Dona Fifi aos 19.

Apostilas eletrônicas de Dona Fifi
A DESCOBERTA DO NÊUTRON

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



Depois que o nêutron foi apresentado ao mundo por James Chadwick, ficou claro que essa partícula era ótima para explorar as vísceras do núcleo. Por ser neutra, penetra no núcleo sem sofrer a repulsão elétrica que barra a entrada de prótons e alfas. E, por ser relativamente pesada, consegue chacoalhar com eficiência o núcleo bombardeado. Era de se esperar, portanto, que nêutrons fossem mais adequados para produzir novos isótopos radioativos que as partículas alfas usadas pelo casal Joliot-Curie.
Foi assim que, desde 1934, Enrico Fermi e seus ajudantes, na Itália, começaram a bombardear com nêutrons tudo que era núcleo existente, começando pelo núcleo do hidrogênio e seguindo adiante na tabela periódica do incrível Mendelyeev. Já a partir do flúor (Z=9), começaram a surgir novos isótopos radioativos. Ao chegarem aos elementos pesadões, como nosso querido urânio (Z=238), os italianos pensaram que estavam criando novos elementos artificiais, os transurânicos, com peso ainda maior.

Em 1935, Otto Hahn, Lise Meitner e Fritz Strassmann, em Berlim, resolveram repetir essas experiências que Fermi fazia na Itália. Como vemos, essa mania de arremedar os outros é uma prática comum em pesquisa. Pois vejam como o famoso fenômeno "Maria vai com as outras" também pode ocorrer no seleto clube dos cientistas: os alemães reproduziram as observações de Fermi e concordaram inteiramente com ele, inclusive na crença que estavam produzindo elementos transurânicos.


Enrico Fermi
Irene e Frederico Joliot-Curie, na época em que os conhecí, estavam examinando as propriedades químicas dos elementos que obtinham bombardeando núcleos com nêutrons. Verificaram que as propriedades de alguns desses produtos das reações eram muito semelhantes às propriedades de elementos bem mais leves que o urânio. Se eles tivessem sido mais perspicazes (e audaciosos) teriam desconfiado que estavam, na verdade, quebrando os núcleos bombardeados em pedaços menores. As evidências estavam bem à frente de seus olhos - e dos meus, quando eles me contaram o que estavam fazendo - e ninguém se apercebeu do que era óbvio. Com isso, perderam outro prêmio Nobel.

A história é ainda mais impressionante pois, um ano antes disso, a química Ida Noddack, descobridora do elemento rênio, tinha sugerido que um nêutron poderia partir núcleos pesados em pedaços menores. Ninguém prestou atanção no que ela disse, nem ela mesma, pois não levou sua própria sugestão adiante.

Depois de tanto tiro no escuro, finalmente, em 1938, Hahn e Strassmann começaram a suspeitar que algo estranho estava acontecendo com os produtos das reações de núcleos e nêutrons que faziam em seu laboratório. Nessa época, Lise Meitner já estava na Suécia, fugindo de Hitler. Os alemães pediram ajuda à ex-colaboradora e ela, juntamente com seu sobrinho Otto Frisch, tiveram o estalo: a fissão nuclear tinha sido descoberta. Mas, essa história eu já contei.

(Veja LISE MEITNER E A FISSÃO NUCLEAR.)


Lise Meitner e Otto Hahn
Se você pensa que a comédia de erros e acertos da pesquisa nuclear nos anos 30 parou por aí, está enganado. Acontece que Fermi, ao bombardear núcleos, descobriu que nêutrons de baixa velocidade (os chamados "nêutrons térmicos") penetram com mais eficiência no núcleo que nêutrons rápidos. A partir dessa observação, ele sempre fazia seu feixe de nêutrons passar por um "moderador", antes de usá-los para bombardear amostras. O moderador pode ser uma fina placa metálica ou algum líquido ou sólido conveniente. Deu-se, alguns anos depois, que cientistas na Alemanha e nos Estados Unidos estavam loucos para descobrir qual o melhor material para servir de moderador em um reator nuclear ou, eventualmente, em uma bomba atômica. Na Alemanha, quem estava fazendo esses cálculos era o mesmo Walther Bothe que encontramos no início dessa história. Foi então que Bothe se estrepou: fez as contas erradas e concluiu que o melhor moderador era a chamada "água pesada". A água pesada é a água normal (H2O) com os hidrogênios trocados por deutérios (D2O). Os alemães foram nessa onda e começaram a produzir água pesada, trabalho difícil, caro e demorado. Enquanto isso, Fermi, já nos Estados Unidos, concluiu que o grafite (esse mesmo que é usado em lápis) é muito melhor moderador, além de ser mais fácil de produzir.

Sorte da democracia ocidental: os nazistas nunca chegaram nem perto de fabricar uma bomba atômica. Até a fábrica de água pesada que tinham na Noruega foi destruída pelos ingleses em um famoso ataque aéreo e terrestre. Quanto ao velho Bothe: acabou também recebendo seu prêmio Nobel de Física, em 1954, pela invenção do "método da coincidência", muito importante em medidas de física nuclear.

E aqui chega ao fim esse relato sobre a descoberta do nêutron e algumas de suas conseqüências. Hoje, os astrofísicos já sabem até que existem estrelas inteiras feitas de nêutrons. Uma estrela de nêutrons tem o tamanho de uma cidade como Sobral mas tem a massa de vários sóis. Ela pode girar, como a Terra gira, enviando sinais de rádio para o espaço. Esses sinais foram, pela primeira vez, recebidos por uma jovem inglesa, Jocelyn Bell, cuja história eu também já contei por aqui (Ver 100 Anos de Prêmio Nobel). Mais detalhes, fica para outra vez.