A descoberta dos raios cósmicos

A capacidade do ar de conduzir eletricidade é conhecida há séculos. Experimentos relacionados a objetos eletricamente carregados vinham sendo conduzidos já no século XVIII. O físico francês Charles A. Coulomb  já havia constatado, naquela época, que uma esfera eletricamente carregada suspensa por um fio de seda perdia espontaneamente sua carga mesmo em ambiente fechado. Apesar da crença de que o ar era um isolante, passou-se a creditar esse efeito a uma certa condutividade intrínseca que o ar possuía. A descoberta do elétron, em 1897, pelo cientista britânico Sir Joseph John Thomson possibilitou a identificação dos íons: átomos que perdem ou ganham elétrons de forma a possuírem um número desigual de elétrons e prótons.

Em 1896, o físico francês Henri Becquerel descobriu uma estranha radiação invisível emitida pelos compostos de urânio, mas que era interpretada de maneira equivocada e despertava pouca atenção da comunidade científica. Verificou-se, contudo, que os raios de Becquerel eram capazes de retirar elétrons dos átomos, dando origem a íons. Esse foi o tema da tese de doutorado da então desconhecida Marie Curie. Ela iniciou o estudo das radiações do urânio auxiliada por Pierre Curie, pesquisador de laboratório da Sorbonne e seu marido. Depois de analisar diversos minerais contendo urânio, ela percebeu que eles emitiam radiação capaz de tornar o ar um condutor elétrico. Em parceria, continuaram a estudar sobre a emissão de radiação por certos elementos químicos. No final do século XVIII, o casal Curie descobre a radioatividade: certos elementos emitem espontaneamente radiação (partículas  alfa, beta, assim como, raios gama, por exemplo) independentemente do seu estado físico ou químico. A partir dessa descoberta, a ideia compartilhada pelos cientistas era de que o ar não possuía uma condutividade intrínseca, mas se tornaria condutor de eletricidade devido a radiação ionizante. A dúvida agora era: qual a fonte dessa radiação?

Uma das hipóteses que surgiu relacionava a condutividade do ar com substâncias radioativas presentes no solo terrestre. Várias experiências começaram a ser realizadas para se medir as variações da ionização do ar de acordo com a altitude. Em 1910, o físico alemão, e também padre jesuíta, Theodor Wulf, classificou os níveis de ionização do ar na base e no topo da Torre Eiffel. A diferença foi menor do que o previsto. Esperava-se que a ionização do ar fosse praticamente zero no topo da torre em Paris, e isso não acontecia. Como consequência, já nessa época, começou a forte suspeita de que a radiação ionizante poderia estar vindo do espaço. O físico austríaco Victor Franz Hess começou uma serie de experimentos audaciosos a bordo de um balão. Nos anos de 1911 e 1912, ele voou acima de1_1911_1912_hess_ballon 4000 metros de altura para comprovar que a altitude não resultava em um decréscimo na ionização do ar. Pelo contrário, após uma pequena queda inicial (explicável, pois a radiação gama proveniente da superfície terrestre era absorvida pelo ar), a ionização do ar voltava a subir em grandes altitudes, e tinha uma taxa três vezes maior a 5 mil metros de altura que ao nível do mar. A radiação responsável por esse efeito só poderia estar penetrando a atmosfera do espaço! Em 1936, Hess recebeu o prêmio Nobel de física por essa contribuição.

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Raios cósmicos Crédito da ilustração: Simon Swordy (U. Chicago), NASA

Um bombardeio de partículas carregadas em alta velocidade (próximas a da luz), originárias do espaço, vindas de todas as direções atinge a Terra a todo momento. Em sua maioria, essas partículas são prótons (núcleos dos átomos de hidrogênio), podendo, contudo, se estender a núcleos de átomos de qualquer elemento da tabela periódica. Os raios cósmicos, como essas partículas são conhecidas, são normalmente provenientes de fontes distribuídas por toda a Via Láctea, normalmente associadas a partículas que vieram de fora do nosso Sistema Solar. O termo, contudo, se refere também a partículas carregadas provenientes do Sol ou do meio interplanetário. Elas servem como objetos de estudo da física de altas energias e possibilitaram a descoberta de partículas subatômicas, como por exemplo, o pósitron e o múon.

 

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Nascida na capital federal, morei nos EUA, Itália e atualmente me encontro no país mais populoso do mundo. Isso mesmo, estou morando na China, mais precisamente na cidade de Hefei. Sinta-se a vontade para procurar essa pequena cidade (para os parâmetros chineses) de mais de 7 milhões de habitantes no mapa. Sou formada em Física pela Universidade de Brasília e PhD em astrofísica pela universidade de Roma. Sempre ávida por dividir conhecimento, não somente no campo das ciências, mas também as minhas experiências pessoais , preferências literárias, etc. O leque é muito grande, então por simplicidade, digamos que gosto de debater sobre tudo e sobre nada, sobre qualquer coisa der na telha.

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