Quando começou a Física Quântica? - Por Eliane P Serra XavierFísica quântica ( tudo começou com a quantização da energia) Por Eliane P Serra Xavier No final do século XIX acreditava-se que a física estava completa. Todos os fenômenos mecânicos, elétricos, magnéticos, termológicos, enfim, todos os fenômenos observados na natureza estavam explicados. Cada um com seu específico modelo científico que podia prever e dar respostas a qualquer observação. Tínhamos as Leis de Newton, o eletromagnetismo de Maxwell, as leis da Termodinâmica, entre várias outras formulações e modelos. Os físicos se sentiam vitoriosos e satisfeitos. Mas por volta de 1900 havia uma “mosca na sopa” da física clássica. Era a radiação do corpo negro. Como este artigo é para o público leigo não irei me deter em explicações técnicas do fenômeno. O que nos importa é saber que toda a física clássica até então simplesmente não dava conta de explicar o que era observado neste fenômeno. A comunidade científica estava diante de um impasse. Um novo modelo científico precisava ser proposto para explicar tal observação. O físico alemão Max Planck teve a genial idéia de propor que a energia na verdade não chega a nós de forma contínua, mas sim em pequeniníssimos pacotes que vieram a ser chamados de quanta! Esses pacotinhos de energia seriam realmente muito pequenos. Um pacotinho seria um quantum de energia, a menor parte, como a idéia inicial de um átomo (a palavra átomo vem de um radical grego que quer dizer indivisível, a menor porção possível). Esta simples mudança de perspectiva (talvez nem tão simples assim, mas simples no sentido de que ao mudar-se apenas um conceito, um ponto de vista, a paisagem se descortina completamente nova a nossa frente), trouxe uma maneira de interpretar o misterioso fenômeno da radiação do corpo negro de forma totalmente satisfatória e completa! Esta ideia foi o começo de uma verdadeira revolução na física! Nascia a física do século XX, e com ela todo o descortinamento de um universo novo e inesparado. Um pouco mais tarde, por volta de 1905 Eisntein usou a idéia de Planck, da energia quantizada, para explicar o chamado Efeito Fotoelétrico. Trabalho pelo qual ele ganhou o premio Nobel em 1921. O Efeito Fotoelétrico é um fenômeno que ocorre quando incidimos luz sobre uma superfície de metal e elétrons, ao serem estimulados pela luz, pulam para fora do metal. No seu artigo Einstein propunha que a luz ao incidir sobre a superfície de metal tinha sua energia absorvida pelos elétrons em forma de partículas, ou seja, em forma de pacotinhos de energia. Sendo assim cada elétron que capturasse um pacotinho, desde que o pacotinho tivesse a energia necessária, ele pularia para fora da placa de metal. O que seria ”ter a energia necessária”? Cada tipo de onda eletromagnética, a luz visível, as ondas de rádio, TV, celulares, raios X, microondas, etc., cada onda tem uma específica frequência de vibração. Frequencia da onda é o número de vezes que a onda oscila num determinado intervalo de tempo. Quando medimos a frequência de uma onda em Hertz, por exemplo, estamos dizendo quantas vezes a onda oscila em um segundo. Voltando ao efeito fotoelétrico, dependendo então da frequência da onda eletromagnética que incidia sobre a placa de metal, seus fótons carregavam uma quantidade específica de energia que é proporcional a sua frequência. Assim sendo, se a onda tivesse uma frequência de oscilação alta o suficiente para que seus pacotinhos de energia – os fótons - tivessem a energia necessária para que o elétron pulasse do metal, o efeito ocorria. Se a luz (onda eletromagnética) que incide sobre o metal tivesse uma vibração (uma freqüência) muito baixa, o efeito deixava de ocorrer, mesmo que a luz ficasse incidindo por um tempo indeterminado. Este modelo de Einstein satisfez totalmente a necessidade de explicação do fenômeno, e abriu uma discussão importantíssima na física moderna! Será que se a radiação eletromagnética, como a luz do sol, por exemplo, que sempre foi vista pela ciência como ondas eletromagnéticas e que agora também são conhecidas como pequenas partículas de energia, os quanta, será que isso então não nos levaria a hipótese contrária, ou seja, não poderiam também as partículas serem ondas ?! Esta foi a proposta colocada pelo físico francês Louis de Broglie. De Broglie propôs a tese de que o elétron, até então conhecido como partícula, poderia apresentar também o comportamento ondulatório! Que estranho! Que bizarro isto! Mas para o espanto de toda a comunidade científica, foi isto mesmo que foi observado ao montarem o famoso experimento da “fenda dupla”. Bem, mas isto já é assunto para outro artigo. Eliane P. Serra Xavier Especialista em Ensino de Física pela UFRJ e Mestre em Física Teórica, na área de Física Quântica, pela UFPR.
http://sabedoriaquantica.blogs fc Para saber mais consulte: O Universo Elegante Brian Greene Companhia das Letras |
