A Revolução Quântica - Parte V

Nota introdutória:

Se bem se lembram, a última parte da Revolução Quântica deixou-nos no ano de 1913, quando Bohr propõe o seu modelo atómico. Nesta parte, falaremos das contribuições de Louis-Victor de Broglie e Erwin Schrödinger. Que novas portas de Broglie e Schrödinger abriram? Vejamos.

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A proposta de Bohr veio dar uma lufada de ar fresco nos modelos atómicos, visto que finalmente havia um modelo que explicava o espectro do átomo de hidrogénio. Por fim, conseguia-se ligar a experiência ao modelo teórico. No entanto, como mostrei no post anterior, "havia algo que o modelo de Bohr não explicava. Com uma melhor resolução na análise de espectros do átomo de hidrogénio, era possível verificar riscas dentro das riscas principais. Este fenómeno, designado estrutura fina espectral, necessitava de uma explicação."

No entanto, infelizmente, a ciência e os seus executores nem sempre podem evoluir em paz. Pouco tempo depois de Bohr ter proposto o seu modelo atómico, rebentou a Primeira Guerra Mundial, em 28 de Julho de 1914. Este infeliz acontecimento, que viria a durar até 11 de Novembro de 1918, cravou profundas marcas de nacionalismo arrogante, ao qual muitos cientistas se aliaram. E, como seria de esperar, a ciência ressentiu-se com isso. Se, por um lado, as guerras serviram para evoluirmos tecnologicamente, por outro, serviram para empanturrar as grandes mentes da ciência com discussões perfeitamente à parte do saber científico. Que desperdício de tempo e sabedoria!

Só quando a poeira da Grande Guerra pousou é que as grandes mentes do século XX recomeçaram a pensar na grande revolução do saber científico que estava a decorrer naquele século. É nesta fase que entra em cena o "nobilíssimo" Louis-Victor-Pierre-Raymond, 7.º duque de Broglie (1892 – 1987). Em 1924, de Broglie sugeriu uma ideia que seria muito difícil de engolir. Einstein havia já provado que as ondas de radiação se comportam como corpúsculos – e já havia recebido o Prémio Nobel por esse facto, em 1921. No entanto, de Broglie sugeriu que as partículas de matéria podem comportar-se como ondas. Ou seja, todos os corpos têm um comprimento de onda a eles associado. Melhor ainda, uma partícula também era uma onda; e uma onda também era uma partícula. Mas, em que ficamos... Onda, ou partícula? De Broglie responde: ambas!

Três anos mais tarde, em 1927, a proposta de de Broglie foi comprovada quando se verificou, pela primeira vez, a difracção e interferência de electrões – exactamente como os fotões de Einstein. Actualmente, a dualidade onda-partícula está bem corroborada experimentalmente e já se conseguiram difractar neutrões, protões e algumas moléculas.

A ideia de que não existia uma partícula sem uma onda associada (e vice-versa) foi, talvez, um dos maiores choques conceptuais da Revolução Quântica. Uma das maiores questões era: Visto que as ondas são contínuas e as partículas não, como é que podemos dizer onde está uma partícula se ela está dispersa como uma onda? A esta pergunta aliava-se o facto dos níveis de energia de Bohr funcionarem apenas para o átomo de hidrogénio – em outros átomos ocorriam algumas variações.

De repente, a ideia de átomo concebida por Bohr deixava de fazer total sentido. Atento a essas questões e inspirado por de Broglie, o austríaco Erwin Schrödinger (1887 – 1961) escreveu uma equação, em 1926, que conseguia descrever a posição de uma partícula quando esta se estava comportar como uma onda. No entanto, só o conseguiu recorrendo à noção de probabilidade. Schrödinger introduziu a sua equação e a ideia de função de onda para exprimir a probabilidade de uma partícula estar num dado sítio, num determinado intervalo de tempo, e incluir toda a informação que pudesse acerca da partícula.

Assim, deixava-se um conceito determinista do átomo para um conceito probabilístico. O novo modelo atómico permitia estabelecer orbitais, e não órbitas, que correspondia a zonas de probabilidade elevada de encontrar um electrão. Todavia, o que talvez fosse mais chocante neste novo modelo é que havia uma probabilidade diferente de zero – pequena, é certo – de um electrão de um átomo estar a uma distância infinita do núcleo.

A equação de Schrödinger revolucionou a física, trazendo a dualidade onda-partícula de de Broglie para toda a matéria conhecida. Contudo, algo de chocante acabaria por acontecer em 1927. Algo que revolucionaria a Revolução Quântica. Mas deixarei isso para a próxima parte.

Baseado no livro 50 Ideias De Física Que Precisa Mesmo De Saber de Joanne Baker.