SEARA DA CIÊNCIA
CURIOSIDADES DA FÍSICA
José Maria Bassalo


A "Alquimia" de Rutherford e as descobertas do próton, do nêutron, da radioatividade artificial e da fissão nuclear. .

Em entrevista à revista Ciência Hoje (Volume 4, jan/fev. 1983), o físico austríaco Guido Beck (1903-1988) conta um fato curioso que aconteceu com o físico inglês Lord Ernest Rutherford (1871-1937; PNQ, 1908). Estava o descobridor do núcleo atômico trabalhando em Manchester, na Inglaterra, por volta de 1918, no grande sonho dos alquimistas, que era, conforme todos sabemos, a transmutação dos elementos químicos, quando recebeu do Governo Inglês uma missão para ir a Paris e discutir com o físico francês Paul Langevin (1876-1946) um novo dispositivo de ultra-som que esse físico estava desenvolvendo, com o propósito de detectar submarinos, já que a Inglaterra e a França haviam se aliado contra a Alemanha, por ocasião da Primeira Guerra Mundial (1914-1918). Rutherford declinou do convite alegando que não tinha tempo para isso. Aí, então, o Governo Inglês mandou uma ordem de serviço para Rutherford e este respondeu da seguinte maneira: Agora não posso, vou mais tarde, pois se rompo o átomo isso será mais importante do que a vossa guerra. Hoje, todos nós conhecemos que o rompimento (fissão) do átomo só foi possível graças às experiências que Rutherford estava realizando naquela época. Uma transmutação efetiva foi apresentada por ele na Philosophical Magazine 37, pgs. 537; 571; 581 (1919), ao descrever uma reação nuclear que realizara, na qual uma partícula () ao atravessar um cilindro contendo gases, principalmente nitrogênio (), havia transmutado esse elemento químico em oxigênio () com a emissão de um próton (), segundo a seguinte reação nuclear (considerada como a descoberta do próton):

Como essa reação transmutou o nitrogênio no oxigênio, Rutherford é considerado o "primeiro alquimista".

Experiências desse tipo realizadas por Rutherford, isto é, colisão de partículas com elementos químicos, foram realizadas na década de 1930, na Inglaterra, pelo físico inglês James Chadwick (1891-1974; PNF, 1935), e em França, pelo casal Joliot-Curie [Iréne (1897-1956; PNQ, 1935) e Frédéric (1900-1958; PNQ, 1935)]. A experiência realizada por Chadwick, em 1932 (Proceedings of the Royal Society of London A136, pgs. 696; 735 e na Nature 129, p. 312), no qual bombardeou o boro () com a partícula e obteve o nitrogênio (), é considerada como a da descoberta do nêutron ():

Por sua vez, a experiência realizada, em 1934 (Comptes Rendus de l´Academie des Sciences de Paris 198, pgs. 254; 559 e na Nature 133, p. 201, pelo casal Joliot-Curie, no qual bombardeou o alumínio () com a partícula e obteve o primeiro isótopo radioativo, o fósforo (), é considerada como a da descoberta da radioatividade artificial:

É oportuno registrar que, com os nêutrons obtidos com reações desse tipo, o físico italiano Enrico Fermi (1901-1954; PNF, 1938) e sua equipe da Universidade Roma, os físicos italianos Franco Rama Dino Rasetti (1901-2001), Edoardo Amaldi (1908-1989), Emílio Gino Segrè (1905-1989; PNF, 1959) e o químico também italiano Oscar D´Agostino (1901- ), ainda em 1934 (Nature 133, p. 898), produziram a primeira fissão nuclear, sem, contudo, entendê-la como tal, ao bombardear o elemento químico urânio () com nêutron. Eles, contudo, pensavam que haviam obtido um novo elemento transurânico, o qual Fermi chegou a denominar de urânio-X. Registre-se que Fermi recebeu pressão do governo fascista italiano para denominar esse novo elemento químico de littorio, uma vez que os "littorios" eram oficiais romanos que portavam os fascios (feixes) como insígnia.

Em 1938 (Naturwissenschaften 26, p. 475), uma nova reação de fissão nuclear, também não entendida dessa maneira, foi realizada pelos químicos alemães Otto Hahn (1879-1968; PNQ, 1944) e Fritz Strassmann (1902-1980), e a física sueco-austríaca Lise Meitner (1878-1968), ao bombardearem o urânio com nêutrons lentos. Além dos resultados já conhecidos, um deles, no entanto, era aparentemente um absurdo, qual seja, o da presença do bário (Ba), em vez do rádio (Ra), como um dos produtos finais da reação. Isso indicava que o nêutron poderia induzir uma partição do átomo de urânio em dois átomos de massas comparáveis. Essa partição foi interpretada por Lise e seu sobrinho, o físico austro-alemão Otto Robert Frisch (1904-1979), em 1939 (Nature 143, pgs. 239; 471), como sendo uma fissão nuclear, como, por exemplo, ocorre na seguinte reação (em notação atual):

onde os elementos de desintegração são o xenônio () e o estrôncio (), além da radiação e mais energia liberada de 200 MeV . Registre-se que o nome fissão nuclear foi sugerido a Frisch pelo bioquímico norte-americano William A. Arnold, em analogia com o termo utilizado na divisão celular de uma bactéria. Registre-se, também, que essa fonte de energia liberada pela fissão nuclear, foi rejeitada por Rutherford, por volta de 1933, quando afirmou: Quem quer que espere obter uma fonte de energia a partir da transmutação de átomos está sonhando. Rutherford, ao morrer em 1937, não viu que essa sua frase estava completamente errada, pois, em 02 de dezembro de 1942, Fermi e uma equipe de 42 cientistas da Universidade de Chicago, construíram a primeira pilha atômica por intermédio da fissão nuclear controlada de um isótopo do urânio, o U-235.