CURIOSIDADES DA FÍSICA
José Maria Filardo Bassalo
www.bassalo.com.br

 

 

 A Radioatividade Exótica e os Físicos Brasileiros.

 

Desde a descoberta da radioatividade natural pelo o físico francês Antoine Henry Becquerel (1852-1908), em 1896, diversos processos radioativos (decaimentos) foram então sendo descobertos, conforme descrevemos em verbetes desta série, e assim resumidos: alfa (α - emissão do núcleo do hélio), beta-menos (- o nêutron desintegrando-se em um próton, com a emissão de um elétron e de seu antineutrino associado); gama (γ – radiação eletromagnética); beta-mais ( - o próton desintegrando-se em um nêutron, com a emissão de um pósitron e de seu neutrino associado), e a captura eletrônica (captura de um elétron da eletrosfera pelo próton do núcleo, com a formação de um nêutron e a emissão de um neutrino associado ao elétron). Esses processos foram explicados graças aos seguintes modelos teóricos: 1) Efeito Túnel formulado, em 1928, pelos físicos, o norte-americano Edward Uhler Condon (1902-1974) e o inglês Ronald Wilfrid Gurney (1898-1953) e, independentemente, pelo russo-norte-americano George Gamow (1904-1968); 2) Força Fraca proposto, em 1934, pelo físico ítalo-norte-americano Enrico Fermi (1901-1954; PNF, 1938). Foi também em 1934, que o casal de físicos franceses, Irène (1897-1956) e Jean Frédéric Joliot-Curie (1900-1958) descobriu a radioatividade artificial com a emissão β+. A captura eletrônica ficou evidenciada em 1937 em experimentos conduzidos pelo físico norte-americano Luis Walter Alvarez (1911-1988), no Laboratório de Radiação da Universidade da Califórnia (Berkeley, USA). Logo depois, em 1938, os químicos alemães Otto Hahn (1879-1968; PNQ, 1944) e Fritz Strassmann (1902-1980) produziram a fissão nuclear induzida e, em 1940, os físicos russos Georgii Nikolaevich Flerov (1913-1990) e Konstantin Antonovich Petrzhak (1907-1998) descobriram a fissão nuclear espontânea. 

                   Os processos radioativos descritos acima se caracterizam pela emissão de elétrons (e-) e/ou de pósitrons (e+). Contudo, Em 1951, o físico e químico russo Vitalii Iosifovich Gol´danskii (1923-2001) desenvolveu uma teoria para um novo tipo de radioatividade caracterizada pela emissão de um próton (p). Mais tarde, em 1965, o próprio Gol´danskii começou o estudo teórico da radioatividade com emissão de dois prótons. Esses dois novos tipos de radioatividade foram observados, respectivamente, em 1970 (Physics Letters B33), por K. P. Jackson, C. U. Cardinal, H. C. Evans, N. A. Jelley e J. Cerny (p. 281) e por Cerny, J. E. Esternl, R. A. Gough e R. G. Sextro (p. 284) e, em 1983 (Physical Review Letters 50, p. 404), por M. D. Cable, J. Honkanen, R. F. Parry, S. H. Zhou, Z. Y. Zhou e Cerny.

                   A radioatividade com emissão de fragmentos mais pesados do que a partícula α, fenômeno hoje conhecido como radioatividade exótica, segundo o físico brasileiro Odilon Antonio Paula Tavares (n. 1943) [Ciência e Sociedade CBPF-CS-006/12 (Março, 2012); Ciência Hoje 50, p. 54 (Agosto, 2012)], foi pela primeira vez conjecturada, em 1975 e 1976 (Anais da Academia Brasileira de Ciências 47, p. 567; 48, p. 205), pelos físicos brasileiros Hervásio Guimarães de Carvalho (1916-1999), Jáder Benuzzi Martins (n. 1930), Iraci Oliveira de Souza (n.1943) e o próprio Odilon Tavares, ao observarem que uma emulsão fotográfica contendo urânio-238 (92U238) registrava dois tipos de traços: um maior (cerca de 23  10-3 mm), correspondendo à fissão espontânea do 92U238; e um menor (cerca de 09  10-3 mm), cuja análise sugeria que o mesmo poderia ser devido a íons pesados com massas maiores do que a das partículas α (2He4). Logo depois, em 1977 (Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 3, p. L189), os físicos, o romeno Aurel Sandulescu e o alemão Walter Greiner, mostraram que a possível enorme assimetria de massa na bipartição nuclear decorria dos efeitos da estrutura de camada [proposta, em 1948, pela física alemã Maria Goeppert-Mayer (1906-1972; PNF,1963) e, independentemente, pelos físicos, os alemães Johannes Hans Daniel Jensen (1907-1973; PNF, 1963) e Otto Haxel (1909-1998) e o físico químico austríaco Hans Eduard Suess (1909-1993), segundo vimos em verbete desta série] dos fragmentos nucleares. Essa assimetria foi confirmada logo em 1978 (Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 4, p. L279), por Sandulescu, H. J. Lustig, J. Hahn e Greiner. Em 1980 (Fizika Èlementarnyh častic i Atomnogo Âdra 11, p. 1334; Soviet Journal Particle Nuclei 11, p. 528), cálculos mais refinados realizados por Sandulescu, Greiner e o físico romeno Denin N. Poenaru (n.1937) indicavam que, na radioatividade exótica, havia emissão de aglomerados (clusters) de prótons (p) e nêutrons (n) mais pesados do que a partícula α.   

                   A primeira evidência experimental de um caso de radioatividade exótica foi obtida, em 1984 (Nature 307, p. 245), quando os físicos ingleses Heinz Jorgen Rose e George Arnald Jones, do Departamento de Física Nuclear da Universidade de Oxford, anunciaram nova forma de radioatividade natural. Em estudo sistemático que esses dois pesquisadores fizeram das propriedades dos elementos mais pesados que o chumbo (Pb), observaram a emissão de carbono-14 (6C14) por parte de núcleos de rádio-223 (88Ra223). A meia-vida deste novo modo de desintegração foi obtida como sendo de 36 milhões de anos. Segundo Tavares (op. cit.), a massa e a energia do isótopo 6C14 foram medidas, em 1985 (Physical Review C32, p. 2036), por uma equipe da Divisão de Física do Argonne National Laboratory, localizado em Chicago (USA), composta de Walter Kutschera, I. Ahmad, S. G. Armato III, A. M. Friedman, J. E. Gindler, W. Henning, T. Ishic, M. Paul e K. E. Rehm. Em seguida, em 1986 (Physical Review C34, p. 2261), Hervásio de Carvalho, Jáder Martins e Odilon Tavares confirmaram a conjectura que haviam feito (junto com Iraci de Souza), em 1975, como registramos acima, evidenciando, mais uma vez, a influência da estrutura de camada dos produtos da desintegração no caso do decaimento exótico de isótopos do rádio (Ra) e do radônio (Rn) com a emissão de 6C14. 

                   Concluindo este verbete - que homenageia os físicos brasileiros Hervásio de Carvalho (In Memoriam), Jáder Martins, Iraci de Souza e Odilon Tavares (a quem, nesta oportunidade, agradeço a leitura crítica deste verbete), os “inventores” da radioatividade exótica -, registramos que o decaimento exótico vem sendo comprovado ao longo dos últimos 30 anos [p.e., emissão de neônio-24 (10Ne24) por isótopos do urânio (U), emissão de magnésio-28 (12Mg28) por isótopos do plutônio (Pu)], conforme indicam os textos de Odilon Tavares (op. cit.), onde detalhes podem ser vistos, como também no recente artigo escrito por Odilon Tavares e pelo físico brasileiro Emil de Lima Medeiros (n. 1951): A Simple Description of Cluster Radioactivity [Physica Scripta 86, article number 015201 (25 de junho de 2012)].