Os 2.400 anos de pesquisa do átomo - Theresa Doud

Assista à aula completa: http://ed.ted.com/lessons/the-2-400-year-search-for-the-atom-theresa-doud

Como sabemos do que a matéria é feita? A busca pelo átomo é longa e começou há 2.400 anos com o trabalho de um filósofo grego, continuou com um quacre e alguns cientistas vencedores do Prêmio Nobel. Theresa Doud conta detalhes da história da teoria atômica.

Aula de Theresa Doud, animação de TED-Ed.

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.