Carlos Koehler – “É Possível Datar a Descoberta do Elétron?”

Sobre Descobertas e Construções :
um Longo Caminho
Carlos Benevenuto Guisard Koehler
HCTE – UFRJ
Junho ­ 2010
Sobre Descobertas e Construções: o eletron­um longo caminho 
Ou : “The long and winding road”
 Mais uma vez : entre o contínuo e o discreto
 Um exemplo : o caso do elétron
 As idas e vindas de um processo dialético
 Corpúsculo=>onda=>corpúsculo=>onda...
 Ou onda­partícula...
 ...ou outra coisa
Primeiras indicações :
fluidos e corpúsculos
Faraday – 1835­1840 Faraday – 1835 : cintilações de descargas elétricas em gases 
rarefeitos
 Faraday e a eletrólise : equivalente­grama
proporcional ao transporte iônico – carga elétrica proporcional às reações de dissociação eletroquímica :”atomismo elétrico”
Faraday e as “linhas de forças” : campo eletromagnético
SÉCULO XIX :
ÉTER LUMINÍFERO
TEORIA ONDULATÓRIA DA LUZ / TEORIA ELETROMAGNÉTICA DA LUZ
Ondas transversais => ÉTER LUMINÍFERO :
Multiplicidade de “éteres”:
ÉTER CONTÍNUO / VIBRACIONAL : Ondas luminosas (Young, Fresnel, Malus...)
e Ondas Eletromagnéticas (mais tarde: Maxwell, Herz, Lorenz, Fitzgerald...) ÉTER COM ESTRUTURA INTERNA : Vórtices, rotacionais, correntes de deslocamento, átomos de vórtices...
Propriedades conflitantes :
­fluido com forças de cizalhamento
­fluido sutil, sem resistência e arrasto (aos planetas, por exemplo), mas de altíssima rigidez (vibrações com vel. de
x 108 m/s)
­exemplo clássico : fluido não­newtoniano : o “silly­putty” de Stokes
ÉTER MATERIAL :
“AIR­ETHER” : William Thomson
ÉTER com massa : Mendeleiev e a tabela periódica ( m =~ 10­5 m(H) )
Raios e cintilações : corpúsculos a interpretar
 Plucker, 1858, Hittorf, 1869 , Crookes, 1879: “Raios Catódicos”
 Goldstein, 1886; Wien, 1897 ; J.J.Thomson, 1897 : e/m
 início da espectroscopia de massa: 1886­1920 : “Raios Canais”
 Determinações de q/m : H+, H2++, e­, vários compostos iônicos ou neutros
Etéreas considerações:
“elétron ondulatório”
(enquanto isso...)
 Éter Eletromegnético­Luminífero
 Teoria do elétron : Lorenz, Fitzgerald, Larmor (~1890)
 Batismo do “elétron” (outro elétron...)
 Elétron = singularidade no éter
 Teorias de Vórtices (diversas...)
 Kelvin : Éter = “o problema fundamental da Física”
A Controvérsia Millikan­Ehrenhaft
 Elétron: carga discreta (e­) ou fluido contínuo?
 Experimento da “gota de óleo”
 17 anos de “dúvidas” :1910­1927
Transição : “corpúsculos semi­clássicos”
 O Núcleo : experimento com particulas alfa de Rutherford : modelo “jupiteriano”
 Efeito Compton: fotons quanticos colidem com eletrons “clássicos”
 Modelo Bohr­Sommerfeld : níveis energéticos quânticos atuando em eletrons “clássicos” corpusculares
Revolução : 2a. Mecânica Quântica
 De Broglie e as ondas associadas a partículas :quantização da matéria – E=h_w ; p=h_k (1924)
 Teorias de Schroedinger e de Heisenberg
 Difração de elétrons : Davisson, Germer, G.P.Thomson (1927)
 Novas partículas : Neutron, positron, deutério (*) : 1932
 Um novo conceito : “Partículas­Onda” Epílogo  A busca (eterna?) continua...
 “sub­cargas”: ½ e, 1/3 e ...(quarks e etc. *)
 Outras Teorias de Unificação de partículas, super­cordas, etc...
Conclusões  Histórias longas e tortuosas
 Alternância de conceitos
 Utilidade (eventual) de livre especulação e hipóteses ad­hoc
 Dificuldade e inconclusão da mera experimentação (Tese de Duhem­Quine)
 Permanência de (várias) dualidades do tipo discreto­contínuo
 Eterna busca e temporárias “verdades”