sistema Graceli categorial em produções de energias em decaimentos.

sistema categorial Graceli em produções de energias em decaimentos.

transintermecãnica categorial transcendente em cadeias Graceli.

efeitos 11.190.

o sistema categorial Graceli determina que a quantidade, intensidade por tempo, vibrações por tempo, emissões, transformações, interações em radiações durante decaimentos depende de potenciais de tipos e níveis de isótopos e transurânicos, energias interna e externa [efeito entalpias], fenômenos como: emissões, fluxos aleatórios de ondas, interações de íons, cargas e energias estruturas, tunelamentos e emaranhamentos, transformações e decaimentos, vibrações e dilatações, potencial eletrostático, condutividades, entropias e entalpias. categorias e agentes de Graceli.e categorias de Graceli.

[EPG = d[hc][T/IEEpei [it]=[pTEMRLD] e[fao][ itd][iicee]tetdvd [pe] cee [caG].]p it = potenciais de interações e transformações.

Temperatura dividido por isótopos e estados físicos e estados potenciais de energias e isotopos = emissões, fluxos aleatórios de ondas, interações de íons, cargas e energias estruturas, tunelamentos e emaranhamentos, transformações e decaimentos, vibrações e dilatações, potencial eletrostático, condutividades, entropias e entalpias. categorias e agentes de Graceli.

h e = índice quântico e velocidade da luz.

[pTEMRlD] = POTENCIAL TÉRMICO, ELÉTRICO, MAGNÉTICO, RADIOATIVO, luminescência, DINÂMICO]..

EPG = ESTADO POTENCIAL GRACELI.

[EPG = d[hc][T/IEEpei [it]=[pTEMRLD] e[fao][ itd][iicee]tetdvd [pe] cee [caG].]

. [EPG = d[hc][T/IEEpei [it]=[pTEMRLD] e[fao][ itd][iicee]tetdvd [pe] cee [caG].]

[EPG = d[hc][T/IEEpei [it]=[pTEMRLD] e[fao][ itd][iicee]tetdvd [pe] cee [caG].]

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[EPG = d[hc][T/IEEpei [it]=[pTEMRLD] e[fao][ itd][iicee]tetdvd [pe] cee [caG].]

O nome Curie surge na Física por intermédio das descobertas realizadas pelos físicos franceses Pierre (1859-1906; PNF, 1903) e Paul-Jacques (1855-1941) sobre os fenômenos da piro e da piezo-eletricidade. Com efeito, em 1880 (Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l´Academie de Sciences 91, pgs. 294; 383), 1881 (Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l´Academie de Sciences 92, pgs. 186; 350; 93, pgs. 204; 1137) e 1882 (Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l´Academie de Sciences 95, p. 914), esses dois irmãos realizaram experiências nas quais observaram que havia uma diferença de potencial na face de um cristal toda vez que sobre ela se colocava um peso. Eles encontraram esse mesmo efeito em vários cristais: quartzo, cristal de Rochelle, turmalina e topázio. Eles observaram, também, que todos os corpos piroelétricos são simultaneamente piezoelétricos, pois os fenômenos resultantes das variações de temperatura e os resultados das variações de pressão são devidos a uma única e mesma causa: a contração ou a dilatação do cristal. É oportuno destacar que os cristais piezoelétricos são muito usados na indústria acústica como transdutores, pois transformam a onda sonora em corrente alternada ou vice-versa.

Em 1895 (Annales de Chimie et de Physique 5, p. 289), Pierre Curie apresentou o resultado de suas pesquisas, realizadas para a sua Tese de Doutoramento, nas quais estudou as propriedades magnéticas dos materiais paramagnéticos, diamagnéticos e ferromagnéticos. Nesse estudo, descobriu que a relação entre a suscetibilidade magnética() e a temperatura absoluta (T), traduzida pela hoje célebre lei de Curie: , valia para as substâncias paramagnéticas enquanto que para as diamagnéticas era independente dessa mesma temperatura, exceto para o bismuto (Bi). Ainda nesses trabalhos, Pierre Curie estudou o comportamento da magnetização de substâncias ferromagnéticas em função de T e/ou do campo magnético externo aplicado e, em conseqüência dessas pesquisas, descobriu que existe uma determinada temperatura T – mais tarde conhecida como temperatura Curie (T_C)– acima da qual a substância ferromagnética se comporta como paramagnética. É oportuno notar que o físico e químico inglês Michael Faraday (1791-1867), em suas experiências realizadas em 1845, observou que nem todas as substâncias reagem da mesma maneira na presença de um campo magnético. Assim, algumas delas conduzem bem o campo magnético, fazendo convergir as “linhas de força” desse campo através de si próprias. A esse grupo de substâncias denominou de paramagnéticas [p.e., oxigênio (O) e paládio (Pd)]. Por outro lado, outro grupo de substâncias são pobres condutoras de campo magnético, divergindo suas “linhas de força” através de si mesmas; a esse grupo, Faraday deu o nome de diamagnéticos [p.e., antimônio (Sb) e bismuto (Bi)]. Logo depois, em 1847 (Leipzig Berichte 1, p. 346 ), o físico alemão Wilhelm Eduard Weber (1804-1891) tentou explicar esse comportamento magnético dos corpos usando as “correntes amperianas” (correntes elétricas no interior dos corpos) e, em 1852 (Annalen der Physik 87, p. 145), ao usar essa mesma explicação, descobriu que existem substâncias em que a magnetização induzida pelo campo magnético externo, não aumenta na mesma proporção do aumento do campo externo, mas tende para um valor de saturação. Tais substâncias foram mais tarde denominadas de ferromagnéticas [p.e., ferro (Fe) e níquel (Ni)].

Um terceiro nome famoso Curie é o da física e química polonesa Marya Salomee Sklodowska (1867-1934; PNF, 1903; PNQ, 1911) que, ao casar com Pierre Curie, em 1895, passou a se chamar de Marie Curie, conhecida mundialmente como Madame Curie. Como já tratei, em verbete desta série, dos trabalhos que o casal Curie realizou sobre a radioatividade, neste verbete vou destacar alguns fatos curiosos sobre esse célebre casal e, para isso, usarei os seguintes textos: Eva Curie, Madame Curie (Companhia Editora Nacional, 1962); Françoise Giroud, Madame Curie (Martins Fontes, 1989); A. M. Nunes dos Santos, Maria Amália Bento e Christopher Auretta (Organizadores), Mulheres na Ciência: Lise Meitner, Maria Goeppert Mayer e Marie Curie (Gradiva, 1991); Sharon Bertsch McGrayne, Mulheres que Ganharam o Prêmio Nobel em Ciências: Suas Vidas, Lutas e Notáveis Descobertas (Marco Zero, 1994); Isabelle Chavannes, Leçons de Marie Curie: Physique Élémentaire pour les enfants de nos amis (1907) (EDP Sciences, 2003); e Bárbara Goldsmith, Gênio Obsessivo: O Mundo Interior de Marie Curie (Companhia das Letras, 2006).

Conforme registramos no verbete referido sobre as pesquisas do casal Curie, em dezembro de 1898, esse casal e mais o químico francês Gustave Bémont (1857-1932) anunciaram que haviam descoberto mais um elemento radioativo, similar ao bário (Ba), ao qual deram o nome de rádio (Ra). É oportuno registrar que, no dia 28 de março de 1902, Madame Curie anotou em sua caderneta preta: Ra = 225, 93. O peso de um átomo de rádio. Pois bem, apesar de Pierre e Marie Curie viverem com um orçamento apertado, eles recusaram a patentear o método (cristalização fracionária) que Madame Curie desenvolveu para purificar o rádio, cuja primeira prova de sua existência foi fornecida por análise espectral. Quando Pierre leu à sua esposa uma carta vinda dos Estados Unidos da América na qual lhe propunham patentear seu método para assegurar seus próprios direitos, Madame Curie foi incisiva: Impossível! É contrário ao espírito científico. Pierre concordou imediatamente. Noutra ocasião, já viúva de Pierre (que morreu atropelado por uma carruagem conduzida pelo cocheiro Luís Marin, na rua Dauphine, no dia 19 de abril de 1906, quando se dirigia ao escritório da Comptes Rendus para conferir as provas de um novo artigo), Madame Curie doou (contra o parecer da família de seu marido) ao laboratório que trabalhava o grama de rádio que o casal havia isolado, durante vários anos de trabalho, e que valia um milhão de francos-ouro. Ela repetiria o mesmo gesto com o grama de rádio que o Governo dos Estados Unidos lhe doara para as suas pesquisas, chegando inclusive a solicitar que o documento de doação fosse retificado, poucas horas antes da solenidade.

A falta de apego, por parte dos Curie, às glórias de qualquer natureza e, também, aos bens materiais, está registrada nos seguintes fatos. Conforme já assinalei em um verbete desta série, o matemático francês Paul Appell (1855-1930), grande estudioso da Mecânica Racional e então Reitor da Universidade de Paris indicou o nome de Pierre Curie para receber a Legião de Honra da França. Em resposta a essa indicação, Pierre respondeu: Peço-vos agradecer ao Sr. Ministro e informá-lo de que não tenho absolutamente necessidade de ser condecorado e sim de dispor de um laboratório. Anos depois, em 1910, Madame Curie também recusou essa honraria. Creio ser oportuno registrar que quando Madame Curie começou suas pesquisas com uma tonelada de resíduos de pechblenda [um minério de urânio (U) que existia nas minas de Saint-Joachimsthal, na Boêmia] que havia sido doada pelo Governo Austríaco, ela trabalhava em um galpão desativado, em uma antiga sala de dissecação de cadáveres usada pelos estudantes da Escola de Medicina da Universidade de Paris (Sorbonne). Esse galpão, de teto envidraçado, esburacado, e com piso em chão batido, ficava na rua Lhomond, defronte da École de Physique, onde os Curie trabalhavam.

Em novembro de 1903 os Curie receberam uma carta da Royal Society of London indicando que eles haviam recebido a Medalha Davy, uma das mais altas condecorações daquela Sociedade. Adoentada, Madame Curie pede ao seu marido que vá a Londres receber a pesada medalha de ouro em que estão gravados os nomes Pierre e Marie Curie. Como não existia um local apropriado na casa onde moravam, no Boulevard Kellermann, eles deram-na para a filha Irene, então com seis anos de idade. Quando os amigos iam visitar o casal Curie e viam a filha Irene brincando com a medalha, os Curie diziam: Irene adora o tostãosão amarelo!

Por ocasião da Primeira Guerra Mundial (1914-1918) Madame Curie chegou a oferecer, ao Banco Francês, as medalhas de ouro que ela havia ganhado com os dois Prêmios Nobel (Física, 1903 e Química, 1911), assim com a do PNF (1903) de Pierre, para serem fundidas e transformadas em ouro na tentativa de ajudar no esforço de guerra desferido pela França. O funcionário do Banco recusou-se a receber essas medalhas. Aliás, no começo dessa Guerra, usando os recursos da União das Mulheres Francesas, Madame Curie organizou um verdadeiro hospital ambulante, composto de 20 viaturas, da marca Renault, dotadas de aparelhos de raios X e acionados pelo próprio motor de cada viatura, para atender os feridos nas linhas do “front” da Guerra. Certo dia, quando um dos motoristas faltou, Madame Curie chegou a dirigir uma dessas “petites Curies”, como eram chamadas pelos soldados franceses, pelas esburacadas estradas francesas. É interessante notar que essa sua experiência com a radiologia X foi registrada em um texto intitulado La Radiologieet la Guerre, escrito em 1921.

Antes de passarmos a relatar aspectos curiosos de outros Curie famosos, é oportuno destacar dois fatos inusitados da vida de Madame Curie. O primeiro deles relaciona-se com a cooperativa de ensino que ela inventou, em 1907 (agora morando em uma casa de campo em Sceaux, com seu sogro Eugène Curie e suas duas filhas: Irène, nascida em 1897 e Eve, nascida em 1904), para proporcionar a Irène, bem como aos filhos de seus amigos, uma educação diferente da que o ensino francês proporcionava. Assim, junto com seus vizinhos franceses de Sceaux, os físicos Jean Baptiste Perrin (1870-1942; PNF, 1926) e Paul Langevin (1872-1946) e o sinólogo Emmanuel-Édouard Chavannes (1865-1918), decidiram que esses jovens alunos teriam uma aula diária com professores da Sorbonne e do Collège de France. Desse modo, esses alunos (Aline e Francis Perrin; Irène Curie; Jean e André Langevin; Pierre, Etienne e Mathieu Hadamard; Paul Magrou; André Mouton; Marguerite e Isabelle Chavannes; e Pierre Brucker) tinham aula de Química com Jean Perrin, na Sorbonne; e Matemática com Paul Langevin, em Fontenay-aux-Roses. Marie Henriette Mouton (1873-1964) e o escultor Jean Magrou (1869-1936) encarregavam-se do ensino das Ciências Naturais, Desenho e Modelagem. Por sua vez, as aulas de Francês, Literatura, História e visitas ao Louvre foram conduzidas por Henriette Perrin e Alice Chavannes. As aulas de Física eram dadas por Madame Curie, na École de Physique (Sorbonne), nas tardes de quinta-feira. Note-se que algumas dessas aulas encontram-se no citado livro de Isabelle Chavannes.

O outro fato inusitado da vida de Madame Curie, e que foi bastante doloroso para ela, trata-se de seu envolvimento amoroso com Paul Langevin, ocorrido em 1910, quatro anos depois de ficar viúva. Físico e matemático brilhante [em 1906 chegou a demonstrar a célebre fórmula: E = mc², sem saber que o físico germano-norte-americano Albert Einstein (1879-1955; PNF, 1921), já havia realizado tal demonstração em 1905], Paul Langevin, ex-aluno de Pierre Curie, era amigo dos Curie há muito tempo. Cinco anos mais novo do que Madame Curie, era um homem alto, de porte militar, olhos penetrantes, cabelos curtos à escovinha, um bigode espesso com pontas recurvadas, e que declamava com entusiasmo os mil versos que sabia de cor. Enquanto ajudava na preparação e no esmero da apresentação das aulas que Madame Curie dava na Sorbonne, Paul Langevin lamentava seu casamento desastroso com Jeanne Desfosses, que chegou a contratar um detetive particular para vigiar o casal de amantes. Esse relacionamento provocou um escândalo muito grande em Paris. Os “tablóides” sensacionalistas parisienses abriam manchetes do tipo: A Vestal do Rádio rouba marido de uma mãe francesa. Em um certo dia, um grupo de pessoas gritava na frente da casa dela: Ladra de maridos! Fora com a estrangeira! . Não irei mais me estender nesse escândalo, cujos detalhes podem ser vistos nos livros citados acima, apenas registro o que o filho dos Langevin, André escreveu na biografia que fez do pai: Era bastante natural que aquela amizade (com Marie), acrescida de mútua admiração, se transformasse, vários anos depois da morte de Pierre Curie, pouco a pouco, em uma paixão e uma ligação (...). O lar em que fôramos educados até então foi momentaneamente destruído. Meu pai e minha mãe iriam viver separados até a guerra de 1914.

Tratemos, agora, de um outro casal famoso e que leva também o nome Curie. No entanto, nesse caso, esse nome famoso está associado ao de Joliot. Vejamos a razão dessa associação. Ao casar com a física francesa Irene Curie (1897-1956; PNQ, 1935), o físico francês Jean Frédéric Joliot (1900-1958) resolveu adotar o nome Joliot-Curie para que ficasse preservado o nome Curie, uma vez que sua mulher só possuía a irmã Eve, conforme registramos anteriormente. A fama do casal Joliot-Curie se deveu ao fato da descoberta da radioatividade artificial ocorrida em 1934 (Comptes Rendus de l´Academie de Sciences de Paris 198, pgs. 254; 559 e Nature 133, p. 201), em conseqüência de experiências que o casal realizou, nas quais bombardeou alumínio () com partículas (). Depois de remover a fonte dessas partículas, os Joliot-Curie observaram que o alvo de alumínio, depois de expelir nêutrons (), continuava a emitir radiações e interpretou-as como provindas de um isótopo, na realidade, um radioisótopo do fósforo () não encontrado na Natureza. Desse modo, esse casal acabara de descobrir a radioatividade artificial, de acordo com a seguinte reação nuclear:

Muito mais tarde, na década de 1950, as radiações que aparecem nesse tipo de reação nuclear, foram explicadas como sendo devidas ao decaimento desse fósforo radioativo em silício (), com a emissão de um pósitron () e seu respectivo neutrino (), em uma reação do tipo: com a vida média tendo o seguinte valor: T = 3,25 min.

É oportuno destacar que, antes dessa sensacional descoberta, o casal Joliot-Curie esteve perto de realizar duas outras notáveis descobertas. Vejamos como. Em 1932 (Comptes Rendus de l´Academie de Sciences de Paris 194, pgs. 273; 708; 876), esse casal bombardeou um alvo de berílio (Be) com partículas , observando uma “radiação penetrante” capaz de arrancar prótons (p) do absorvente de parafina que esse casal havia usado. Aliás, esse tipo de “radiação penetrante” já havia sido observado pelos físicos alemães Walther Bothe (1891-1957; PNF, 1954) e Herbert Becker (1887-1955), em 1930 (Zeitschrift für Physik 66, p. 289; Naturwissenschaften 18, p. 705), ao bombardearem os elementos químicos leves [lítio (Li), Be, boro (B) etc.] com partículas emitidas pelo polônio (Po), descoberto pelo casal Curie, em 1898. Esse tipo de “radiação” foi então interpretada como radiação gama (). Contudo, o casal Joliot-Curie interpretou-a como sendo um novo tipo de radiação, diferente da . Ao apresentarem essa interpretação, admitiram que essa “nova radiação penetrante” havia sofrido um espalhamento Compton com o próton da parafina e, com isso, o casal calculou sua energia como sendo de 55 Mev. Porém, nessa época, não havia evidência experimental para uma energia tão alta, uma vez que o máximo de energia então observada experimentalmente era da ordem de 10,6 Mev.

É oportuno registrar que essa possível “nova radiação” da Natureza foi interpretada corretamente pelo físico inglês Sir James Chadwick (1891-1974; PNF, 1935), ainda em 1932 (Proceedings of the Royal Society of London A136, pgs. 696; 735 e Nature 129, p. 312), ao realizar uma experiência na qual estudou a colisão de partículas com um alvo de boro (), colisão essa que produziu o nitrogênio () e mais uma “radiação penetrante”, conforme acontecera nos casos vistos acima. No entanto, Chadwick interpretou essa “radiação” como sendo uma partícula neutra (conforme já havia sugerido, em 1931, em um trabalho que escreveu com H. C. Webster), a qual chamou de nêutron (), conforme indica a seguinte reação nuclear: , partícula essa cuja massa era aproximadamente igual à do próton. Observe-se que, nessa experiência, Chadwick usou um novo tipo de detector, o chamado escala de dois-contadores (“scale of two-counter”), que havia sido inventado pelos físicos ingleses F. A. B. Ward, Charles Eryl Wynn-Williams e H. M. Cave, em 1929 (Proceedings of the Royal Society of London A125, p. 715). Segundo nos relata o físico ítalo-norte-americano Emílio Gino Segré (1905-1989; PNF, PNF, 1959) em seu livro Dos Raios-X aos Quarks (Editora UnB, 1987), quando o físico italiano Ettore Majorana (1906-1938) leu o trabalho dos Joliot-Curie, exclamou: Que tolice. Eles descobriram um próton neutro e não o reconheceram. [O leitor poderá ver uma discussão matemática sobre as interpretações do casal Joliot-Curie e de Chadwick, no seguinte livro: V. Acosta, C. L. Cowan e B. J. Graham, Curso de Física Moderna (Harla, 1975).]

A segunda quase-descoberta do casal Joliot-Curie aconteceu no ano seguinte, em 1933 (Journal de Physique 4, p. 494), quando apresentou o resultado de experiências que realizou sobre a irradiação do alumínio () e do boro () com partículas , nas quais esse casal pensou que havia produzido a desintegração do próton (₁p¹) no nêutron (₀n¹) e no elétron positivo (), que acabara de ser descoberto pelo físico norte-americano Carl David Anderson (1905-1991; PNF, 1936), em 1932 (Proceedings of the Royal Society of London A41, p. 405 e Science 76, p. 238). Com essas experiências, os Joliot-Curie haviam observado, sem perceber, o que seria no ano seguinte, em 1934, interpretado como decaimento beta () inverso, em trabalhos independentes, do físico italiano Gian Carlo Wick (1909-1992) (Atti Reconditi Lincei. Accademia nationale dei Lincei 19, p. 319) e dos físicos, o germano-norte-americano Hans Bethe (1906-2005; PNF, 1967) e o inglês Rudolf Ernst Peierls (1907-1995) (Nature 133, p. 532). Em linguagem atual, as experiências dos Joliot-Curie são representadas pelas seguintes reações nucleares:

Antes do início da Segunda Guerra Mundial (01/09/1939-08/05/1945), Frédéric Joliot-Curie observou que durante a fissão do urânio (U) [que havia sido produzida pela física sueco-austríaca Lise Meitner (1878-1968) e pelos químicos alemães Otto Hahn (1879-1968; PNQ, 1944) e Fritz Strassmann (1902-1980), em 1938, e da qual já falamos em um verbete desta série] havia produção de nêutrons e iniciou, a partir de então, uma linha de pesquisa que poderia levar a uma reação em cadeia. Segundo o químico francês Bertrand Goldschmidt (1912-2002) - que pertencia ao Laboratório de Frédéric, localizado em Clermont-Ferrand - em maio de 1939, Frédéric já havia conseguido um certo número de patentes, que o levaria a construir uma central nuclear, utilizando para isso a água pesada (D₂O) e o urânio. Contudo, com a invasão da França pelo exército alemão nazista, em 10 de maio de 1940, aquele Laboratório foi evacuado e o estoque de água pesada (180 quilos) que a França havia adquirido da Noruega, foi guardado na Prisão de Riom. É oportuno esclarecer que, graças a essa providência, pôde a França construir, em 1948, seu primeiro reator nuclear, sob a direção de Frédéric.

Aliás, sobre Lise Meitner [uma amante da música, que tocava duetos para piano com o sobrinho, o físico austro-alemão Otto Robert Frisch (1904-1979) e também com Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947; PNF, 1918), um pianista dotado], há um fato curioso a registrar. Em 1907, ela ofereceu-se voluntariamente para trabalhar no laboratório de Madame Curie, uma vez que tinha uma profunda veneração por essa cientista. Foi rejeitada. Segundo ela própria teria dito posteriormente: Como Irène era a “princesa” do Laboratório, sua mãe não queria outras “mentes brilhantes”. Essa rejeição permitiu que, ainda em 1907 e por indicação de Planck, Otto Hahn a contratasse e realizassem a famosa experiência citada acima que, ela própria com a colaboração de seu sobrinho Frisch interpretaram-na, em 1939 (Nature 143, pgs. 239; 471), como uma fissão nuclear, pois acreditavam que a experiência referida podia ser explicada com a suposição de que o urânio ao receber o nêutron, se partiria em dois fragmentos (xenônio – Xe e estrôncio – Sr), obedecendo a seguinte reação nuclear (em notação atual):

É interessante registrar que o nome fissão nuclear foi sugerido a Frisch pelo bioquímico norte-americano William A. Arnold, uma vez que era um termo utilizado na divisão celular de uma bactéria. Aliás, a idéia de fissão já havia sido pensada pela química alemã Ida Eva Tacke Noddack (1896-1979), em 1934 (Angewandte Chemie 47, p. 653), ao interpretar as experiências realizadas pelo físico ítalo-norte-americano Enrico Fermi (1901-1954; PNF, 1938) e seu grupo na Universidade de Roma (vide verbete nesta série), em maio de 1934, como sendo devidas a uma “fissão”. No entanto, ela nunca se preocupou em realizar uma experiência para confirmar essa sua conjectura. Registre-se, também, que a primeira explicação teórica sobre a “fissão nuclear” foi formulada, em 1939, em trabalhos independentes realizados pelos físicos, o dinamarquês Niels Henrik David Bohr (1885-1962; PNF, 1922) e o norte-americano John Archibald Wheeler (n.1911) (Physical Review 56, pgs. 426; 1056), e o russo Yakov Ilyich Frenkel (1894-1954) (Journal de Physique – URSS 1, p. 125) , usando o modelo da “gota líquida” que havia sido formulada por Bohr, em 1936 (Naturwissenschaften 24, p. 241 e Nature 137, p. 344). Segundo esse modelo, as reações nucleares envolvendo a colisão de partículas leves (p.e.: prótons e nêutrons) com o núcleo que, junto com a partícula incidente, formava um núcleo composto (“gota líquida”) com uma certa “energia de excitação” e que tem uma determinada vida-média antes de cindir-se (“fissionar-se”).

Voltemos ao casal Joliot-Curie. Muito embora a invasão alemã tenha feito com que alguns membros da equipe de Frédéric saíssem da França, os Joliot-Curie permaneceram em seu país natal, ajudando a organizar a Resistência Francesa contra o nazismo Hitleriano. Quando o filho de Planck e o genro de Langevin, o físico francês Jacques Solomon (1908-1942), foram assassinados pelos nazistas, o casal Joliot-Curie tornou-se convictamente comunista. Por essa razão, Irène teve, em 1954, rejeitada sua proposta de admissão à Sociedade Norte-Americana de Química. Antes, em 1950, devido às suas atividades políticas esquerdistas, Frédéric foi destituído do cargo que ocupava no Alto Comissariado para a Energia Atômica da França, por afirmar, publicamente, que a energia atômica nunca deveria ser empregada para qualquer tipo de Guerra. Seu substituto foi seu amigo Jean-Baptiste Perrin.

Por fim, ao concluir esse verbete sobre a saga da Família Curie, devemos relacionar mais um nome Curie famoso. Trata-se da jornalista Eve Curie Labouisse que escreveu o famoso livro intitulado Madame Curie (Gallimard, 1937), no qual contou a saga de sua mãe, a célebre Madame Curie e que, a partir dele, muitos outros livros foram escritos sobre essa genial cientista, alguns deles relacionados neste verbete. É oportuno dizer que, embora o nome Curie não tenha permanecido no cenário atual da ciência, ficou, no entanto, o nome Joliot, por intermédio da neta da Madame Curie, a física francesa Hélène Langevin-Joliot (n.1927), casada com o filho de André Langevin.

Não poderíamos finalizar este verbete sem fazer referência ao fato de que o nome Curie está perpetuado no elemento químico radioativo denominado cúrio (“curium”) (₉₆Cm^247,10), sintetizado em 1944, pelos químicos norte-americanos Glenn Theodore Seaborg (1912-1999; PNQ, 1951), Ralph A. James e Albert Ghiorso, na Universidade da Califórnia, em Berkeley, quando trabalhavam para o Projeto Manhattan. Eles irradiaram uma amostra de plutônio (₉₄Pu^244,10) (que havia sido sintetizado por Seaborg e sua equipe nessa mesma Universidade, em 1940) com partículas de 32 MeV de energia cinética. Em 1946, Seaborg batizou esse novo elemento químico de cúrio para homenagear o Casal Curie. [Agradeço ao amigo, o físico brasileiro Roberto Aureliano Salmeron (n.1922), pela ajuda no preparo deste verbete.]

O PNF de 1957 foi concedido aos físicos sino-norte-americanos Chen Ning Yang (n.1922) e Tsung-Dao Lee (n.1926) pela descoberta da quebra da paridade nas interações fracas. O PNF de 1979, foi outorgado aos físicos, os norte-americanos Steven Weinberg (n.1933) e Sheldon Lee Glashow (n.1932) e o paquistanês Abdus Salam (1926-1996) pelo desenvolvimento da Teoria Eletrofraca que unificou as interações eletromagnética e fraca. O PNF de 1980 foi atribuído aos físicos norte-americanos James Watson Cronin (n.1931) e Val Logsdon Fitch (n.1923) pela descoberta da violação da simetria carga-paridade (CP). O PNF de 1984 foi recebido pelo físico italiano Carlo Rubbia (n.1934) e pelo engenheiro e físico holandês Simon van der Meer (n.1925) pela descoberta das partículas  mediadoras da interação fraca. E o PNF de 1988, foi partilhado pelos físicos norte-americanos Leon Max Lederman (n.1922), Melvin Schwartz (1932-2006) e Jack Steinberger (n.1921) (de origem alemã) por desenvolverem o método de feixes de neutrinos e pela conseqüente descoberta do neutrino do múon (). Neste verbete, vou destacar os trabalhos de físicos estrangeiros e brasileiros que se relacionaram, diretamente ou indiretamente, com esses Prêmios.
Em verbetes desta série, vimos como ocorreu a descoberta e a explicação do fenômeno físico chamado de radioatividade. Como essa explicação é importante para entender o significado do PNF/1957, façamos um pequeno resumo dessa explicação, principalmente a da “radioatividade beta ()”. Em 1896, o físico francês Antoine Henry Becquerel (1852-1908; PNF, 1903) descobriu que cristais de sulfato de potássio-urânio [uranilo (UO₂)] eram capazes de emitir certos “raios” até então desconhecidos. Em 1898, a química e física polonesa Marya (Marie) Sklodowska Curie (1867-1934; PNF, 1903; PNQ, 1911) – a famosa Madame Curie -, descobriu que o tório (Th) também emitia “raios Becquerel” e, nessa ocasião, denominou de radioatividade a esse novo fenômeno físico. Também em 1898, o físico neozelandês-inglês Sir Ernest Rutherford (1871-1937; PNQ, 1908) descobriu que os “raios Becquerel” eram constituídos de dois tipos de partículas: alfa (), carregada positivamente, e beta (), carregada negativamente. Em 1900, Becquerel, o casal Curie [Marie e o físico francês Pierre Curie (1859-1906; PNF, 1903)] e o físico alemão Wilhelm Wien (1864-1928; PNF, 1911), em trabalhos independentes, demonstraram que a partícula beta era um elétron emitido por um determinado núcleo A que se transforma em um outro núcleo B. Em vista disso, essa emissão ficou conhecida como decaimento beta (“- decay”). Ainda em 1900, o físico francês Paul Villard (1860-1934) descobriu uma terceira componente da radioatividade, denominada por Rutherford de gama ().
Ao estudar o decaimento , em 1914, o físico inglês Sir James Chadwick (1891-1974; PNF, 1935) observou que as partículas  possuíam um espectro contínuo de energia. Em vista disso, na década de 1920, desenvolveu-se uma questão polêmica relacionada à energia dessas . Desejava-se saber se essa energia era determinada pelas energias dos núcleos “mãe” e “filho” ou se variava continuamente. Além do mais, havia uma questão objetiva: se um elétron (e^-) é emitido por um núcleo A que se transforma em um núcleo B e tem, esse elétron, energia menor do que as energias de repouso desses dois núcleos, para onde vai a energia que está faltando? Em verbete desta série, vimos que essa polêmica foi resolvida pelo físico austro-norte-americano Wolfgang Pauli Junior (1900-1958; PNF, 1945) ao escrever, em 04 de dezembro de 1930, uma carta aos físicos, a sueco-austríaca Lise Meitner (1878-1968) e o alemão Hans (Johannes) Wilhelm Geiger (1882-1945), que participavam da reunião do Group of Radioactivity of Tübingen. Nessa carta, ele propunha a existência de uma partícula neutra, de massa muito pequena, não excedendo um centésimo da massa do próton, emitida junto com o elétron no decaimento .
Essa “partícula Pauliana” foi denominada de neutrino () (nêutron pequenino, em italiano) pelo físico ítalo-norte-americano Enrico Fermi (1901-1954; PNF, 1938), em 1934, por ocasião em que formulou a teoria matemática do decaimento , segundo a qual, por intermédio de uma nova força na natureza – chamada mais tarde de força fraca – o nêutron transforma-se em um próton, com a emissão de um elétron e da “partícula Pauliana”, ou seja: .
Somente em 1953, os físicos norte-americanos Emil John Konopinski (1911-1990) e Hormoz Massou Mahmoud (n.1918) mostraram que a “partícula Pauliana” era uma antipartícula, o antineutrino do elétron (). É oportuno destacar que, com a descoberta do antipróton (), em 1955, e do antinêutron (), em 1956, foram considerados mais dois princípios de conservação (além dos tradicionais princípios da conservação da energia, momento linear e momento angular, característicos da Física Clássica) que devem ser obedecidos nas reações envolvendo partículas elementares: princípio da conservação do número leptônico (L) e princípio da conservação do número bariônico (B). Esses números [L(B)] assumem o valor +1 para os léptons [como o elétron (e^-) e seu neutrino associado (); nome cunhado em 1946] e para os bárions [como o próton (p) e o nêutron (n); nome cunhado em 1954], e o valor – 1, para os antiléptons [como o pósitron (e⁺) e seu antineutrino associado ()] e para os antibárions [como o antipróton () e o antinêutron ()]. É importante registrar que a conservação de uma “carga pesada” (bárion) já havia sido postulada, independentemente, pelos físicos, o alemão Hermann Weyl (1885-1955), em 1929 (Zeitschrift for Physik 56, p. 330), o suíço Ernst Carl Gerlach Stückelberg (1905-1984), em 1938 (Helvetica Physica Acta 11, p. 225), e o húngaro-norte-americano Eugene Paul Wigner (1902-1995; PNF, 1963), em 1949 (Proceedings of the American Philosophical Society 93, p. 521) [Donald H. Perkins, IN: The Scientific Legacy of Beppo Occhialini (Società Italiana di Fisica e Springer-Verlag, 2006)]. É também oportuno registrar que, em 1927, Wigner havia mostrado que as Leis de Conservação na Mecânica Quântica Schrödingeriana (vide verbete nesta série), que acabara de ser desenvolvida, eram associadas com a existência de um operador unitário – o operador paridade P – que troca o sinal do vetor posição, isto é: , e cujos auto-valores valem . Logo depois, em 1931, ele próprio propôs o princípio da conservação da paridade, segundo o qual nenhuma experiência física seria capaz de determinar, de maneira unívoca, a direita da esquerda.
Vejamos, agora, alguns trabalhos importantes que foram realizados no sentido de entender a “quebra do princípio da conservação da paridade na interação fraca”, objeto da concessão do PNF de 1957 a Yang e Lee. Quando o físico brasileiro Cesare (César) Mansueto Giulio Lattes (1924-2005) realizou um seminário no Brasil, no segundo semestre de 1947, sobre as experiências que realizou no Grupo de Bristol sobre a produção e decaimento de mésons “primários” () [hoje, píons] e “secundários” () [hoje, múons] (vide verbete nesta série), participava desse seminário o físico brasileiro Jayme Tiomno (n.1920). Nessa ocasião, ele apresentou a idéia de que essa produção, principalmente o decaimento do méson “secundário”, poderia ser explicado por intermédio da nova interação proposta por Fermi, em 1934, referida acima. Além do mais, afirmava Tiomno, era necessário considerar que o méson  teria o spin ½. Aliás, é oportuno observar que, em 1941 (Physical Review 59, p. 555), o físico alemão Lothar Wolfgang Nordheim (1899-1985) já havia sugerido spin ½ para  com os possíveis modos de decaimento: . Este último tipo de decaimento foi considerado pelo físico ítalo-russo Bruno M. Pontecorvo (1913-1993), em 1947 (Physical Review 72, p. 246), ao formular a hipótese de que o méson  era um “elétron pesado” que interagia com o próton (), e com aquele modo de decaimento.
Essas idéias (interação de Fermi e spin ½ para o ) foram retomadas por Tiomno em trabalhos que realizou com o físico norte-americano John Archibald Wheeler (n.1911), em 1948 (CentennialMeeting of the American Association for Advancement of Science) e 1949 (Reviews of Modern Physics 21, pgs. 144; 153), nos quais apresentou um esquema triangular cujos vértices eram constituídos dos núcleons [próton (p) e nêutron (n); nome cunhado em 1941], do elétron (e^-) e de seu companheiro neutrino (hoje, ), do méson  e de seu provável companheiro, a partícula leve e neutra  (hoje, ), e que sofriam, entre dois desses pares, a interação de Fermi. {Sobre esse esquema triangular, conhecido como triângulo de Puppi-Wheeler-Tiomno ver: John Archibald Wheeler e Kenneth William Ford, Geons, Black Holes & Quantum Foam: A Life in Physics [W. W. Norton (1998)]; José Maria Filardo Bassalo e Olival Freire Junior, Wheeler, Tiomno e a Física Brasileira [Revista Brasileira de Ensino de Física 25, p. 426 (2003)].} Registre-se que o nome Puppi, no triângulo referido acima, decorre do fato de que o físico italiano Giampietro Puppi (1917-2006), em 1948 (Nuovo Cimento 5, p. 587), havia também formulado a hipótese de que o  tinha spin ½ com o seu decaimento  decorrente de uma interação com a mesma constante de acoplamento (G_F) usada por Fermi, em 1934. Registre-se, também, que o físico sueco Oskar Benjamin Klein (1894-1977), ainda em 1948 (Nature 161, p. 897), apresentou uma proposta análoga a essa de Puppi.
A universalidade da interação proposta por Fermi, em 1934, nos decaimentos do nêutron e do , foi confirmada em 1949, por Lee, Yang e o físico norte-americano Marshall N. Rosenbluth (1927-2003) (Physical Review 75, p. 905); por Puppi (Nuovo Cimento 6, p. 194); e, em 1950 (PhysicalReview 76, p. 495), por Tiomno e Yang. Aliás, foi neste trabalho que foi cunhado o termo interação universal de Fermi que, posteriormente, em 1955 (Nuovo Cimento 1, p. 962), passou a ser conhecida como Interação Fraca conforme a denominou N. Dallaporta.
Ainda em 1950, Tiomno defendeu sua Tese de Doutoramento na Universidade de Princeton, sob a orientação de Wigner, no qual tratou da teoria dos neutrinos e a dupla desintegração beta. Nessa Tese, Tiomno apresentou novas idéias envolvendo o operador projeção  (, com  representando as matrizes de Dirac). No entanto, entre as combinações possíveis envolvendo esse operador, Tiomno descartou a combinação por ela violar o princípio da conservação da paridade. Contudo, foi justamente essa combinação a considerada por Lee e Yang, em seus célebres trabalhos de 1956 (Physical Review 102; 104, pgs. 290; 254), nos quais demonstraram a violação daquele princípio nas interações fracas. Sobre a escolha da combinação referida acima, rejeitada por Tiomno e considerada por Lee e Yang, há um diálogo interessante realizado entre eles a respeito desse episódio. Quando Tiomno, que trabalhou com Wheeler e Wigner, falou a Yang sobre a sua escolha, Yang lhe falou: Então eu tive sorte de trabalhar com Fermi que não acreditava na conservação da paridade como um dos princípios fundamentais da Natureza. É oportuno registrar que, muito embora já existissem indícios sobre a violação da paridade observada em experiências com elétrons oriundos do decaimento de substâncias radioativas, como as realizadas em 1928, por R. T. Cox, C. G. Mcilwraith e B. Kerrelmeyer, e em 1929, por C. T. Chase, parece que a primeira tentativa de considerar a violação da paridade, porém nas interações fortes entre mésons, foi apresentada pelo físico brasileiro Mário Schenberg (1914-1990), em 1941 (Physical Review 60, p. 468).
Agora, vejamos como Lee e Yang chegaram àquele importante resultado. Em 1947 (Nature 160, p. 855), os físicos ingleses George Dixon Rochester (1908-2001) e Clifford Charles Butler (1922-1999) anunciaram que haviam descoberto uma nova partícula ao examinarem cerca de 5.000 fotografias de experiências que realizaram sobre a penetração de raios cósmicos em câmaras de Wilson (vide verbete nesta série) colocadas em grandes altitudes. Nesse exame, descobriram trajetórias em forma de V provenientes de uma origem comum e interpretaram-nas como traços deixados por partículas carregadas e provenientes da desintegração de uma partícula neutra e desconhecida, à qual deram o nome de partícula V, devido à forma das trajetórias observadas. Novas experiências de Rochester e Butler, ainda em 1947, evidenciaram outras partículas do tipo V, carregadas (). No entanto, enquanto a partícula neutra (), que haviam descoberto anteriormente, apresentava um modo de decaimento definido [], para as carregadas, o modo de decaimento era indefinido. Em 1949 (Nature 163, p. 82), o físico inglês Sir Cecil Frank Powell (1903-1969; PNF, 1950) e sua equipe [R. Brown, Ugo Camerini (n.1925), Hugh Muirhead (1925-2007), Peter Howard Fowler (1923-1996) e D. M. Ritson] da Universidade de Bristol, na Inglaterra, anunciaram a descoberta de uma nova partícula tipo V, à qual deram o nome de , com o seguinte decaimento: . Registre-se que, em 1953 (Reports Progress in Physics 16, p. 364), Rochester e Butler apresentaram um resumo das experiências que realizaram em 1947.
No começo da década de 1950, novas partículas do tipo V foram descobertas, principalmente pelo físico francês Louis Leprince-Ringuet (1901-2000) e sua equipe (C. Peyrou, B. Gregory, A. Lagarrigue, R. Armenteros, F. Muller, A. Astier, W. B. Fretter, R. R. Rau, J. Tinlot e H. de Sthebler) da École Polytecnique, em Paris. O estudo em detalhes dessas novas partículas só foi possível depois da construção, em 1953, do Cosmotron de 3 GeV, do Brookhaven National Laboratory, nos Estados Unidos, e da instalação nesse mesmo laboratório da câmara de bolhas, que havia sido inventada pelo físico norte-americano Donald Arthur Glaser (n.1926; PNF, 1960), em 1952 (vide verbete nesta série). Essas partículas tipo V foram chamadas de estranhas por que eram produzidas por interação forte, entre píons () e núcleons (p, n), e decaiam por interação fraca. Como essas partículas recebiam denominações e símbolos diferentes (às vezes, para a mesma partícula), Leprince-Ringuet, em 1953 (Annual Review of Nuclear Science 3, p. 39), apresentou um esquema de nomenclatura para as partículas elementares até então conhecidas. Nessa ocasião, denominou de hyperon (super, em grego) a partícula que apresentava massa maior do que a massa de um núcleon, tais como:  (hoje, ). As que apresentavam a massa intermediária entre a massa dos mésons e a dos núcleons, ele denominou de mésons pesados: e (hoje, os káons ).
Conforme vimos acima, as partículas “estranhas”  e  apresentavam modos de decaimentos diferentes, dois e três , respectivamente. Contudo, havia uma suspeita de que elas eram a mesma partícula. Em vista disso, esse comportamento passou a ser conhecido como quebra-cabeça  (“ puzzle”), e foi objeto de muita pesquisa. Com efeito, em 1955 (Physical Review 97, p. 1387), os físicos, o norte-americano Murray Gell-Mann (n.1929; PNF, 1969) e o holandês-norte-americano Abraham Pais (1918-2000), ao tentarem resolver esse enigma, observaram que as partículas (hoje, ) e  (hoje, ) deveriam ser distintas e que uma se transformaria na outra e vice-versa. É oportuno notar que Tiomno, em sua Tese de Doutoramento referida acima, havia encontrado a possibilidade de um bóson neutro, como o , ser diferente de sua antipartícula. Aliás, a distinção entre essas duas partículas foi comprovada, em 1964, em experiências independentes realizadas pelos físicos, os norte-americanos James H. Christenson, Cronin, Fitch e o francês René Turlay (n.1932) (Physical Review Letters 13, p. 138), e A. Abashian, R. J. Abrams, D. W. Carpenter, G. P. Fisher, B. M. K. Mefkens e J. H. Smith (Physical Review Letters 13, p. 243), experiências essas nas quais observaram a violação da simetria (ou “invariância”) CP (troca de carga elétrica e inversão da paridade) do sistema . Note-se que essa simetria foi formulada, em 1952 (Physical Review 88, p. 101), pelos físicos, o italiano Gian Carlo Wick (1909-1992), o norte-americano Arthur Strong Wightman (n.1922) e Wigner.
Em 1956, o quebra-cabeça  foi finalmente resolvido com os trabalhos distintos realizados pelos físicos norte-americanos Fitch e R. Mutiles (Physical Review 101, p. 496); Luís Walter Alvarez (1911-1988; PNF, 1968), F. S. Crawford Junior, Myron Lindsay Good (1923-1999) e M. Lynn Stevenson (Physical Review 101, p. 503); e o referidos trabalhos de Lee e Yang (Physical Review 102; 104, pgs. 290; 254). Nesses trabalhos, foi demonstrado que as partículas () só seriam idênticas (hoje, ), caso a interação fraca violasse o princípio da conservação da paridade P. É interessante notar que em seus trabalhos, Yang e Lee sugeriram experiências capazes se verificar essa violação.
Logo em 1957, a violação da paridade em interações fracas foi observada em três experiências distintas. A mais conhecida delas (Physical Review 105, p. 1413), foi a realizada pela física sino-norte-americana Chien-Shing Wu (Madame Wu) (1912-1997) e colaboradores, os físicos norte-americanos E. Ambler, Raymond Webster Hayward (1921-2001), D. D. Hoppes e R. P. Hudson, ao examinarem a distribuição angular de elétrons emitidos por decaimento em uma reação do tipo:. O resultado dessa experiência foi a constatação de uma assimetria naquela distribuição (em relação ao spin do núcleo), indicando que a paridade não era conservada. As outras duas experiências foram realizadas, respectivamente, pelos físicos norte-americanos Richard Lawrence Garwin (n.1928), Lederman e Marcel Weinreich (Physical Review 105, p. 1415), que estudaram o decaimento do tipo (na linguagem atual): , e pelos físicos, o norte-americano Jerome Isaac Friedman (n.1930; PNF, 1990) e o suíço Valentine Louis Teledgi (n.1922) (Physical Review 105, p. 1681), que estudaram o decaimento (na linguagem atual): .
Ainda em 1957, e em trabalhos independentes, Lee e Yang (Physical Review 105, p. 1671), Salam (Nuclear Physics 5, p. 299), e o físico russo Lev Davidovich Landau (1908-1968; PNF, 1962) (Soviet Physics – JETP 5, p. 337), demonstraram que a força fraca violava, independentemente, a paridade (P) e a conservação da carga (C), porém, mantinha invioláveis as simetrias CP e T, em virtude do Teorema CPT. Note-se que a simetria T, que significa inversão temporal (simetria no tempo, isto é, trocar o sinal de t), foi estudada por Wigner, em 1932. Registre-se que a invariância das simetrias CP e T, que decorre da invariância de Lorentz em uma Teoria de Campo Local, havia sido estudada pelo físico norte-americano Julian Seymour Schwinger (1918-1994; PNF, 1965), em 1953 (Physical Review 91, pgs. 713; 728; 92; p. 1283) e 1954 (Physical Review 93; 94, pgs. 615; 1362) e, também, pelo físico alemão Gerhart Lüders (1920-1995), em 1954 (Matematisk-FysiskeMeddelelser Köngelige Danske Videnskabernes Selskab 28, p. 1). Em 1957 (Annals of Physics 2, p. 1), Lüders demonstrou o famoso Teorema CPT, segundo o qual os observáveis em Física são invariantes por uma transformação combinada, em qualquer ordem, das operações C, P e T. Ainda segundo esse Teorema, toda partícula possui uma antipartícula (carga elétrica de sinal contrário) associada de mesma massa, mesma vida-média e de mesmo momento magnético da partícula correspondente., conforme foi demonstrado, ainda em 1957, em trabalhos independentes realizados por Lee, Reinhard Oehme (n.1928) e Yang (Physical Review 106, p. 340) e, independentemente, pelos físicos russos Boris Lazarevich Ioffe (n.1926), Lev Borisovich Okun (n.1929) e A. P. Rudik (Soviet Physics – JETP 5, p. 328). É oportuno assinalar que foi Okun quem, em 1958, cunhou o termo hádron para toda a partícula que é sensível à interação forte.
A comprovação experimental, em 1957, da violação da paridade nas interações fracas, conforme vimos acima, apresentava um problema, qual seja, a de que os neutrinos nelas envolvidos deveriam ter massa nula, como, por exemplo, a do neutrino associado ao elétron . Ora, sendo o neutrino um férmion, pois obedece à estatística de Fermi-Dirac (ver verbete nesta série), o seu estudo no decaimento era realizado usando a equação de Dirac (ver verbete nesta série). Contudo, como essa equação foi inicialmente proposta para explicar o elétron que é um férmion massivo, a função de onda Diraciana para descrevê-lo tem 4-componentes. Porém, como o era supostamente admitido de massa nula, bastariam então dois componentes para a função de onda Diraciana para descrevê-lo. Desse modo, surgiu a famosa Teoria de Dois Componentes do Neutrino e o conceito de helicidade, cujas primeiras idéias foram apresentadas nos artigos independentes, de 1957, de Lee e Yang, de Salam, e de Landau, referidos anteriormente.
Segundo a Teoria de Dois Componentes do Neutrino, o spin () dessa partícula gira como parafuso de rosca esquerda e tem sempre sentido contrário ao seu momento linear (), isto é, sua helicidade () é negativa (). Por sua vez, o spin do antineutrino tem sempre o mesmo sentido do momento linear, ou seja: . Destaque-se que a preferência da Natureza por essa helicidade dos neutrinos foi comprovada, em 1958 (Physical Review 109, p. 1015), em uma experiência realizada pelos físicos, o austro-húngaro Maurice Goldhaber (n.1911) e seus colaboradores [Lee Grodzins e Andrey W. Sunyar (1920-1986)], na qual o núcleo do európio (Eu¹⁵²) decai em um núcleo excitado do samário (Sm^*152) pela captura de um elétron de sua camada eletrônica K e com a emissão de um neutrino eletrônico de 0.840 MeV de energia. Ora, como o núcleo do európio tem spin 0 e o núcleo excitado do samário tem spin 1, então este decai a um estado de spin 0 com a emissão de um raio gama (), num tempo de . [Val L. Fitch e Jonathan L. Rosner, IN: Twentieth Century Physics, Volume II (Institute of Physics Publishing and American of Institute Physics Press (1995).]
A Teoria dos Dois Neutrinos foi completada com a famosa Teoria V – A. Vejamos como. O problema da helicidade do neutrino vista acima colocava em dúvida a conceituada interação S e T (Scalar e Tensor), utilizada para explicar o decaimento. Em vista disso, conforme nos conta o físico norte-americano Richard Philips Feynman (1918-1988; PNF, 1965) [Surely You´re Joking, Mr. Feynman! (Bantam Books, 1986)], certo dia de 1958, no California Institute of Technology (CALTECH), ele conversava com Gell-Mann, Hans Jensen, Aadert Hendrik Wapstra (1922-2006) e Felix Boehm sobre a vulnerabilidade da interação S e T, quando Gell-Mann sugeriu que essa questão poderia ser resolvida com uma interação do tipo V e A (Vector e Axial). Desse modo, ainda em 1958 (Physical Review 109, p. 193), Feynman e Gell-Mann formularam a Teoria V – A, que universalizou a Teoria da Interação Fraca Fermiana. Observe-se que, comparando essa teoria com os resultados experimentais, Feynman encontrou uma diferença de 2% atribuída a erros experimentais. Contudo, o físico italiano Nicola Cabbibo (n.1935), em 1963 (Physical Review Letters 10, p. 531), corrigiu aquela teoria, introduzindo a corrente neutra por intermédio de um parâmetro conhecido como ângulo de Cabbibo , reduzindo aquela diferença para 1%. Observe-se que Cabbibo foi levado a introduzir esse “ângulo” examinando os seguintes decaimentos (na linguagem atual):  e . Esse “ângulo” representa, então, a relação entre as intensidades relativas desses dois decaimentos e significa a “projeção” de uma intensidade sobre a outra que se encontra inclinada daquele “ângulo”.
É oportuno destacar que, ainda em 1958, os físicos, o norte-americano Robert Eugene Marshak (1916-1992) e o indu-norte-ameicano Ennackel Chandy George Sudarshan (n.1931) (PhysicalReview 109, p. 1860), e o japonês Jun John Sakurai (1933-1982) (Nuovo Cimento 7, p. 649) propuseram também o caráter do tipo V – A para a interação fraca. Também é oportuno destacar que, em 1955 (Nuovo Cimento 1, p. 226), Tiomno havia chegado a dois tipos da então Interação de Fermi: S + P – T (Scalar + Pseudoescalar – Tensor) e V - A. Tiomno escolheu a primeira, apesar das físicas brasileiras Elisa Frota Pessoa (n.1921) e Neusa Margem (hoje, Amato) (n.1921), em 1950 (Anais da Academia Brasileira de Ciências 22, p. 371), haverem observado que a desintegração do então méson “primário” () em elétron, era pelo menos, 100 vezes menos freqüente que a desintegração em méson “secundário” (). Esse resultado era incompatível com a presença do Pseudoescalar (P) na corrente fraca (vide verbete nesta série).
Sobre a violação da paridade na Interação Fraca Fermiana e o desenvolvimento da Teoria V – A, que universalizou essa interação, conforme registramos acima, é oportuno destacar dois aspectos curiosos, já referidos em verbetes anteriores desta série. O primeiro deles, refere-se ao fato de que a violação da paridade na interação fraca havia sido apresentada por Salam, em setembro de 1956, ao seu orientador de Tese de Doutorado, o físico inglês Sir Rudolf Ernest Peierls (1907-1995), bem como ao físico austro-norte-americano Wolfgang Pauli Junior (1900-1958; PNF, 1945) que, no entanto, os rejeitaram por acreditarem que a “Natureza preserva a paridade”. O outro aspecto, relaciona-se a sugestão que Wheeler fez ao Comitê Nobel, para atribuir o PNF de 1987, a Tiomno, Marshak, Sudarshan e Madame Wu, pelas grandes contribuições que esses físicos, de quatro continentes diferentes (América do Sul, América do Norte, Índia e China), deram ao entendimento da interação fraca. Note-se que o PNF/1957 foi atribuído aos físicos, o alemão Johannes George Bednorz (n.1950) e o suíço Karl Alex Miller (n.1927), por haverem descoberto, em 1986, as cerâmicas supercondutoras.
Na continuação deste verbete destacaremos dois importantes resultados decorrentes da Teoria V – A. O primeiro, refere-se ao fato de que Feynman e Gell-Mann, no trabalho de 1958 e no qual propuseram essa Teoria, sugeriram que a interação fraca poderia ser devido à troca de bósons massivos virtuais de spin 1, denominados por eles de  e por Lee e Yang, de  [Murray Gell-Mann, The Quark and the Jaguar: Adventures in the Simple and the Complex (W. H. Freeman and Company, 1994)]. Ao ler esse trabalho de Feynman e Gell-Mann, o físico brasileiro José Leite Lopes (1918-2006), preparou um artigo, ainda em 1958 (Nuclear Physics 8, p. 234), no qual considerou que a constante de interação eletromagnética com a matéria seria igual à constante de interação fraca com essa mesma matéria (G_W = e). Desse modo, ele propôs que a interação elétron-nêutron só poderia ser realizada por intermédio de um bóson vetorial neutro, o hoje conhecido , chegando a estimar a sua massa em cerca de 60 massas do próton (). É interessante destacar que, 20 anos antes, em 1938 (Journal de Physique et le Radium 9, p. 1), o físico sueco Oskar Benjamin Klein (1897-1977) havia sugerido que bósons vetoriais massivos e carregados, aos quais denominou de , seriam mediadores da interação fraca. Desse modo, para Klein, o decaimento seria representado por: . Destaque-se, também, que ainda em 1958, trabalhos semelhantes a esses de Klein e Leite Lopes foram realizados pelos físicos norte-americanos Sidney Arnold Bludman (n.1927) (Nuovo Cimento 9, p. 433); Gerald Feinberg (1933-1992) (Physical Review 110, p. 1482); Schwinger (Annals of Physics NY 2, p. 407); e Glashow (Tese de Doutoramento, orientada por Schwinger).
Conforme vimos em verbetes desta série, a unificação das forças eletromagnética e fraca especulada nos trabalhos referidos acima foi finalmente formalizada nos artigos de Weinberg, em 1967 (Physical Review Letters 19, p. 1264) e Salam, em 1968 (Proceedings of the Eighth Nobel Symposium, p. 367), a conhecida Teoria Eletrofraca. Segundo essa teoria, a “força eletrofraca” é mediada por quatro quanta: o fóton (), partícula não-massiva e mediadora da interação eletromagnética e os bósons vetoriais () (a notação de  foi sugerida por Weinberg), de massas respectivas:  e . Observe-se que tais bósons foram descobertos, em 1983 (PhysicsLetters 122B, p. 103; 476; 126B, p. 398; 129B, pgs. 130; 273), nas experiências realizadas no Conseil Européen pour la Recherche Nucleaire (CERN), na fronteira França-Suíça, sob a liderança de Rubbia e Simon van der Meer (n.1925; PNF, 1984), nas quais estudaram a colisão próton e antipróton () no Superproton Synchrotron (SPS) daquele laboratório. As massas desses bósons determinadas nessa experiência, foram: . Registre-se que o trabalho de Leite Lopes aparece nas citações que Weinberg fez em sua Leitura Nobel.
É oportuno registrar que a confirmação das partículas mediadoras da interação fraca, decorreu da descoberta das “correntes neutras das interações fracas”, cuja primeira evidência desse tipo de “corrente” foi observada nas experiências realizadas na câmara de bolhas “Gargamelle”, no CERN, sob a liderança do físico francês Paul Musset, nas quais foram estudadas as interações de neutrinos eletrônicos () com a matéria nuclear. Os resultados dessas experiências foram descritos pelo próprio Musset, em 1973 (Journal de Physique, Paris 11/12, p. T34). Para maiores detalhes sobre aquela descoberta, ver: E. C. F. S. Fortes, M. C. Tijero e Vicente Pleitez, Revista Brasileira de Ensino de Física 29, p. 415 (2007).
O segundo aspecto importante da Teoria V - A está relacionado com a descoberta da violação da simetria CP do sistema , descrita anteriormente. Queremos apenas acrescentar que, antes da célebre experiência realizada, em 1964, e confirmada em 1965 (Physical Review B140, p. 74), pelos Nobelistas (1980) Cronin e Fitch, com a colaboração de Christenson e Turlay, era conhecido que aquele sistema, formado por um modo longo (“long”) e um curto (“short”) apresentava dois tipos de decaimentos: , em um tempo de  e , em um tempo de  e que, portanto, depois de um certo tempo, digamos 10 vezes a vida média de , o feixe inicial de não deveria apresentar nenhum modo . No entanto, em sua experiência, esses físicos encontraram cerca de 0,3% do modo , resultado esse incompatível com a simetria CP. Note-se que, ainda em 1964, em trabalhos distintos realizados pelos físicos norte-americanos L. Wolfestein (Physical Review Letters 13, p. 286) e Robert Green Sachs (1916-1999) (PhysicalReview Letters 13, p. 562), eles propuseram uma nova interação na Natureza, a superfraca, para explicar aquela violação. Também em 1964, em trabalhos independentes de John Stuart Bell (1928-1990) e J. K. Perring (Physical Review Letters 13, p. 348), e de J. Bernstein, Cabibbo e Lee (Physics Letters 12, p. 146), eles sugeriram que a violação da simetria CP poderia ser devida a um campo vetorial de longo alcance e de origem cósmica. Em 1965 (Physical Review B139, p. 1650), Bernstein, Feinberg e Lee observaram uma possível violação da simetria CP nas interações eletromagnéticas envolvendo hádrons.
Ao concluir este verbete, destacaremos a descoberta do neutrino associado ao múon: . Conforme vimos acima, a suspeita de haver um neutrino diferente do neutrino eletrônico () e envolvido no decaimento do méson “secundário” , foi aventada por Nordheim, em 1941, Pontecorvo, em 1947, e Puppi-Wheeler-Tiomno, em 1948-1949. Por outro lado, em 1953 (PhysicalReview 92, p. 830), os físicos norte-americanos Frederick Reines (1918-1998; PNF, 1995) e Clyde Lorrain Cowan Junior (1919-1974) estudaram a colisão de um fluxo de neutrinos oriundos do decaimento  produzido pelo reator nuclear do Hanford Engineering Works e observaram a produção de nêutrons (n) e de pósitrons (e⁺); em vista disso, foi colocada a seguinte questão: será que os neutrinos oriundos do decaimento  são os mesmos que os decorrentes do decaimento dos píons ()? Ou seja, será que um fluxo de neutrinos provindos do decaimento dos píons, ao colidir com prótons (p), produzirá nêutrons (n) e pósitrons () como observado por Reines e Cowan? Contudo, antes de se poder realizar tal experiência, existia a questão de se obter o feixe de neutrinos produzido pelos píons.
Em 1960, em trabalhos independentes de Pontecorvo e Schwartz (Soviet Physics – JETP 10, p. 1236), e de Lee e Yang (Physical Review Letters 4, pgs. 306; 307), eles propuseram um tipo de experiência para a produção dos neutrinos associados aos píons, qual seja: , . De posse desses neutrinos, os Nobelistas (1988) Lederman, Schwartz e Steinberger, com a colaboração dos físicos norte-americanos Gordon Danby, Jean-Marc Gaillard, Konstantin Goulianos e Nariman B. Mistry, realizaram uma experiência no ciclotron Nevis do BrookhavenNational Laboratory, em 1962 (Physical Review Letters 9, p. 36), na qual comprovaram a existência do neutrino associado ao múon (), bem como confirmaram a existência do neutrino associado ao elétron (), em reações do tipo: ; ;  e .

quinta-feira, 6 de setembro de 2018