O que faz um antigo filósofo grego
e um quacre do século 19
terem algo em comum com os cientistas ganhadores do Prêmio Nobel?
Embora estejam separados por uns 2.400 anos de história,
cada um deu sua contribuição para responder a eterna questão:
do que as coisas são feitas?
Por volta de 440 AC, Demócrito propôs
que tudo é constituído por partículas minúsculas
cercadas por espaço vazio.
Chegou a especular que tinham tamanhos e formas variadas
dependendo das substâncias que compunham.
Ele chamou essas partículas de “átomos”, que em grego significa indivisíveis.
Suas ideias foram contestadas pelos filósofos mais populares da época.
Aristóteles, por exemplo, discordava completamente,
e afirmava que a matéria era formada por quatro elementos:
terra, ar, água e fogo,
e mais tarde os cientistas o seguiram.
Os átomos permaneceriam esquecidos até 1808,
quando um professor quacre, John Dalton, resolveu desafiar a teoria de Aristóteles.
Embora o atomismo de Demócrito tenha sido puramente teórico
Dalton mostrou que as substâncias comuns
sempre se decompõem nos mesmos elementos
obedecendo às mesmas proporções.
Ele concluiu que os vários compostos
eram combinações de átomos de elementos diferentes,
cada qual com tamanho e massa definidos
que não podiam ser criados nem destruídos.
Seu trabalho lhe rendeu várias honrarias
mas como um quacre, Dalton viveu modestamente
até o fim de seus dias.
A teoria atômica foi aceita pela comunidade científica.
Porém, o avanço mais importante
só aconteceria quase um século depois
com a descoberta do elétron, em 1897, feila pelo físico J.J. Thompson.
No que poderíamos chamar de modelo “pudim com passas”
ele descreveu os átomos como esferas compactas e uniformes
feitas de matéria positiva,
que abrigavam elétrons com carga negativa.
Thompson ganhou o Prêmio Nobel em 1906 pela descoberta do elétron.
Mas seu modelo para o átomo não se sustentou por muito tempo.
Alguns de seus alunos eram muito inteligentes.
inclusive um certo Ernest Rutherford,
que ficaria conhecido como o pai da era nuclear.
Ao estudar os efeitos de raios-X nos gases,
Rutherford decidiu investigar alguns átomos mais detalhadamente
atirando pequenas partículas alfa, dotadas de carga positiva,
contra uma folha de ouro muito fina.
De acordo com o modelo de Thompson,
as cargas positivas estão muito dispersas,
e não seriam capazes de desviar as partículas alfa,
como muitas de bolas de tênis
que atingissem uma tela de papel fina.
A maioria das partículas conseguia atravessar o ouro,
algumas batiam e voltavam,
sugerindo que a folha era mais do que algo espesso com trama bem larga.
Rutherford concluiu que os átomos contêm grandes espaços vazios
com apenas poucos elétrons,
e que quase toda a massa do átomo está concentrada no seu centro,
que ele chamou de núcleo.
As partículas alfa atravessavam os vazios
mas eram repelidas pelos núcleos densos e carregados positivamente.
Mas a teoria atômica ainda não estava completa.
Em 1913, outro aluno de Thompson, chamado Niels Bohr,
ampliou o modelo nuclear de Rutherford.
Aproveitando as ideias de um trabalho anterior
de Max Planck e Albert Einstein,
ele postulou que as órbitas dos elétrons ao redor do núcleo
têm distâncias e energias pré-determinadas
e que os elétrons podem ir de um nível a outro
mas a nenhum lugar do espaço entre esses níveis.
O modelo planetário de Bohr conquistou um lugar de destaque,
mas logo também enfrentou algumas complicações.
Experiências provaram que, ao invés de serem simplesmente partículas discretas,
os elétrons se comportam simultaneamente como ondas,
e não estão confinados em um ponto particular no espaço.
Ao formular seu famoso princípio de incerteza,
Werner Heisenberg mostrou que era impossível determinar
simultaneamente a posição e a velocidade exatas dos elétrons
quando se movem pelo átomo.
A ideia de que os elétrons não podem ser localizados,
mas que existem dentro de uma faixa de possíveis localizações
deram origem ao atual modelo quântico do átomo,
uma teoria fascinante, com toda uma nova série de complexidades,
cujas implicações ainda não foram completamente compreendidas.
Embora nossa compreensão dos átomos continue mudando,
os fatos básicos permanecem.
Então comemoremos o triunfo da teoria atômica
com fogos de artifício.
Os elétrons que orbitam um átomo, ao mudarem de nível de energia,
absorvem ou emitem energia sob a forma de luz
de um comprimento de onda específico,
do que resultam as cores maravilhosas que vemos.
Podemos imaginar Demócrito observando de algum lugar,
feliz com o fato de que cerca de dois milênios depois,
ele tenha sido a luz durante todo o tempo.