A Teoria At om íst ica foi edificada inicialm ent e no quint o século
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ant es de Crist o pelos filósofos gregos Leucipo e Dem ócrit o
Na sua Teoria At om íst ica, Dem ócrit o afirm a que o Universo t em um a const it uição elem ent ar única que é o át om o, part ícula indivisível, invisível, im penet rável e anim ada de m ovim ent o próprio. As vibrações dos át om os provocam t odas as nossas sensações. Lit o Lucrécio Caso, célebre poet a rom ano ( 95- 52 AC) , reproduziu em seus poem as as idéias de Dem ócrit o no seu livro "DE RERUM NATURA",
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m uit o divulgado na época do. Renascim ent o .
1 ) HI STÓRI CO
Som ent e no início do século XI X, os pesquisadores em quím ica ret ornaram à hipót ese at ôm ica. Est a hipót ese foi propost a por John Dalt on em 1803 e a t eoria at ôm ica apresent ada no livro "A NEW SYSTEM OF CHEMI CAL PHI LOSOPHY". Os post ulados fundam ent ais de Dalt on são os seguint es:
I ) Os elem ent os quím icos consist em de part ículas discret as de m at éria, os át om os, que não podem ser subdivididos por qualquer processo quím ico conhecido e que preservam a sua individualidade nas reações quím icas.
I I ) Todos os át om os do m esm o elem ent o são idênt icos em t odos os aspect os, part icularm ent e em seus pesos; elem ent os diferent es t êm át om os diferent es em peso. Cada elem ent o é caract erizado pelo peso dos seus át om os.
I I I ) Os com post os quím icos são form ados pela união de át om os de diferent es elem ent os em proporções num éricas sim ples, ist o é: 1: 1, 1: 2, 2: 1, 2: 3, et c.
Com a finalidade de int erpret ar as leis volum ét ricas de Gay-Lussac ( 1805- 1808) , em 1811, Am adeo Avogadro, Conde de
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Quaregna e Cerret o , professor de física de Turim , I t ália, est abeleceu a hipót ese da exist ência de m oléculas que correspondem ao agrupam ent o de át om os. Os gases que t êm m oléculas form adas de um único át om o são m onoat ôm icos, de dois át om os, diat ôm icos,
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et c. . Após o ano de 1834, a int erpret ação das leis de Elet rólise, de Michael Faraday, perm it iu que se concluísse que os át om os t ransport avam cargas elét ricas. No ano de 1869, o quím ico russo Dm it ri Mendeleev apresent ou um a classificação periódica dos elem ent os na qual os át om os eram dist ribuídos em função dos seus pesos at ôm icos.
O prim eiro m odelo de át om o foi apresent ado por J. J. Thom son ( * 1856- + 1940) . O m odelo é conhecido com o o do "pudim de am eixas". O át om o é const it uído por um núcleo posit ivo ( o pudim ) no qual se acham incrust ados os elét rons ( as am eixas) . J. J. Thom son é um dos principais físicos do período de t ransição ent re a Física Clássica do Século XI X e a Física Moderna do Século XX Foi o fundador da Escola Elet rônica de Cam bridge e dirigiu o Laborat ório de Física dessa universidade at é 1918, sendo subst it uído por seu assist ent e Rut herford. Dividiu com Lorent z a honra de haver iniciado o est udo do elét ron, um dos capít ulos da física de m aior fecundidade no início do
século, t endo recebido por seus t rabalhos o Prêm io Nobel em 1906. Por int erm édio da ut ilização de cam pos elét ricos e m agnét icos, det erm inou a relação ent re a carga e a m assa das part ículas const it uint es dos raios cat ódicos, e ident ificou que eram feixes de elét rons. Robert A. Millikan, físico am ericano, professor da Universidade de Chicago, t rabalhou durant e nove anos ( 1909- 1917) na det erm inação da carga do elét ron na sua célebre experiência da got ícula de óleo. Teve t am bém grande im port ância para o desenvolvim ent o da física at ôm ica, as descobert as do RAI O X e da RADI OATI VI DADE.
Roent gen, em 1895, descobriu um t ipo de radiação que at ravessava corpos opacos, apesar de serem absorvidos em part e por eles. Esses raios t êm a propriedade de excit ar subst âncias fosforizant es e fluorescent es, im pressionam placas fot ográficas e aum ent am a condut ividade elét rica do ar que at ravessam . Com o eram de nat ureza desconhecida, foram denom inados de Radiação X ou Raios X. H. Poincarré apresent ou, em 1896, na Academ ia de Ciências de Paris e na "Revue Génerale des
Sciences" os result ados desses est udos. Roent gen
Os raios de Becquerel foram est udados, t am bém , por Kelvin, Beat t le, Sm oluchwski, Elst er, Geit el, Schm idt e o célebre casal Curie ( Pierre Curie * 1859- + 1906, e Maria Slodowska Curie * 17+ 1934) . Em 1898, Madam e Curie, em Paris, descobriu, ao m esm o t em po que Schm idt ,na Alem anha, que ent re os elem ent os conhecidos, o t ório apresent ava caract eríst icas radioat ivas, do urânio.
O casal Curie j á explicava a radioat ividade com o um a p r op r ied ad e at ôm ica. Aj u d ad os p or Bem on t , sep ar ar am quim icam ent e vários elem ent os radioat ivos e descobriram , em 18 de j ulho de 1898, o Polônio, nom e que foi dado em hom enagem à pát ria de Maria Slodowska Curie. O rádio foi descobert o por Madam e Curie em 1910 após longo t rabalho, j á que, para ext rair 1 gram a do elem ent o, t eve que t rat ar aproxim adam ent e 10 t oneladas de m ineral.
Becquerel
No est udo da radioat ividade nat ural, verificou- se a exist ência de 3 t ipos de radiação: RAI OS OU PARTÍ CULAS ALFA Part ículas posit ivas são desviadas em um cam po m agnét ico em sent ido cont rário dos raios cat ódicos. Foi Rut herford, em 1903,que det erm inou o seu desvio at ravés de um cam po elét rico ou um cam po m agnét ico, e que as part ículas alfa const it uem núcleos de hélio. A int erpret ação da desint egração alfa foi realizada por Gam ow em 1927, ut ilizando a t eoria do efeit o t únel.
RAI OS OU PARTÍ CULAS BETA - São m ais penet rant es que as part ículas a. São elét rons, e foram est udados inicialm ent e por. Giesel, Meyer, Schweidler, Becquerel, Kauf m ann e Bragg. O est udo da desint egração bet a, um dos t rabalhos m ais im port ant es da física nuclear, foi realizado por Ferm i em 1934.
RAI OS GAMA São radiações elet rom agnét icas em it idas pelo núcleo. I nicialm ent e foram confundidas com os Raios X.
Fez seus est udos na Aust rália e na I nglat erra. Em 1898, foi nom eado professor em Mont real e, em 1907, em Manchest er. Com o dissem os ant eriorm ent e, ocupou a cát edra deixada por J. J. Thom son em Cam bridge, em 1918, e foi Diret or do Laborat ório Cavendish. Recebeu o Prêm io Nóbel em 1908 e, em 1931, foi t om ado nobre pelo Rei da I nglat erra. Sua experiência, para a det erm inação do m odelo de át om o de J. J. Thom son, const it uiu um dos capít ulos m ais int eressant es da física nuclear. Foi realizada em 1911, ut ilizando o espalham ent o de part ículas alfa por núcleos pesados.
Rut herford verificou que eram radiações elet rom agnét icas, pois não sofriam desvio ao at ravessar cam pos elét ricos ou m agnét icos e não apresent avam m assa de repouso.
Ernest Rut herford ( nasceu em Nelson, Nova Zelândia, em 1871, e m orreu na I nglat erra em 1937) est abeleceu o m odelo at ual de át om o. Foi um dos físicos m ais im port ant es do nosso século.
Rut herford
Laborat ório de Rut herford
Ent re 1913 e 1915, Niels Bohr, em Copenhague, est udando o problem a da est abilidade do át om o de Rut herford, est abeleceu um a t eoria na qual havia a aplicação de hipót eses quânt icas no m ovim ent o dos elét rons. Ficaram célebres, em Ciência, os post ulados. de Bohr relat ivos às órbit as elet rônicas. O át om o de Bohr apresent ou um a perfeit a aplicação ao est udo da espect roscopia at ôm ica de núcleos hidrogenóides. Ospost ulados de Bohr t êm os seguint es enunciados:
I ) Um sist em a at ôm ico possui um núm ero de est ados ( órbit as) nos quais os elét rons não em it em radiação. São cham ados de est ados est acionários do sist em a, ist o é, a energia perm anece const ant e.
O prim eiro post ulado cont raria as leis da elet rodinâm ica clássica.
I I ) Qualquer em issão ou absorção de radiação deve corresponder à um a t ransição ent re dois est ados est acionários. A variação de energia ent re dois est ados est acionários é um núm ero int eiro de quant a* .
I I I ) O m om ent o angular do elét ron em órbit a é um núm ero int eiro de h ( const ant e de Planck) dividido por 21T.
Niels Bohr, est udou o problem a da est abilidade do át om o.
A idéia original de quant ização da energia foi apresent ada por Max Planck, em 1901, no est udo da radiação do corpo negro. A m ecânica quânt ica ou m ecânica ondulat ória com eçou a ser est rut urada por L. de Broglie, em 1924, com o seu post ulado que resolvia o problem a da dualidade onda- corpúsculo: A t oda onda est á associado um corpúsculo e a t odo corpúsculo est á associada um a onda. A m ecânica ondulat ória deve seu desenvolvim ent o a Schrõdinger ( 1926) e a Heisem berg, com a m ecânica das m at rizes ( 1925) . A m ecânica quânt ica e a Teoria da Relat ividade de A. Einst ein ( 1905) const it uem poderosas ferram ent as para o desenvolvim ent o da m icro física, t ant o no cam po da física at ôm ica com o da física nuclear.
O problem a da const it uição do núcleo 'foi um dos capít ulos m ais im port ant es e difíceis da física nuclear. Em 1916, Prout sugeriu, com o Dalt on, que t odos os pesos at ôm icos deveriam ser núm eros int eiros. Com o o hidrogênio era o át om o m ais leve, os át om os deveriam ser const it uídos de át om os de hidrogênio. Post eriorm ent e, com o na radioat ividade nat ural, verificou- se a saída de part ículas negat ivas ( elét rons) do núcleo, e foi est abelecida um a hipót ese da const it uição do núcleo por prót ons e elét rons. A prim eira desint egração art ificial foi obt ida por Rut herford, em 1919, bom bardeando át om os de nit rogênio com part ículas alfa. Verificou Rut herford que havia a produção de oxigênio17 e a saída de um prót on. Det erm inou- se post eriorm ent e, por razões quânt icas, a im possibilidade da exist ência de elét rons no int erior do núcleo.
Rut herford propôs exist ência, no núcleo, de um a part ícula neut ra, com post a de um prót on e um elét ron, à qual deu o nom e de nêut ron. Em virt ude de problem as relacionados às conservações de m om ent o angular int rínseco e energia, foi propost o a exist ência de novas part ículas: o neut rino e o ant i- neut rino. Assim , poderem os escrever que:
O neut rino e o ant i- neut rino foram evidenciados por R. Davis,em 1955,e Cowan, Reines, Harrison, Kruse e McGuire, em 1956.
O posit ron, que é um a part ícula de m assa igual a do elét ron e -de carga posit iva, foi im aginada por Dirac na resolução da sua equação relat iva ao est udo do m om ent o angular int rínseco do elét ron ( SPI N) . O posit ron foi det erm inado, experim ent alm ent e, em 1932, por Anderson, no est udo de radiação cósm ica. Em 1935, Yukawa apresent ou a sua TEORI A DO CAMPO MESÔNI CO para explicar o problem a das forças nucleares. Em 1947, na I nglat erra, no est udo de raios cósm icos, e em 1948 nos Est ados Unidos da Am érica, em laborat ório, foi descobert o o MESON 11. Nest as experiências, devem os dest acar o nom e do brasileiro Cezar Lat t es que part icipou at ivam ent e nest a descobert a. Est e acont ecim ent o foi de grande im port ância para o desenvolvim ent o da Física no Brasil e m ot ivou a Criação do CENTRO BRASI LEI RO DE PESQUI SAS FÍ SI CAS ( C.B.P.F.) , at ualm ent e um dos cent ros de pesquisa do Conselho Nacional de Desenvolvim ent o Cient ífico e Tecnológico ( C.N.P.q) .
Fot ografia t irada na Universidade de Princet on Est ados Unidos da Am érica em 1948, um ano ant es da Fundação do CBPF.
De Pé da esquerda para direit a. Cezar Lat t es* , H. Yukawa* * , Walt er Schut zer* * * . Abaixados Hervásio G. de Carvalho* , Leit e Lopes* e Jaim e Tiom no* .
A exist ência do nêut ron foi verificada experim ent alm ent e em 1932, por Chadwik. Hoj e, aceit am os com o const it uint es do núcleo as part ículas prót on e nêut ron: é a hipót ese prót on- nêut ron. Essas part ículas const it uint es do núcleo são denom inadas nucleons.
Ferm i
Não poderem os dissociar do d e s e n v o l v i m e n t o e a p r o v e i t a m e n t o d a e n e r g i a nuclear o nom e de Enrico Ferm i, um dos m aiores físicos do século. Enrico Ferm i nasceu, em Rom a, no dia 29 de set em bro de 1901. St efano Ferm i, o avô pat erno, foi o pr im eir o de um a fam ília de cam p on eses a ab an d on ar o t rabalho da t erra. Albert o Ferm i, o 2° filho de St efano, pai de Enrico Ferm i, t rabalhava na Com panhia Ferroviária "Alt a I t ália".
2 ) A EN ERGI A N UCLEAR
PEQUEN A HI STORI A DA VI DA DE FERMI
Ferm i visit ou os Est ados Unidos pela prim eira vez em 1930, t endo sido convidado para lecionar em Ann Arbor, onde est á sit uada a Universidade de Michigan. Nessa Universidade, m inist rou um Curso de Verão em Física Teórica. Volt ou post eriorm ent e, nos anos de 1933 e 1935, e se t om ou um grande am igo da Am érica e dos am ericanos.
A at uação de Ferm i com o professor da Universidade de Rom a foi fundam ent al para a m udança dos dest inos da Física na I t ália. At é 1928, não exist iam livros de Física Moderna adapt ados aos est udos universit ários. O único livro ut ilizado por t oda um a geração de física era em alem ão: "At om bau und Spekt rallinien" de Som m erfeld. Ferm i com eçou a escrever em 1927 e publicou, em 1928, em it aliano, um a "I nt roduzione alia Física At ôm ica". A sede de t oda a m odificação cient ífica de Rom a, e da própria I t ália, era o velho I nst it ut o de Física da Universidade de Rom a, sit uado na rua Panisperna 89a. Nest e I nst it ut o, dirigido pelo professor Corbino, Ferm i pôde concent rar os m elhores est udant es de Física da época. Foram discípulos e colegas de Ferm i: Am aldi, Bruno Pont ecorvo, Baset t i, Maj orana e Em ilio Segre. Ferm i int roduziu na velha Universidade o est udo de m ecânica quânt ica e m ost rou a im port ância dos t rabalhos de Rut herford na física nuclear.
com post a dos Professores Garbasso, Maggi, Cant one, Q. Maj orana e Corbino, por unanim idade, apresent ou com o vencedores: Ferm i, o prim eiro; Persico, o segundo; e Aldo Pont rem oli, o t erceiro. Ferm i perm aneceu com o professor em Rom a, Persico foi para Florença e Pont rem oli para Milão. No ano de 1929, Benit o Mussolini nom eou Ferm i "Academ ico d'I t alia". A indicação de Ferm i com o Acadêm ico t eve a finalidade de at rair para o fascism o a Ciência I t aliana.
Corbino, Ferm i pôde concent rar os m elhores est udant es de Física da época. Foram discípulos e colegas de Ferm i: Am aldi, Bruno Pont ecorvo, Baset t i, Maj orana e Em ilio Segre* . Ferm i int roduziu na velha Universidade o est udo de m ecânica quânt ica e m ost rou a im port ância dos t rabalhos de Rut herford na física nuclear. Corbino,apoiando as idéias de Ferm i, em 1929, apresent ou na "Societ à I t aliana per il Progresso delle Scienze", em Florença, um t rabalho profét ico que viria m odificar os dest inos da Física I t aliana. Poderem os cit ar alguns t rechos desse t rabalho:
"A única possibilidade de novas grandes descobert as da Física reside no fat o de poderm os m odificar o núcleo int erno do át om o. Est e será um t rabalho verdadeiram ent e digno da física fut ura".
... "O único cam inho que poderá perm it ir. a agressão do núcleo do át om o é aquela que perm it e a aceleração art ificial dos proj ét eis nat urais dos elem ent os radioat ivos em grande núm ero e com grande velocidade, o que exigirá t ubos carregados e alim ent ados a um a diferença de pot encial de dez m ilhões de volt s. Som ent e dificuldades t écnicas e financeiras, não a priori insuperáveis, se opõem a realização dest e grande proj et o. O obj et ivo não é som ent e a t ransm ut ação dos elem ent os quím icos em quant idades sensíveis, m as a const at ação da grande produção energét ica que deverá se m anifest ar na pulverização ou reconst it uição dos núcleos at ôm icos".
Est avam previst as a Fissão e a Fusão nucleares.
( * ) Em ilio Segre. Nasceu em Tivolino a 1° de fevereiro de 1905. Foi o prim eiro est udant e que se laureou sob a orient ação de Enrico Ferm i. No ano de 1959, recebeu j unt am ent e com O. Cam berlain, o Prêm io Nobel de Física pela descobert a do ant iprót on. Grande part e das inform ações sobre a vida de Ferm i, nest a pequena m onografia, foram ret iradas do seu livro "Enrico Ferm i, Físico".
Em 1933, Ferm i escreveu um a t eoria sobre o decaim ent o bet a. O seu t rabalho "Tent at ivo di una Teoria dell'Em issione dei Raggi Bet a" foi rej eit ado pela revist a "Nat ure", pois segundo a revist a, apresent ava m uit as hipót eses que est avam longe de um a realidade física. Seu t rabalho, que const it ui a base das I nt erações Fracas e do est udo da Desint egração Bet a, foi publicado nas revist as "Zeit schrift für Physik" e "Ricerca Scient ifica". Em m arço de 1934, Ferm i sugeriu a Raset t i que irradiasse vários elem ent os com nêut rons de um a font e Polônio- Berílio, que era m uit o fraca. Post eriorm ent e, após quase 2 anos de t rabalho, Ferm i, com o auxilio do I nst it ut o de Saúde Pública, const ruiu um a font e de Rádio- Berílio. Com est a font e m ais possant e, Ferm i bom bardeou, sist em at icam ent e, diversos elem ent os em ordem crescent e de peso at ôm ico. Publicou o t rabalho em 25 de m ar ço d e 1 9 3 4 , in t it u lad o: " Rad ioat t iv it à Pr ov ocat a d a Bom bardeam ent o de Neut roni I ". O I indicava que haveria um a série de t rabalhos sobre o m esm o assunt o. Solicit ou o auxilio de Am aldi e Segre. Telegrafou a Raset t i, que est ava de férias em Marrocos, para que volt asse rapidam ent e. Por felicidade, ou infelicidade do grupo, chegava à Rom a,nest a época,o quím ico Oscar. D'Agost ino que recebera um a bolsa para t rabalhar no Laborat ório de Marie Curie. Feliz ou infelizm ent e, porque Oscar D'Agost ino, se int erpret asse bem os result ados das experiências - de Reações de Neut rons com o Urânio, deveria t er chegado, vários anos ant es, à descobert a da Fissão. É int eressant e a cart a de Lord Rut herford a Ferm i no ano de 1934.
"Caro Ferm i.
Nest a época ( 1934) , acredit ava- se que a eficiência dos nêut rons para produzir novos núcleos aum ent asse com a sua energia. Nesse m esm o ano, foi descobert o que est a idéia est ava errada( 5) .
No verão de 1934, Ferm i est eve no Brasil e, em São Paulo, encont rou o Físico de Turim Gleb Wat aghin* e um velho com panheiro da Escola Norm al de Pisa, o m at em át ico Luigi Fant appie. Wat aghin e Occhialini criaram um a fluorescent e Escola de Física que m uit o cont ribuiu para o desenvolvim ent o da Ciência Brasileira.
m ecanism o dessas t ransform ações. Não est á claro que em t odos os processos as explicações sej am t ão sim ples com o as das observações de Juliot Curie. Congrat ulo- m e com você pela sua fuga da esfera da Física Teórica. Parece que você encont rou um bom filão para com eçar. É bom saber, t am bém , que o Prof. Dirac est á fazendo experiências. I st o parece um bom augúrio para a Física Teórica.
Congrat ulações e m uit as felicidades Rut herford”
O ano let ivo de 1934- 1935 foi um dos m ais produt ivos para o grupo de Ferm i. Os t rabalhos sobre nêut rons foram reunidos por Rut herford e publicados nos "Proceedings" da "Royal Societ y" de Londres. No t rabalho apresent ado à "Royal Societ y',' a at ividade produzida nos vários elem ent os é classificada em : fraca, m édia e fort e. Com a finalidade de ot im izar essa classificação um t ant o grosseira, Ferrai indicou Am aldi e Pont ecorvo para est udar as seções de choque das reações com nêut rons. O elem ent o escolhido inicialm ent e para o est udo foi a prat a, que apresent ava um a m eia-vida de decaim ent o de 2,3 m inut os. Verificaram que os result ados obt idos para a radioat ividade induzida eram diferent es quando se m udava a m esa que suport ava o pesado espect roscópio Hilger( 5) , ist o é, dependia do fat o da m esa ser de m adeira ou de m árm ore.
Verificou- se m ais t arde que o fat o poderia ser explicado pela m oderação de velocidade dos nêut rons no hidrogênio da m adeira. No dia 18 de out ubro de 1934, para esclarecer est e "m ist ério", com eçaram a est udar, sist em at icam ent e, est e problem a. Para evit ar a dispersão de nêut rons na experiência, foi const it uído um pequeno ant eparo de chum bo. Sem que ninguém soubesse o porquê, Ferm i subst it uiu o pesado ant eparo por parafina. Muit os anos m ais t arde, cont ou ao ast rônom o Chandrasekhar o m odo fort uit o com o são feit as as descobert as cient íficas: "Desej o cont ar com o fiz a descobert a m ais im port ant e da m inha vida. Um dia, indo ao laborat ório, est ava pensando em est udar a absorção de. nêut rons por um bloco de chum bo. Quando, finalm ent e, est ava para com eçar a experiência, eu pensei: não quero um bloco de chum bo m as um de parafina. Foi verdadeiram ent e um a inspiração im provisada, sem um a razão prem edit ada".
A esposa de Ferm i era sem it a e, com o o m arido, com eçou a pensar, caut elosam ent e, em se deslocar para a Am érica. A m ort e de Corbino em 1937, com 61 anos, t alvez t enha t am bém cont ribuído para est a decisão. Foi escolhido, para subst it uí- lo no I nst it ut o de Física, o professor Lo Surdo, inim igo de Ferm i que apresent ava t ot al apoio ao governo de Mussolini. O Prem io Nobel recebido por Ferm i, em Est ocolm o, cont ribuiu de m aneira cat egórica para a sua ida à Am érica. Ferm i recebeu um a com unicação reservada de Niels Bohr, no verão de 1938, de que seria agraciado com o Prêm io Nobel pela p r o d u çã o d e el em en t o s t r a n su r a n i a n o s r esu l t a n t es d o bom bardeam ent o de urânio por nêut rons. A com unicação cont rariava o sigilo que cerca o Prêm io Nobel. Foi feit a com a finalidade de evit ar as represálias que ha viam sido post as em prát icas pelo governo da Alem anha, com out ros pesquisadores agraciados pelo prêm io.
No dia 10 de novem bro de 1938, recebeu por t elefone o convit e oficial para receber o Prêm io Nobel. Part iu de t rem , de Rom a, no dia 6 de dezem bro, j unt am ent e com Laura, sua esposa.e os dois filhos, Nelia e Giulio. Com pareceram ao em barque Am aldi e Raset t i, que perceberam que a part ida represent ava o fim de um a época m em orável da Universidade de Rom a.
Ant es de publicar o t rabalho, Hahn e St rassm an com unicaram a descobert a a Frisch e a Lise Meit ner que se encont ravam na Dinam arca, pois foram obrigados a abandonar a Alem anha. Pela presença de bário, Lise Meit ner, que t rabalhara m uit os anos com Ot t o Hahn, concluiu ent ão que o bário era um dos fragm ent os que result avam da fissão do urânio. Meit ner t rabalhava com Niels Bohr, em Copenhague. Est e fat o t erá grande im port ância na Hist ória da Energia Nuclear. Da Suécia, Ferm i dirigiu- se a Copenhague, t endo sido recebido cordialm ent e na casa da fam ília de Niels Bohr. Part iu da Europa no navio Franconia e desem barcou, no dia 2 de j aneiro de 1939,em New York. Disse, ao desem barcar, para Laura: "Fundam os o r a m o a m e r i c a n o d a f a m íl i a Fe r m i " . Fo i r e c e b i d o , n o desem barque,pelo Professor G. B. Pegram , Chefe do Depart am ent o de Física da Universidade de Colum bia.
Lise Meit ner e Ot t o Hahn
No dia 16 de j aneiro de 1939, chegavam a Princet on o professor Niels Bohr. Conversando com Einst ein e Wheeler, apresént ou os t rabalhos de Frisch e Meit ner. Einst eh, ent usiasm ado, pensou na possibilidade da ut ilização da energia liberada na fissão. Num a conferência na Universidade George Washingt on, Ferm i e Bohr t êm oport unidade de t rocar inform ações sobre o problem a da fissão. Ferm i m encionou a possibilidade de em issão de nêut rons na fissão do urânio. Nest as conversas est avam sendo iniciadas as prim eiras idéias sobre a possibilidade de um a reação em cadeia. Em 27 de fevereiro de 1939, o canadense Walt er Zinn e o húngaro Leo Szilard com eçaram a est udar, na Universidade de Colúm bia, a em issão de nêut rons na fissão do Urânio. Paralelam ent e, Ferm i e seus colaboradores H. L. Anderson e H. B. Haust ein iniciaram t am bém as pesquisas desse m esm o problem a. Os result ados dessas duas experiências foram publicados sim ult aneam ent e na edição de abril de
3 ) O PRI MEI RO REATOR N UCLEAR
Enrico Ferm i e Niels Bohr
m arço, dois dias após a cart a, Ferm i foi recebido pelo Minist ro da Marinha e realizou um a conferência com pesquisadores m ilit ares e civis. Um cient ist a da Marinha, Ross Gunn, conseguiu ent usiasm ar seu superior, o alm irant e Bowen, que dest inou rapidam ent e a quant ia de m il e quinhent os dólares.para aj udar nas pesquisas na Upiversidade de Colúm bia. Com a finalidade de influenciar o President e F. D. Roosevelt , Szilard conseguiu um int erm ediário, Alexander Sachs, para levar um a cart a de Albert Einst ein.
“ Senhor President e,
Algum as pesquisas desenvolvidas recent em ent e por E. Ferm i e L. Szilard, cuj as com unicações m e foram ent regues em m anuscrit os, induziram - m e a considerar que o elem ent o urânio possa ser t ransform ado, num fut uro próxim o, em um a nova e im port ant e font e de energia. Alguns aspect os da sit uação j ust ificam um a cert a vigilância e um a rápida int ervenção por part e da adm inist ração est at al. Considero, port ant o, que sej a m eu dever solicit ar a V. Excia. grande at enção para os fat os e recom endações que se seguem :
Nos últ im os quat ro m eses, foi confirm ada a possibilidade ( graças aos t rabalhos de Juliot Curie, na França e os de Ferm i e Szilard, na Am érica) que t orna possível produzir,em um a grande m assa de urânio, um a "reação nuclear em cadeia" capaz de gerar grande quant idade de energia e num erosos elem ent os com caract eríst icas sem elhant es ao raio. At ualm ent e, t em os quase que cert eza que poderem os chegar a est es result ados num fut uro im ediat o.
A ínt egra da cart a de 2 de agost o de 1939 é a seguint e: ALBERT EI NSTEI N
Old Grove Road Nassau Point
Albert Einst ein
Os Est ados Unidos dispõem de um a quant idade pequena de m inérios com baixo t eor de urânio. Encont ram os bons m inérios de urânio no Canadá e na Tchecoslováquia, sendo que o país que possui as m elhores m inas de urânio é o Congo Belga.
Em função de t oda est a sit uação, seria int eressant e e oport uno um cont at o perm anent e ent re a alt a adm inist ração do governo e o grupo de físicos que est ão est udando a "reação em cadeia" na Am érica. Um a das m aneiras de realizar t al ligação seria a escolha de um a pessoa que gozasse de sua confiança e que poderia agir de m aneira não oficial. As suas at ribuições seriam as seguint es:
a) m ant er o governo inform ado dos desenvolvim ent os recent es nest e cam po e form ular recom endações at ravés de int ervenções do Est ado, para assegurar aos Est ados Unidos o suprim ent o necessário de m at erial uranífero;
b) acelerar o t rabalho no cam po experim ent al que se desenvolve at ualm ent e nos laborat órios das Universidades de m aneira lim it ada, fornecendo m ais financiam ent o, ou caso sej a necessário, m ant endo cont at o com em presas privadas dispost as a colaborar com est a causa,e procurando a part icipação de laborat órios indust riais que disponham de aparelhagem necessária.
Sou conhecedor do fat o de que a Alem anha efet ivam ent e bloqueou a venda de urânio das m inas da Tchecoslováquia, das quais t om ou posse. A decisão de agir rapidam ent e dest a form a pode ser explicada pelo fat o de que o filho do sub- secret ário de Est ado, Von Weizsãcker, t rabalha no Kaiser- Wilhelm - I nst it ut de Berlim , onde est ão sendo realizadas, em part e, as m esm as pesquisas sobre o urânio que se desenvolvem nos Est ados Unidos.
A audiência só foi obt ida, por Sachs,no dia 11 de out ubro. Após a leit ura da cart a, no fim da audiência, o President e Roosevelt dirigiu-se ao dirigiu-seu. Adido Milit ar, General E. M. Wat son,e declarou: "Devem os agir im ediat am ent e". O President e Roosevelt nom eou o Dr. Lym an J. Brigss, que era Diret or do "Bureau of St andards" para President e de um a "Com issão do Urânio". Faziam part e da Com issão o Alm irant e Hoover e o Coronel Adam son. Foram convidados os cient ist as Szilard, Wigner e Teller ( o pai da bom ba de hidrogênio) , t odos húngaros, e o it aliano Ferm i. Em 1940, por sugest ão de Vannever Bush, o President e F. D. Roosevelt criou o NDRC ( Nat ional Defense Research Com m it t ee) , com a finalidade de desenvolver pesquisas associadas a problem as de defesa. O Com it ê deveria m obilizar a ciência para at ividades bélicas. Bush foi nom eado President e do NDRC, e a Com issão de Urânio foi colocada sob seu cont role. Bush reorganizou a Com issão de Urânio, perm anecendo Briggs na presidência. Mas, por quest ões de segurança, foram convidados os físicos Tuve, Pegram , Beam s, Gunn e Urey, t odos de nacionalidade am ericana, para fazer part e do proj et o j unt am ent e com os europeus j á convidados ant eriorm ent e. Ferm i se int eressava m uit o pouco pelos problem as de adm inist ração e planificação, pois est ava t ot alm ent e absorvido pela idéia da solução da Reação em Cadeia. Ficava na sua m esa concent rado nos problem as t écnicos e cient íficos, e deixava o
at ivism o polít ico para Szilard, Teller e Wigner.
Durant e a prim avera de 1941, com eçaram a aparecer sinais im port ant es da part icipação de físicos am ericanos de prim eira linha no Proj et o Nuclear. Passaram a part icipar at ivam ent e dos t rabalhos A. H. Com pt on e E. O. Lawrence, pois achavam que havia um a cert a lent idão nas pesquisas desenvolvidas. Nos prim eiros dias de dezem bro de 1941, um pouco ant es da ent rada dos Est ados Unidos na Guerra e do at aque a Pearl Harbor, a sit uação era est a:
i) não havia ainda sido realizada um a Reação em Cadeia;
ii) era m ínim a a produção de Urânio- 235 necessário à preparação
de um art efat o nuclear ( é grande a seção de choque desse isót opo do urânio para nêut rons t érm icos) . Era pont o pacífico ent re cient ist as que o urânio nat ural não poderia ser ut ilizado com o explosivo. Foi um t riunfo da Tecnologia e da Ciência am ericana a separação do urânio-235 em larga escala. Devem os dest acar os nom es de Urey, Dunning, Boot hm Cohenm e Lawrence e das grandes indúst rias Dupont , Union Carbide e East m an nest a pesquisa. Ferm i não part icipou desses t rabalhos;
iii) só haviam sido preparados alguns m icrogram as de Plut ônio-239 com o Ciclot ron de Berkeley. Os Físicos e Quím icos vendo a produção insuficient e de Plut ônio- 239, sugeriram a const rução de um sist em a ( Reat or Nuclear) que gerasse m aior quant idade de Plut ônio. Os result ados foram com unicados por Seaborg a Briggs, em cart a secret a, por quest ões de segurança. Briggs com unicou essas conclusões a Ferm i.
Universidade de Colúm bia para Universidade de Chicago, onde era professor. Form ou um a grande or ganização, concent rada em Chicago, que t om ou o nom e de
Ferm i e Szilard resolveram os p r o b l e m a s g e o m é t r i c o s d a colocação do Urânio e ut ilizaram , para m oderador de nêut rons,o grafit e, m at erial que poderia ser p r o d u z i d o e m q u a n t i d a d e s apreciáveis e com grande grau de pureza. Para cont rolar o fluxo de nêut rons na Pilha, Ferm i sugeriu a
"Met t alurgical Laborat ory". Ferm i iniciou, com Anderson, na Universidade de Chicago, a const rução de um a Pilha Nuclear de proporcões m aiores do que a que havia sido program ada para a Universidade de Colúm bia. Est e reat or foi const ruído no est ádio de at let ism o da Universidade, apesar das obj eções de Com pt on e do General L. R. Greves, que havia sido nom eado, em set em bro de 1942, Chefe do M.E.D. ( Manhat t an Engineer Dist rict ) ,que t inha por finalidade dirigir os proj et os de aplicações m ilit ares da Energia Nuclear. Um dos prim eiros grandes problem as para a const rução do Reat or de Chicago foi o da colocação geom ét rica do com bust ível no Reat or, e a escolha de um bom m oderador para nêut rons.
ut ilização de barras de Cádm io, que apresent ava grande seção de choque de absorção para nêut rons, com o havia sido det erm inado pelo grupo de Ferm i em pesquisas realizadas na Universidade de Rom a. A colocação das barras de cont role de Cádm io foi calculada por Anderson e Zinn. No dia 2 de dezem bro de 1942, com a presença de: W. Arnold. H. M. Bart on, R. F. Christ y, A. H. Com pt on, R. J. Fox, S. A.
1º Reat or Nuclear* *
Acim a da esquerda pra direit a: Norm an Hilberry, Sam uel Allison, Thom as Brill, Robert G. Nobles, Warren Nyer, and Marvin Wilkening. No m eio: Harold Agnew, William St urm , Harold Licht enberger, Leona W. Marshall, and Leo Szilard. Abaixo: Enrico Ferm i, Walt er H. Zinn, Albert Wat t enberg, and Herbert L. Anderson.
REFERÊNCI AS
1 - Boutier, L., "El Atom ism o Griego", Buenos Aires, 1936.
2 - Schurm ann, P. F., "História de la Fisica", Editorial Nova, Buenos Aires - vol. I I . 3 - Schurm ann, P. F., "História de la Fisica", Editorial Nova, Buenos Aires - vol. I I . 4 - Holton, G. and Roller, D. H. D., "Foundations of Modem Physical Science", Addison-Wesley, 1958.
5 - Segre, E.(* ), "Enrico Ferm i, Fisico". Zanichelli Editore. Bologna, 1976. 6 - Allardice, C., Trapnell, E. R., "The First Reactor"(* * ), U.S. Atom ic Energy Com m ission/ Division of Technical I nform ation, 1946.
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