O Átomo Todas as substâncias são formadas de pequenas

O Átomo
Todas as substâncias são formadas de pequenas partículas chamadas átomos. Para se
ter uma idéia, eles são tão pequenos que uma cabeça de alfinete pode conter 60 milhões
deles.
Os gregos antigos foram os primeiros a saber que a matéria é formada por tais partículas,
as quais chamaram átomo, que significa indivisível. Os átomos porém são compostos de
partículas menores: os prótons, os nêutrons e os elétrons. No átomo, os elétrons orbitam
no núcleo, que contém prótons e nêutrons.
Elétrons são minúsculas partículas que vagueiam aleatoriamente ao redor do núcleo
central do átomo, sua massa é cerca de 1840 vezes menor que a do Núcleo. Prótons e
nêutrons são as partículas localizadas no interior do núcleo, elas contém a maior parte da
massa do átomo.
O Interior do Átomo
No centro de um átomo está o seu núcleo, que apesar de pequeno, contém quase toda a
massa do átomo. Os prótons e os nêutrons são as partículas nele encontradas, cada um
com uma massa atômica unitária.
O Número de prótons no núcleo estabelece o número atômico do elemento químico e, o
número de prótons somado ao número de nêutrons é o número de massa atômica. Os
elétrons ficam fora do núcleo e tem pequena massa.
Há no máximo sete camadas em torno do núcleo e nelas estão os elétrons que orbitam o
núcleo. Cada camada pode conter um número limitado de elétrons fixado em 8 elétrons
por camada.
Características das Partículas:
Prótons: tem carga elétrica positiva e uma massa unitária.
Nêutrons: não tem carga elétrica mas tem massa unitária.
Elétrons: tem carga elétrica negativa e quase não possuem massa.
Estudo do Átomo
Em 1911 o físico neozelandês Ernest Rutherford fez sua "experiência da dispersão" para
suas novas descobertas sobre a estrutura do átomo e dela surgiu a base para o modelo
de átomo que estudamos até os dias de hoje.
Rutherford bombardeou uma fina camada de ouro com partículas alfa (partículas atômicas
emitidas por alguns átomos radioativos), sendo que a maioria atravessou a lâmina, outras
mudaram ligeiramente de direção e algumas rebateram para trás. Ele concluiu que isso
acontecia porque em cada átomo de ouro há um denso núcleo que bloqueia a passagem
de algumas partículas.
Física Nuclear
O estudo do núcleo (centro) do átomo é chamado Física Nuclear. Como resultado desse
estudo os cientistas descobriram maneiras de dividir o núcleo do átomo para liberar
grandes quantidades de energia.
Ao se partir um núcleo, ele faz com que muitos outros se dividam, numa reação nuclear
em cadeia. Nas usinas nucleares as reações são controladas e produzem luz e calor para
nossos lares. Usinas nucleares produzem artificialmente grandes quantidades de energia.
O Sol é a maior fonte de energia nuclear. A cada segundo no interior do Sol, ocorrem
milhões de reações nucleares em cadeia, pois, o intenso calor do Sol fazem com que
seus átomos se choquem uns contra os outros e simulam em reações conhecidas como
fusão nuclear. O núcleo de cada átomo libera energia que sentimos na forma de calor e
enxergamos na forma luz. Enormes explosões de energias, chamadas de protuberâncias
solares, ocorrem ocasionalmente na superfície do Sol.
Física de Partículas
Tudo que conhecemos consiste em minúsculos átomos, que são formados por partículas
ainda menores e a Física de Partículas é o estudo dessas últimas que constituem os mais
básicos blocos formadores da matéria no universo.
O estudo das partículas dá aos cientistas o conhecimento amplo do Universo e da
natureza da matéria. Grande parte deles concorda que o universo se formou numa grande
explosão, chamada de Big Bang. Segundos após o Big Bang, acredita-se que as
partículas atômicas e a radiação eletromagnética foram as primeiras coisas que passaram
a existir no Universo.
Partículas Fundamentais
Os físicos dividem as partículas atômicas fundamentais em três categorias: quarks,
léptons e bósons. Os léptons são partículas leves como o elétron.
Os bósons são partículas sem massa que propagam todas as forças do Universo. O
glúon, por exemplo, é um bóson que une os quarks e estes formam os prótons e os
nêutrons no núcleo atômico.
Os quarks se combinam para formar as partículas pesadas, como o próton e o nêutron.
As partículas formadas pelos quarks são chamadas hádrons. Tal como outras partículas
tem cargas diferentes, tipos diferentes de quarks tem propriedades distintas, chamadas
"sabores" e "cores" , que afetam a forma de como eles se combinam.
Acelerador de Partículas
Partículas atômicas são estudadas com o uso dos aceleradores de partículas, as quais
são máquinas complexas que disparam partículas atômicas a velocidades altíssimas,
fazendo-as colidir com outras. Tais colisões expõem novas partículas que podem ser
analisadas.
Há dois tipos de aceleradores:
Circular: As partículas são disparadas em círculos cada vez mais rápidos, por meio de
poderosas forças elétricas e quando ganham suficiente rapidez são soltas em uma trilha
central onde colidem com partículas alvo.
Linear: São disparadas duas trajetórias de partículas em alta velocidade, uma contra a
outra.
Nos dois tipos de aceleradores de partículas acima, as trajetórias são registradas e as
informações são fornecidas a computadores, que investigam as novas partículas.
Fissão Nuclear
Há dois tipos de reação nuclear: a fissão e a fusão. As usinas nucleares usam a fissão
para produzir sua energia. Partículas atômicas que se movem com grande rapidez,
chamadas nêutrons, são atiradas contra o núcleo do átomo para dividi-lo. Essa divisão é
chamada fissão e faz com que os outros átomos também se dividam, numa reação em
cadeia. Nesse processo, um pouco da massa (o número de partículas pesadas dentro do
átomo) se perde, convertendo-se em imensas quantidades de energia.
Ao se iniciar uma reação de fissão nuclear, uma partícula rápida chamada nêutron é
disparada contra o núcleo de um átomo de Urânio 235. O nêutron de alta velocidade, tem
potência suficiente para penetrar no interior do núcleo onde é absorvido, em seguida, o
núcleo se divide em duas partes num processo chamado fissão. Essa fissão produz mais
dois ou três nêutrons que vão dividir mais núcleos numa reação em cadeia. Cada vez que
um átomo sofre uma fissão, libera grande quantidade de energia.
Prof. Luiz Roberto Cupido