dificilmente, conseguirão acelerar prótons. Minha impressão é que, nessa época, o casal estava muito concentrado em um trabalho mais empolgante: produzir isótopos radioativos artificiais. Não analisaram bem suas observações com a radiação do berílio e suas possíveis implicações. Perderam, por esse descuido, o Prêmio Nobel de Física. Tudo bem, pois ganharam o de Química com a radioatividade artificial. Só que, como veremos mais adiante, o casal ainda passaria por situação semelhante outra vez.

4 - Como James Chadwick descobriu o nêutron

5 - As conseqüências da descoberta do nêutron: mais tiros no escuro.