Entrevista com o Elétron

Em 7 de julho de 2016 às 08:00, por Henrique Pecinatto.

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Entrevistador: Olá, boa noite. Hoje no programa De Frente Com a Quântica entrevistaremos ele, que é uma entidade muito difícil de localizar, é onda e partícula, responsável direto pela existência e estabilidade dos átomos e consequentemente da vida humana e talvez extraterrestre. Seja bem vindo ao programa, Senhor Elétron!

Plateia: Aplausos.

Elétron: Uma boa noite à todos, é uma satisfação imensa estar em seu programa…olha lá o que você vai perguntar.

Plateia: Risos.

Entrevistador: Senhor Elétron, para começar, você poderia nos contar um pouco de sua vida? Suas origens?

Elétron: Sobre minhas origens não tenho como falar muito, ainda é um fato bem obscuro de maneira geral, mas o que posso adiantar é que até o presente momento eu sou uma partícula elementar, ou seja, sou feito de mim mesmo! Permita-me explicar melhor.

Imagine uma barra de ferro, por exemplo. Nela a priori estão átomos de ferro arranjados em uma determinada estrutura. Porém, se fizermos uma análise mais detalhada, é muito provável que encontremos algumas impurezas, que são átomos diferentes dos de ferro. Portanto, rigorosamente nossa barra de ferro não é só de ferro. Mas e os átomos de ferro? Sabemos que em um átomo de ferro há 26 elétrons como eu, certamente estou desprezando os outros isótopos. No núcleo deste mesmo átomo há também 26 prótons e 30 nêutrons (esses são dados do arranjo mais estável) coexistindo pacificamente num espaço muito pequeno graças a uma força que chamamos de força forte . Bom, estes prótons e nêutrons ainda são formados por quarks, esta sim uma partícula de caracter fundamental.

Entrevistador: Muito interessante, Senhor Elétron. Pelo que entendi você é uma partícula fundamental e que está muito presente em nosso dia a dia, coisa que não ouvimos falar com frequência desses quarks. Por curiosidade, você possui irmãos?

Elétron: Não sei se poderia chamar de irmãos, mas existem trilhões de trilhões vezes alguns trilhões de partículas (e muito mais) que possuem características iguais as minhas, em qualquer tipo de átomo seja ele o mais leve como o Hidrogênio ou os pesadões como o Urânio, sempre há elétrons e somos todos idênticos. Penso que seja também interessante falar sobre uma entidade que me é muito semelhante, muito mesmo, tendo somente o que chamamos de “carga elétrica” diferente da minha, e mesmo assim o que muda é o sinal dessa grandeza, nesta entidade a carga é positiva e por esta razão ela recebeu o nome de pósitron. Dependendo da forma que nós interagimos ambos podemos ser aniquilados (Plateia: Oh!), pois o pósitron é minha antipartícula. Espero que não tenha nenhum por aqui esta noite.

Plateia: Risos!

Entrevistador: Excelente. Você mencionou sobre suas características, poderia nos dizer quais seriam?

Elétron: Sim, claro. Antes de tudo eu gostaria de mencionar que uma das maneiras de classificar uma partícula é se ela obedece a estatística de Bose-Einstein ou de Fermi Dirac. Entrevistador: Somente essas duas? Elétron: Exatamente. A diferença básica entre esses dois tipos está na forma do Spin dessas partículas. Spin é uma propriedade como a carga elétrica, ou massa, e é intrínseca às partículas. Ele recebe um valor, que pode ser um número inteiro como 0, 1, 2, ou pode ser fracionário como meio, três meio, e assim por diante. As partículas bosônicas, isto é, bósons, obedecem a estatística de Bose-Einstein. As partículas fermiônicas, isto é, os férmions, obedecem a estatística de Fermi-Dirac. Eu por exemplo, sou um férmion! Além de nós obedecemos a estatística padrão dos férmions, também obedecemos o principio da exclusão de Pauli, que nos proíbe que mais do que dois elétrons ocupem o mesmo estado quântico. Por exemplo, imagine uma escada apoiada num muro. Para lá do muro está o incrível mundo das partículas livres, ou seja, não estão mais ligadas aos seus átomos de origem. Mas essa escada não é uma escada comum, nos degraus mais baixos a distância de um degrau para outro é maior do que os degraus mais acima. O que estou querendo dizer é que conforme você for subindo na escada, a distância entre os degraus diminuem. Em cada degrau só é permitido estar dois elétrons. Cada degrau é um nível de energia, e quando todos os elétrons estão acomodados de maneira com que ocupem o menor número de degraus, portanto o menor nível de energia possível, a este estado damos o nome de estado fundamental. Se por um acaso aumentamos a temperatura, talvez seja possível com que elétrons possam saltar para degraus mais altos, e o estado fundamental é perdido. O degrau mais alto que contém um elétron recebe o nome especial de nível de Fermi, é a energia máxima que o sistema possui. Se envolvermos um campo magnético (por exemplo) na conversa, acontece fenômenos mais estranhos. É possível ver que muito próximo dos degraus há outros degraus! É a estrutura fina. A interação do Spin com o campo magnético (por exemplo) é a verdadeira explicação deste fenômeno. Então, para um completo entendimento de um fenômeno é necessário considerar o Spin.

Entrevistador: Que incrível, Senhor Elétron! Quantas informações você está nos apresentando, falando um pouco sobre seu mundo um tanto complexo.

Elétron: Eu quem agradeço esta oportunidade concedida e gostaria de enfatizar que isso faz parte de minhas características, e como tal, faz parte de quase todas as coisas no universo. Das coisas relacionadas ao nosso cotidiano, com certeza. Em cada parte que você olhar estará vendo elétrons, não diretamente, claro, mas sim através de átomos que se ligaram e formaram uma molécula que se ligaram e formaram outras estruturas e assim por diante.

Entrevistador: Infelizmente nossa entrevista está se encerrando (Plateia: sons tristes), mas como última pergunta gostaria de saber quem foi J.J. Thomson? Elétron: Sir Joseph John Thomson, foi o físico que me descobriu (não que eu não existisse antes, apenas descobriu quem de fato eu era) e até ganhou um prêmio Nobel por isso em 1906. Ele encontrou a minha razão Carga/Massa e inventou um modelo para o que seria o átomo. Anos mais tarde seu filho George Paget Thomson também viria a ganhar um prêmio Nobel de Física por provar que eu também posso ter o comportamento de onda. Essa é uma das belas histórias da ciência.

Entrevistador: A entrevista de hoje foi com o Senhor Elétron, hoje como partícula (ainda bem), e foi bastante esclarecedora. Muito obrigado por terem assistido ao programa de frente com a quântica! Boa noite. Até mais.

Plateia: Aplausos.

sobre o autor

Henrique PecinattoAprendiz nível II de Físico, que em minha escala significa "falta muito para entregar a dissertação". 30/49 amazonense e apaixonado por esportes. Um curioso por natureza e da natureza, acha engraçado o caminhar das formigas, e amante de ímãs, mas tem um certo temor de eletrodinâmica.

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