Douglas Alberto Ferraz de Campos Filho
No interior de núcleos exóticos, dança das partículas ajuda na compreensão do Universo
Nos núcleos atômicos gerados em laboratório do Instituto de Física, nêutrons “dançantes” podem ajudar cientistas a entender o início do Universo.
Todo átomo possui um núcleo composto por prótons e nêutrons. Quando esse núcleo é muito rico em prótons e nêutrons, se diz que é um núcleo exótico”. “Um exemplo na natureza é o átomo de oxigênio que tem oito prótons e oito nêutrons. Outros átomos com núcleos exóticos são produzidos em laboratório, como os de boro e hélio.
Normalmente, os prótons e nêutrons do núcleo dos átomos ficam agregados numa espécie de caroço. “No entanto, há um tipo de núcleo exótico em que alguns nêutrons ficam afastados desse caroço e têm pouca interação com ele”. “Esses nêutrons ficam rodando ao redor do caroço, como se estivessem dançando. Por isso, essa configuração de núcleo recebeu o nome de samba”
Um outro exemplo de núcleo exótico é o hélio 6, isótopo do hélio 4 com dois nêutrons a mais. Desligados do caroço, os nêutrons extras formam um halo. Essa imagem de uma dança de roda, mais solta, só poderia ser associada ao ritmo brasileiro. Um pouco mais passionais, porém, nossos ‘hermanos’ não ficaram de fora das homenagens dos cientistas. Em outro tipo de núcleo exótico, prótons e nêutrons têm uma interação muito forte, o que fez a configuração ser chamada de “tango”, dança de grande contato corporal.
A configuração tango recebeu a denominação de cientistas franceses. A parte experimental das pesquisas que envolve a produção de núcleos exóticos é feita pelo Grupo de Reações Diretas e Núcleos Exóticos. É possível estudar sua estrutura provocando a colisão com diversos alvos.
No Pelletron, dentro de um tubo com vácuo, é gerado um feixe com átomos acelerados à grande velocidade, até um décimo da velocidade da luz. Os átomos usados são isótopos do lítio (lítio 6 ou lítio 7), isto é, átomos do mesmo elemento, mas com números diferentes de nêutrons. Ao ser lançado, esse feixe colide com uma folha do material que se deseja estudar, por exemplo, o berílio.
Os núcleos exóticos têm propriedades bem diferentes dos núcleos que estão na chamada linha de estabilidade – aqueles que conhecemos da tabela periódica mais seus isótopos estáveis, quer dizer, que não decaem (não são radioativos).
Primeiro, para estudar o universo. A física nuclear, englobando tanto núcleos instáveis quanto estáveis, é essencial na compreensão de vários processos astrofísicos, incluindo a história do universo desde o big-bang. “Podemos estudar reações nucleares que ocorreram alguns minutos após o big-bang” (…)
Além disso, para entender a formação dos elementos que compõem toda a matéria que conhecemos. “Os núcleos exóticos são muito instáveis, por isso seu estudo é relevante para entender a nucleossíntese, que é a formação de elementos químicos no interior das estrelas”
E se tudo isso pode ainda não ter sido suficiente para convencer alguém da importância de pesquisar o assunto, é bom lembrar que o conhecimento sobre núcleos exóticos já é aplicado inclusive na medicina. A tomografia conhecida como PET-SCAN é um exame de imagem que utiliza um elemento com núcleo exótico, o flúor 18, para rastrear células de câncer no organismo… só para terminar ciência é uma palavra latina que significa conhecimento e o conhecimento é o nosso destino.
____
Douglas Alberto Ferraz de Campos Filho, e médico