A conjectura de Noddack e a dissonância interdisciplinar de Hook

O tom cauteloso de Fermi permeia todo o artigo (FERMI, 1934), desde o título “Possível produção de elementos de número atômico maior que 92” até as conclusões finais. Em virtude do significado da descoberta, essa reação era algo natural; ele conjecturava, afinal, ter produzido elementos transurânicos, o que despertava a curiosidade de químicos e físicos há algum tempo, mas que não fora até então viabilizado.

Entretanto, quatro meses após a publicação dos artigos da equipe italiana, Ida Noddack, uma conhecida química analítica alemã, escreveu um artigo (NODDACK, 1934) levantando diversas objeções aos métodos e consequentemente aos resultados da equipe italiana.

Em primeiro lugar, ela salienta que os métodos de separação de isótopos, por precipitação com dióxido de manganês, não são confiáveis, pois na química analítica se sabia que diversos compostos, átomos e coloides em solução de ácido nítrico também se precipitavam. Nada de definitivo poderia ser concluído por tais métodos, portanto. Uma outra objeção se relacionava à negligência inexplicada da equipe italiana em relação ao polônio (84), não descartado como possível produto do bombardeamento, enquanto todos os outros elementos entre 92 e 82 o foram. Ela lembra que o polônio teria se precipitado com o dióxido de manganês. “Assim, a prova de que o novo radioelemento (de 13 minutos) tem número atômico 93 não é em nenhum sentido bem sucedida, pois o método de Fermi para eliminar outras possibilidades não foi feito por completo” (NODDACK, 1934, p. 654). Ela ainda aponta mais uma inconsistência: eles eliminaram (quase) todas as possibilidades de produção de elementos até o chumbo (82). A antiga premissa de que decaimentos radioativos estendiam-se apenas até o chumbo ou tálio (81) fora refutada justamente pela descoberta da radioatividade artificial, processo que eles tentavam replicar com o auxílio de nêutrons. Para ela, antes de conjecturar a produção de transurânicos, Fermi deveria ter esgotado todas as opções suportadas pela teoria vigente.

Mas, no caso de se estar propondo novidades, Noddack é categórica ao declarar:

Pode-se assumir igualmente bem que, quando nêutrons são usados para produzir desintegrações nucleares, ocorram algumas reações nucleares distintamente novas que não tenham sido observadas previamente por meio de bombardeamentos de núcleos atômicos com prótons ou partículas-alfa. No passado, descobriu- se que a transmutação dos núcleos apenas acontece com a emissão de elétrons, prótons ou núcleos de hélio, fazendo com que os elementos pesados passem por pequenas mudanças de massa, produzindo elementos vizinhos. Quando átomos pesados são bombardeados com nêutrons, é concebível que o núcleo quebre em vários grandes fragmentos, que seriam logicamente isótopos de elementos conhecidos, mas não vizinhos dos elementos irradiados. (NODDACK, 1934, p. 654, grifos adicionados)

Ela continua apontando insuficiências nas investigações de Fermi afirmando que a similaridade entre o elemento 93 e o rênio – e sua consequente precipitação com o sulfeto de rênio – não era garantida; além disso, a precipitação com sulfeto de rênio não seria conclusiva, pois esse composto absorve rapidamente diversos materiais. Por fim, ela indica que, se o elemento 93 tivesse sido produzido, ele sofreria um decaimento beta e se transformaria em um elemento 94, fato não investigado pelos italianos. Uma segunda parte de seu trabalho é dedicado a objetar a alegada descoberta em condições naturais do mesmo elemento 93 por O. Koblic – esta descoberta retirada logo após suas refutações.

Interessantemente, Noddack (1934) afirma notar a cautela de Fermi no seu primeiro trabalho, mas demonstra-se preocupada com a reação subsequente dele, de sua equipe e da comunidade de investigadores nucleares sobre a certeza desta descoberta. Naqueles quatro meses, de fato, a comunidade já começara a abraçar a nova descoberta – e a convicção acerca dos transurânicos aumentou com o tempo, apesar das pertinentes objeções levantadas pela química (HOOK, 2007). Para físicos nucleares e radioquímicos, os novos elementos já faziam parte do corpo de conhecimento aceito, apesar de seus problemas. Antes de propor que a sugestão de Noddack tenha sido de fato a descoberta prematura da fissão nuclear, Hook (2007) investigou se esse não foi um caso de negligência por desconhecimento. Com sua revisão

bibliográfica, pode constatar que não: Otto Hahn e Lise Meitner, em Berlim, mencionam ter tomado conhecimento do artigo; Emilio Segré afirma que o grupo italiano recebeu e leu o trabalho; Seaborg (2007) reitera ter lido o artigo, enquanto aluno de pós-graduação, em Berkeley. Além disso, o trabalho dela apareceu em compêndios sobre o assunto no período entre 1934 e 1938, como o de Quill (1938). Suas objeções, portanto, não passaram despercebidas àqueles que investigavam fenômenos nucleares.

Como Hook (2007) pode constatar, há, nos relatos acerca da ‘descoberta’ de Fermi, muito consenso sobre determinadas investigações empreendidas pelas equipes da época, sobretudo em relação às lacunas experimentais apontadas por Noddack. Diversos cientistas – entre eles, Hahn e Meitner – puseram-se a descartar justamente a possibilidade de produção do polônio, que Fermi não havia considerado, além da posterior sugestão de Aristid von Grosse sobre os italianos terem produzido o elemento 91 (protactínio). Por outro lado, há diversas contradições sobre o tipo de atitude que tomou a equipe italiana ao receber as contestações de Noddack – sobretudo em relação à sugestão da produção de elementos de número atômico muito mais baixo. Hook (2007) salienta justamente as incongruências entre as diversas vezes em que Segré discorreu sobre o assunto – é possível que Fermi tenha feito alguns cálculos das massas, para investigar a possibilidade de uma fissão, à sugestão da química alemã, e com eles descartou a conjectura. Outras pessoas próximas a Fermi, como Edoardo Amaldi, membro de sua equipe, e Laura Fermi, sua esposa, também demonstraram posições dissonantes sobre o assunto. E não apenas a equipe italiana não parece ter se dedicado a essa investigação. Hook (2007, p. 227) enfatiza:

[N]ão pude encontrar na literatura da época um comentário sequer acerca dos obstáculos teóricos entrevistos (errôneos como provariam ser mais tarde) para a investigação experimental da hipótese de Ida para a produção de elementos com número atômico mais baixo, como uma alternativa à vindicação dos transurânicos.

Curiosamente, Hook (2007) também constatou que sequer a própria Ida Noddack buscou investigar a possibilidade da quebra dos núcleos. Noddack e seu marido, Walter, eram químicos analíticos reconhecidos. Na década de 1920, declararam ter descoberto dois elementos, o masúrio (43) e o rênio (75). Apenas a descoberta do rênio

foi confirmada, manchando a reputação do casal. Apesar disto, na década de 1930 eles tinham seu laboratório e levavam suas pesquisas normalmente. Aparentemente, a comunidade de químicos e físicos nucleares se acalmou depois que foram descartadas as produções de polônio e protactínio com o bombardeamento de urânio com nêutrons e sequer considerou a sugestão da química alemã.

Os comentários de Noddack, em nível empírico, lógico e crítico, provinham de uma bem-dotada química analítica, porém com insuficiente base teórica para avaliar a enormidade daquilo que ela aventara. Não há evidência escrita, anterior à descoberta da fissão, seja lá o que Ida tenha dito depois, de que ela mesma haja levado muito a sério a sua proposta (HOOK, 2007, p. 228).

Essa negligência por parte da comunidade científica, inclusive pela própria propositora da cisão nuclear, para Hook (2007), é bastante simbólica de um tipo específico de prematuridade na descoberta científica: a dissonância interdisciplinar. Ele chega a essa conclusão com a associação de diversos fatos, oriundos de sua pesquisa, a saber: a timidez da conjectura de Noddack, os cânones da ciência nuclear da época e o fato de ela não ser radioquímica.

A estrutura do artigo de Noddack (1934), de fato, transparece um tom cauteloso, e Hook (2007) acredita que esse possa ter sido um dos fatores de pouca atenção dos cientistas à sua conjectura. O autor aponta, pertinentemente, que sua hipótese surge no décimo dos dezoito parágrafos do artigo; antes, Noddack dedica-se a trabalhar as inconsistências lógicas e experimentais do trabalho de Fermi. Além disso, sua sugestão não é feita de maneira abrupta, mas como um apontamento de que se pode conjecturar igualmente bem a produção de outros elementos já conhecidos na tabela periódica, embora de número atômicos bem menores que os esperados. Esse tom de cautela fez com que os críticos se dedicassem mais a solucionar os problemas metodológicos de Fermi e, tendo-os esclarecido, negligenciassem a sugestão.

Some-se a isso o fato de que a físicos e químicos nucleares não estavam preparados teoricamente para aceitar a possibilidade. O físico estadunidense Luis Alvarez (1987, p. 73), que trabalhava em Berkeley naquela época, descreve um dos pilares dos cânones da época:

Ninguém levou Noddack a sério. A noção de que o urânio pudesse se transformar em um elemento

mais leve do meio da tabela periódica sob o bombardeamento de nada mais energético que um nêutron térmico era auto-evidentemente ridículo; para que isso ocorresse, ele deveria se partir, e o núcleo, conforme achávamos antes do modelo da gota líquida de Bohr, era mais duro que a pedra mais dura, mantido junto por forças poderosas – poderosas o suficiente para resistir as repulsões elétricas de todos os prótons. Todos sabiam que a partícula alfa [...] era o maior pedaço de material nuclear que poderia ser arrancado de um átomo. Hook (2007, p. 218) adiciona detalhes mais vívidos à explicação:

O fenômeno da fissão era tão imprevisto como se, depois de alguém ter disparado projéteis contra uma sucessão de edifícios crescentemente maiores, infligindo danos menores em cada um deles, quando um dos projéteis atingisse o nonagésimo segundo edifício, ele ruísse, dividido em duas partes.

A possibilidade de quebra de um núcleo era, portanto, desconsiderada por todos, em virtude da magnitude bem conhecida da força que segurava os prótons, apesar da repulsão elétrica. Era o pilar teórico físico dos cânones da ciência nuclear das décadas de 1920 e 1930. Sendo a área uma área fronteiriça entre física e química desde a descoberta da radioatividade, havia também o pilar químico: a premissa de que os elementos transurânicos seriam homólogos ao rênio, ósmio, irídio e platina (SIME, 1989, QUILL, 1938). É possível notar, em todo o artigo de Fermi (1934), uma coerência com essa expectativa química: para ele, o elemento 93 teria comportamento semelhante ao do rênio.

As convicções teóricas oriundas da física e da química dificultavam para um físico nuclear ou um radioquímico imaginar que tal fenômeno aconteceria, como bem afirma Alvarez (1987). No entanto, em nome do rigor, Noddack (1934) reitera que se deveria esgotar todas as possibilidades já conhecidas da tabela periódica. Fritz Strassmann, químico com formação analítica que trabalhou com Lise Meitner e Otto Hahn, também relatou ter contado a Meitner sobre a possível produção de bário radioativo no bombardeamento de urânio com nêutrons – hipótese que foi descartada pela física austríaca. Esses fatos, para Hook (2007, p.

231), são simbólicos de que, enquanto a fissão era prematura para a ciência nuclear, não era para a química analítica.

Os químicos nucleares encontravam-se, sem dúvida, muito próximos do campo da física, e restringidos por suas proibições teóricas. Todavia, os químicos (analíticos), a julgar pelo exemplo de Noddack e, pelo que tudo indica, de Strassmann, pareciam ter tido poucas restrições vindas desta parte [...] mas estavam muita mais preocupados com as evidências “analíticas” diretas das vindicações.

Considerando esses três fatores, Hook (2007) defende então que o caso da fissão não foi um caso de prematuridade propriamente dito, mas um caso de dissonância interdisciplinar, de menor escala. Para a química analítica, a fissão nuclear não tinha o caráter prematuro que tinha para a física e a química nuclear, o que permitiu a Noddack conjecturar o fenômeno. Entretanto, ela própria parece ter aceitado o destino de sua hipótese, por não ter buscado levar a diante investigações naquele sentido. Os transurânicos foram aceitos na comunidade (SEABORG, 2007), apesar de todos os problemas experimentais que essa interpretação carregava. Em 1938, em virtude da ‘descoberta’ dos transurânicos, Fermi recebeu o Prêmio Nobel de Física, a maior distinção científica. Para a comunidade, aqueles elementos estavam consolidados como parte do cânone da ciência nuclear.