O Átomo
Todas
as substâncias são formadas de pequenas partículas chamadas átomos.
Para se ter uma idéia, eles são tão pequenos que uma cabeça de alfinete
pode conter 60 milhões deles.
Os
gregos antigos foram os primeiros a saber que a matéria é formada por
tais partículas, as quais chamaram átomo, que significa indivisível. Os
átomos porém são compostos de partículas menores: os prótons, os
nêutrons e os elétrons. No átomo, os elétrons orbitam no núcleo, que
contém prótons e nêutrons.
Elétrons
são minúsculas partículas que vagueiam aleatoriamente ao redor do
núcleo central do átomo, sua massa é cerca de 1840 vezes menor que a do
Núcleo. Prótons e nêutrons são as partículas localizadas no interior do
núcleo, elas contém a maior parte da massa do átomo.
O Interior do Átomo
No
centro de um átomo está o seu núcleo, que apesar de pequeno, contém
quase toda a massa do átomo. Os prótons e os nêutrons são as partículas
nele encontradas, cada um com uma massa atômica unitária.
O
Número de prótons no núcleo estabelece o número atômico do elemento
químico e, o número de prótons somado ao número de nêutrons é o número
de massa atômica. Os elétrons ficam fora do núcleo e tem pequena massa.
Há
no máximo sete camadas em torno do núcleo e nelas estão os elétrons que
orbitam o núcleo. Cada camada pode conter um número limitado de
elétrons fixado em 8 elétrons por camada.
Características das Partículas:
Prótons: tem carga elétrica positiva e uma massa unitária.
Nêutrons: não tem carga elétrica mas tem massa unitária.
Elétrons: tem carga elétrica negativa e quase não possuem massa.
Estudo do Átomo
Em
1911 o físico neozelandês Ernest Rutherford fez sua "experiência da
dispersão" para suas novas descobertas sobre a estrutura do átomo e dela
surgiu a base para o modelo de átomo que estudamos até os dias de hoje.
Rutherford
bombardeou uma fina camada de ouro com partículas alfa (partículas
atômicas emitidas por alguns átomos radioativos), sendo que a maioria
atravessou a lâmina, outras mudaram ligeiramente de direção e algumas
rebateram para trás. Ele concluiu que isso acontecia porque em cada
átomo de ouro há um denso núcleo que bloqueia a passagem de algumas
partículas.
Física Nuclear
O
estudo do núcleo (centro) do átomo é chamado Física Nuclear. Como
resultado desse estudo os cientistas descobriram maneiras de dividir o
núcleo do átomo para liberar grandes quantidades de energia.
Ao
se partir um núcleo, ele faz com que muitos outros se dividam, numa
reação nuclear em cadeia. Nas usinas nucleares as reações são
controladas e produzem luz e calor para nossos lares. Usinas nucleares
produzem artificialmente grandes quantidades de energia.
O
Sol é a maior fonte de energia nuclear. A cada segundo no interior do
Sol, ocorrem milhões de reações nucleares em cadeia, pois, o intenso
calor do Sol fazem com que seus átomos se choquem uns contra os outros e
simulam em reações conhecidas como fusão nuclear. O núcleo de cada
átomo libera energia que sentimos na forma de calor e enxergamos na
forma luz. Enormes explosões de energias, chamadas de protuberâncias
solares, ocorrem ocasionalmente na superfície do Sol.
Física de Partículas
Tudo
que conhecemos consiste em minúsculos átomos, que são formados por
partículas ainda menores e a Física de Partículas é o estudo dessas
últimas que constituem os mais básicos blocos formadores da matéria no
universo.
O
estudo das partículas dá aos cientistas o conhecimento amplo do Universo
e da natureza da matéria. Grande parte deles concorda que o universo se
formou numa grande explosão, chamada de Big Bang. Segundos após o Big
Bang, acredita-se que as partículas atômicas e a radiação
eletromagnética foram as primeiras coisas que passaram a existir no
Universo.
Partículas Fundamentais
Os
físicos dividem as partículas atômicas fundamentais em três categorias:
quarks, léptons e bósons. Os léptons são partículas leves como o
elétron.
Os
bósons são partículas sem massa que propagam todas as forças do
Universo. O glúon, por exemplo, é um bóson que une os quarks e estes
formam os prótons e os nêutrons no núcleo atômico.
Os
quarks se combinam para formar as partículas pesadas, como o próton e o
nêutron. As partículas formadas pelos quarks são chamadas hádrons. Tal
como outras partículas tem cargas diferentes, tipos diferentes de quarks
tem propriedades distintas, chamadas "sabores" e "cores" , que afetam a
forma de como eles se combinam.
Fissão Nuclear
Há
dois tipos de reação nuclear: a fissão e a fusão. As usinas nucleares
usam a fissão para produzir sua energia. Partículas atômicas que se
movem com grande rapidez, chamadas nêutrons, são atiradas contra o
núcleo do átomo para dividi-lo. Essa divisão é chamada fissão e faz com
que os outros átomos também se dividam, numa reação em cadeia. Nesse
processo, um pouco da massa (o número de partículas pesadas dentro do
átomo) se perde, convertendo-se em imensas quantidades de energia.
Ao
se iniciar uma reação de fissão nuclear, uma partícula rápida chamada
nêutron é disparada contra o núcleo de um átomo de Urânio 235. O nêutron
de alta velocidade, tem potência suficiente para penetrar no interior
do núcleo onde é absorvido, em seguida, o núcleo se divide em duas
partes num processo chamado fissão. Essa fissão produz mais dois ou três
nêutrons que vão dividir mais núcleos numa reação em cadeia. Cada vez
que um átomo sofre uma fissão, libera grande quantidade de energia.
Reações Nucleares em Cadeia
Urânio-235
é uma forma de urânio utilizada em reações nucleares em cadeia, por que
seus átomos instáveis se desintegram facilmente. Se o fragmento de
urânio ultrapassar certo tamanho (conhecido como massa crítica), seus
átomos se desintegram automaticamente.
A
massa crítica de urânio-235 eqüivale a mais ou menos o tamanho de uma
bola de tênis. Se for maior, os átomos automaticamente se desintegram e
cada um, por sua vez, libera dois ou três nêutrons. Cada nêutron
desintegra o núcleo de dois ou três átomos. A cada vez que um átomo se
desintegra, enorme quantidade de energia é liberada. Uma reação em
cadeia, não controlada, prosseguiria indefinidamente.
Reatores de Fissão Nuclear
Os
reatores de fissão produzem energia nuclear em usinas geradoras. No
centro do reator, há barras cilíndricas de urânio-235, cujos átomos se
desintegram em reações nucleares em cadeia.
As
reações são intensificadas e diminuídas, ou mesmo interrompidas, por um
moderador (usualmente grafita), por barras de boro ou cádmio. As
energias dessas reações aquece água ou dióxido de carbono. Isso produz o
vapor. O reator de fissão é alojado no interior de uma cúpula de
paredes de concreto. Por segurança, no centro ou núcleo do reator as
barras de urânio combustível ficam sob 10,5 m de água.
Termos Nucleares
Existem
muitos termos especiais para descrever os processos e os equipamentos
usados nas usinas geradoras de energia. Os mais freqüentes estão
relacionados a seguir:
Lixo
Nuclear: O lixo nuclear é o material radioativo já usado, que precisa
ser descartado com segurança. É extremamente perigoso, pois emite ondas
de alta freqüência, chamadas radiação, capazes de danificar tecidos
vivos. A radiação pode perdurar por milhares - e, alguns casos milhões
de anos. O lixo nuclear é produzido em laboratórios de pesquisa, usinas,
hospitais, bem como nos reatores nucleares de fissão. Mas a maior parte
do lixo "quente" provém dos reatores. Parte do lixo pode ser
reprocessada para a produção de novo combustível nuclear, mas o restante
tem de ser enterrado, ou tratado em usinas especiais. Guardar o lixo
nuclear é difícil, porque há sempre o perigo de um vazamento.
Reatores
Rápidos: Funcionam de forma semelhante aos de fissão nuclear. A
diferença é que, fornecem energia para o presente, eles criam o
combustível para as reações futuras.
Fusão
do Núcleo do Reator: Se sair do controle devido a falha mecânica, a
reação em cadeia que ocorre no interior do reator fará com que o núcleo
desse reator se funda, quando a intensidade do calor crescer.
Finalmente, o núcleo do reator poderá explodir ou queimar juntamente com
o restante do reator, disso resultando efeitos desastrosos. Em 1986, na
usina de Chernobyl, na Ucrânia, um dos reatores explodiu e ficou
queimando durante duas semanas, até que o incêndio foi, finalmente,
extinto. Fusões parciais já ocorreram em acidentes ocorridos em várias
outras usinas nucleares.
Sistema
de Refrigeração: Um refrigerante é um fluído utilizado para remover o
calor de um sistema, seja para controlar a temperatura, seja para
transportar o calor para outra parte. Nas reações nucleares, o
refrigerante é usado para transferir o calor gerado durante a reação, do
núcleo do reator para a usina onde será convertido em eletricidade.
Barras
de Controle: São inseridas no núcleo dos reatores nucleares. Quando
elas penetram no núcleo do reator, a reação da cadeia dos átomos que se
desintegram diminui de velocidade; quando são retidas, a reação aumenta
de velocidade. As barras de controle contém os elementos boro ou cádmio,
que absorvem nêutrons produzidos pela reação. Isso garante que a reação
prossiga equilibradamente. As barras também podem ser usadas para parar
totalmente a reação em cadeia no caso de uma emergência.
Moderador:
Um nêutron de baixa velocidade causará uma reação de fissão de maior
probabilidade do que um nêutron rápido. Movendo-se muito depressa, o
nêutron pode ricochetear contra um átomo vizinho, em vez de
desintegrá-lo. Muitos reatores necessitam de um moderador para manter o
andamento de uma reação em cadeia, diminuindo a velocidade dos nêutrons.
O moderador se localiza no núcleo do reator; pode-se usar vários
materiais, inclusive água e grafita.
Fusão Nuclear
A
fusão nuclear é um tipo de reação que produz imensas quantidades de
energia. Ela ocorre naturalmente no interior do Sol, gerando a energia
térmica que necessitamos para sobreviver na Terra. A temperaturas de
14.000.000 ºC (quatorze milhões de graus Célcius), os núcleos de dois
átomos de hidrogênio se fundem ou unem. No processo, um pouco de massa é
perdida e convertida em energia.
No
sol, onde a fusão nuclear ocorre naturalmente, os núcleos de tipos de
gás hidrogênio se fundem formando o gás hélio e mais uma partícula
atômica chamada nêutron. Nesse processo se perde uma pequena quantidade
de massa que se converte em enorme quantidade de energia. As
temperaturas extremamente altas que existem no Sol, fazem com que este
processo se repita continuamente.
Reatores de Fusão Nuclear
Para
alcançar as temperaturas necessárias para a fusão nuclear, os átomos de
hidrogênio são aquecidos em um reator de fusão. Os núcleos dos átomos
são separados dos elétrons (partículas com carga elétrica negativa) e se
forma um tipo especial de matéria chamado plasma. Para que os núcleos
separados de hidrogênio possam se fundir, o plasma deve ser conservado a
temperatura de aproximadamente 14.000.000 ºC (quatorze milhões de graus
Célcius).
O
campo eletromagnético dentro do reator, mantém as altas temperaturas
necessárias para a fusão nuclear. Ainda estão sendo feitas pesquisas
para fundir núcleos de hidrogênio em larga escala, nos experimentos de
fusão da Joint European Torus, na Inglaterra.
Relógio Atômico
A
medição do tempo para fins científicos deve ser muito precisa e o
Relógio Atômico é o mais preciso de todos que existem atualmente. Ele
mede as diminutas trocas de energia do interior dos átomos do metal
Césio. Por serem muito regulares, as trocas criam um padrão preciso para
medir o tempo. O Relógio Atômico mede as vibrações naturais dos átomos
de Césio. Eles vibram mais de 9 bilhões de vezes por segundo, com isso, o
Relógio Atômico atrasará poucos segundos a cada 100.000 anos.
Como os cegos de nascença sonham?
Todas
as pessoas sonham e fazem isso várias vezes por noite. Muitas vezes, ao
acordar, lembramos claramente do que vimos, do que passamos, como nos
sentimos e quem estava no sonho. Mas é exatamente aí que surge uma
interessante questão. Se os cegos de nascença nunca tiveram contato com a
imagem visual, então, como são formados seus sonhos?
Segundo
Liliane Camargos, psicóloga e mestre em teoria psicanalítica pela
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), "os sonhos surgem no
período REM do sono, em que a atividade cerebral é semelhante a da
vigília". A psicóloga afirma ainda que os sonhos são fundamentais para
uma boa saúde física e mental. "Eles possuem importância para
aprendizagem, para transformar a memória de curta duração em memória de
longa duração". Além disso, acrescenta Liliane, o sonho "é um recurso do
qual nosso aparelho psíquico se apropria para manifestar desejos
inconscientes reprimidos". E ela garante que eles sempre têm um sentido,
por mais bizarros que possam parecer.
"Os
sonhos são feitos, perceptivamente, de materiais capturados pelos
órgãos dos sentidos recolhidos no dia anterior ao momento do sono. Se
uma pessoa possui uma memória perceptiva visual, auditiva, tátil,
olfativa e gustativa, todos estes elementos podem aparecer
reconfigurados nos sonhos", diz a psicóloga.
Por
isso, segundo Liliane, as pessoas que já vieram ao mundo cegas sonham
normalmente todas as noites usando as suas experiências. "As pessoas
confundem muito o sonho com a percepção visual, por isso existe a dúvida
se uma pessoa cega sonha. Isso acontece porque o sentido visual, para
quem enxerga, se torna o mais utilizado e evidente, inclusive nos
sonhos. Mas nada impede que uma pessoa com visão também sonhe sem
imagens visuais".
No
caso das pessoas que já nasceram cegas seus sonhos são compostos por
situações de diversos tipos, vividas e percebidas do modo como elas
"veem" o mundo acordadas, esclarece ela. "Seus sonhos são formados por
imagens perceptivas, não visuais, como imagens auditivas, táteis,
olfativas e gustativas. Mesmo sem a imagem visual, a sensação que um
cego de nascença tem ao sonhar é a mesma de uma pessoa que possui a
visão".
E
então surge outra dúvida. Será que uma pessoa que perdeu a visão sonha
de modo diferente de uma pessoa que já nasceu cega? De acordo com
Liliane, quando uma pessoa perde toda a visão, ela sonhará com imagens
visuais por um certo período. Mas com o tempo, tais imagens visuais irão
se apagando de sua memória e ela passará a utilizar outros sentidos
para sonhar.
"No
caso de pessoas que possuem baixa visão, ou visão subnormal, elas
sonharão assim como percebem o mundo acordadas, com imagens visuais
incompletas".
