Sobre Descobertas e Sobre Descobertas e Construções :Construções :

 um Longo Caminho um Longo Caminho

Carlos Benevenuto Guisard KoehlerCarlos Benevenuto Guisard Koehler

HCTE – UFRJHCTE – UFRJJunho ­ 2010Junho ­ 2010

     

Sobre Descobertas e Construções: Sobre Descobertas e Construções: o eletron­um longo caminho             o eletron­um longo caminho             

                                 Ou : “The long and winding road”Ou : “The long and winding road” Mais uma vez : entre o contínuo e o Mais uma vez : entre o contínuo e o 

discretodiscreto Um exemplo : o caso do elétronUm exemplo : o caso do elétron As idas e vindas de um processo dialéticoAs idas e vindas de um processo dialético Corpúsculo=>onda=>corpúsculo=>onda...Corpúsculo=>onda=>corpúsculo=>onda... Ou onda­partícula...Ou onda­partícula... ...ou outra coisa...ou outra coisa

     

Primeiras indicações :Primeiras indicações :fluidos e corpúsculosfluidos e corpúsculos

Faraday – 1835­1840                       Faraday – 1835­1840                                                                                    Faraday – 1835 : cintilações de descargas elétricas em gases Faraday – 1835 : cintilações de descargas elétricas em gases 

rarefeitosrarefeitos Faraday e a eletrólise : equivalente­gramaFaraday e a eletrólise : equivalente­gramaproporcional ao transporte iônico – carga elétrica proporcional às proporcional ao transporte iônico – carga elétrica proporcional às 

reações de dissociação eletroquímica :”atomismo elétrico”reações de dissociação eletroquímica :”atomismo elétrico”Faraday e as “linhas de forças” : campo eletromagnéticoFaraday e as “linhas de forças” : campo eletromagnético

     

SÉCULO XIX :ÉTER LUMINÍFERO

TEORIA ONDULATÓRIA DA LUZ  /  TEORIA ELETROMAGNÉTICA DA LUZ

Ondas transversais => ÉTER LUMINÍFERO :Multiplicidade de “éteres”:

ÉTER CONTÍNUO / VIBRACIONAL : Ondas luminosas (Young, Fresnel, Malus...)

e Ondas Eletromagnéticas (mais tarde: Maxwell, Herz, Lorenz, Fitzgerald...)              

ÉTER COM ESTRUTURA INTERNA : Vórtices, rotacionais, correntes de deslocamento, átomos de vórtices...

Propriedades conflitantes :­fluido com forças de cizalhamento

­fluido sutil, sem resistência e arrasto (aos planetas, por exemplo), mas de altíssima rigidez (vibrações com vel. de c=~ 3 x 108 m/s)

­exemplo clássico : fluido não­newtoniano : o “silly­putty” de StokesÉTER MATERIAL :

“AIR­ETHER” : William ThomsonÉTER com massa : Mendeleiev e a tabela periódica ( m =~ 10­5 m(H) )

     

Raios e cintilações : corpúsculos a Raios e cintilações : corpúsculos a interpretarinterpretar

Plucker, 1858, Hittorf, 1869 , Crookes, 1879: “Raios Plucker, 1858, Hittorf, 1869 , Crookes, 1879: “Raios Catódicos”Catódicos”

Goldstein, 1886; Wien, 1897 ; J.J.Thomson, 1897 : Goldstein, 1886; Wien, 1897 ; J.J.Thomson, 1897 : e/me/m

  início da espectroscopia de massa: 1886­1920 : início da espectroscopia de massa: 1886­1920 : “Raios Canais”“Raios Canais”

Determinações de q/m : H+, HDeterminações de q/m : H+, H22++, e­, vários ++, e­, vários compostos iônicos ou neutroscompostos iônicos ou neutros

     

Etéreas considerações:Etéreas considerações:“elétron ondulatório”“elétron ondulatório”

(enquanto isso...)(enquanto isso...) Éter Eletromegnético­LuminíferoÉter Eletromegnético­Luminífero Teoria do elétron : Lorenz, Fitzgerald, Teoria do elétron : Lorenz, Fitzgerald, 

Larmor (~1890)Larmor (~1890) Batismo do “elétron” (outro elétron...)Batismo do “elétron” (outro elétron...) Elétron = singularidade no éterElétron = singularidade no éter Teorias de Vórtices (diversas...)Teorias de Vórtices (diversas...) Kelvin : Éter = “o problema fundamental Kelvin : Éter = “o problema fundamental 

da Física”da Física”

     

A Controvérsia Millikan­EhrenhaftA Controvérsia Millikan­Ehrenhaft

Elétron: carga discreta (e­) ou fluido Elétron: carga discreta (e­) ou fluido contínuo?contínuo?

Experimento da “gota de óleo”Experimento da “gota de óleo” 17 anos de “dúvidas” :1910­192717 anos de “dúvidas” :1910­1927

     

     

     

     

     

     

     

     

Transição : “corpúsculos Transição : “corpúsculos semi­clássicos”semi­clássicos”

O Núcleo : experimento com particulas O Núcleo : experimento com particulas alfa de Rutherford : modelo “jupiteriano”alfa de Rutherford : modelo “jupiteriano”

Efeito Compton: fotons quanticos colidem Efeito Compton: fotons quanticos colidem com eletrons “clássicos”com eletrons “clássicos”

Modelo Bohr­Sommerfeld : níveis Modelo Bohr­Sommerfeld : níveis energéticos quânticos atuando em energéticos quânticos atuando em eletrons “clássicos” corpusculareseletrons “clássicos” corpusculares

     

Revolução : 2a. Mecânica QuânticaRevolução : 2a. Mecânica Quântica

De Broglie e as ondas associadas a partículas De Broglie e as ondas associadas a partículas :quantização da matéria – E=h_w  ;  p=h_k  :quantização da matéria – E=h_w  ;  p=h_k  (1924)(1924)

Teorias de Schroedinger e de HeisenbergTeorias de Schroedinger e de Heisenberg Difração de elétrons : Davisson, Germer, Difração de elétrons : Davisson, Germer, 

G.P.Thomson (1927)G.P.Thomson (1927) Novas partículas : Neutron, positron, deutério Novas partículas : Neutron, positron, deutério 

(*) : 1932(*) : 1932 Um novo conceito : “Partículas­Onda”             Um novo conceito : “Partículas­Onda”             

     

Epílogo Epílogo 

A busca (eterna?) continua...A busca (eterna?) continua... ““sub­cargas”: ½ e, sub­cargas”: ½ e, 1/31/3 e ...(quarks e etc. *) e ...(quarks e etc. *) Outras Teorias de Unificação de Outras Teorias de Unificação de 

partículas, super­cordas, etc...partículas, super­cordas, etc...

     

Conclusões Conclusões 

Histórias longas e tortuosasHistórias longas e tortuosas Alternância de conceitosAlternância de conceitos Utilidade (eventual) de livre especulação e Utilidade (eventual) de livre especulação e 

hipóteses ad­hochipóteses ad­hoc Dificuldade e inconclusão da mera Dificuldade e inconclusão da mera 

experimentação (Tese de Duhem­Quine)experimentação (Tese de Duhem­Quine) Permanência de (várias) dualidades do Permanência de (várias) dualidades do 

tipo discreto­contínuotipo discreto­contínuo Eterna busca e temporárias “verdades”Eterna busca e temporárias “verdades”