Reações Nucleares

Reações Nucleares

No inicio do século XX, já conhecíamos algumas propriedades da matéria. Por exemplo, já era conhecido que matéria era neutra. Porém, o elétron já tinha sido descoberto e já se sabia que o elétron tinha uma carga negativa. Como a matéria era neutra, devíamos ter uma carga positiva. A pergunta que surge é onde estaria essa carga positiva. Uma primeira tentativa de resposta é feita por Joseph John Thomson.

Em uma série de artigos publicados entre 1908 e 1913, Ernest Rutherford  ( que foi orientado por Joseph John Thomson ), Hans Geiger Ernest Marsden chegaram a conclusão de que a carga posítiva deveria estar concentrada em região, com dimensão da ordem de 10-15m. Naquele momento já era conhecido que um átomo tem uma dimensão da ordem de 10-10m.

Para realizar essa descoberta, Rutherford, Geiger e Marsden, utilizaram os aceleradores que existiam naquele momento, as fontes radioativas. A fonte utilizada emitia partículas alfas (núcleos de 4He) e o experimento consistia em direcionar essas partículas (projeteis)  para uma folha (alvo) de ouro. Ao atingir a folha de ouro, as alfas podiam ser espalhadas e esse espalhamento possibilitava estudar as propriedades do “ente” (nesse caso, o núcleo atômico) que realizou o espalhamento. Assim, surgia a possibilidade de estudar as propriedades de um determinado “ente”, simplesmente fazendo partículas, de uma determinada energia, ser espalhadas por ele.

Com o desenvolvimento de aceleradores, a partir de 1930, tornou-se possível controlar a energia da partícula que utilizadas como projétil. Assim, um novo campo se abre e passamos a ser capazes de utilizar projeteis mais pesados, tais como 12C, 16O, entre outros. Em 1932, James Chadwick descobre outra partícula componente do núcleo, o nêutron. Assim, podíamos partir para tentar entender o que mantém prótons (uma partícula com carga) e o nêutron (uma partícula sem carga) ligados dentro do núcleo. Hoje chamamos essa força de força forte.

Nos dias atuais, utilizamos os mesmos princípios do experimento de descoberta do núcleo atômico. Por exemplo, quando enviamos um projétil (no caso do experimento de Rutherford, a partícula alfa exercia esse papel) em direção a um alvo (no caso do experimento de Rutherford, a folha de ouro exercia esse papel) alguns fenômenos podem acontecer. Por exemplo, o projétil e o alvo podem trocar partículas, chamamos esse processo de reação de transferência . Eles podem se juntar e formar um novo núcleo, esse processo é chamado de fusão. O projétil, ao se aproximar do alvo, pode se quebrar ou induzir o alvo a se quebrar, esse processo é chamado de “break-up” (quebra).

Esses diferentes processos, basicamente são estudados realizando o choque de um determinado projétil com um determinado alvo e observando o que sai dessa interação. Detectando os produtos da interação podemos ter pistas da importância de um determinado processo (transferência, fusão, break-up entre outros) na interação entre um projétil e um alvo. Entendendo a importância de cada processo, podemos obter mais pistas para um melhor entendimento da interação entre as partículas que coexistem dentro do núcleo atômico.

No Brasil, temos um acelerador a estudar esses diferentes processos que podem acontecer na interação de um projétil com um alvo. Esse acelerador está localizado no Departamento de Física Nuclear do Instituto de Física da Universidade de São Paulo.

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