Átomo de Bohr completa 100 anos

Há exatamente um século, o físico dinamarquês Niels Bohr iniciaria a integração da física atômica com a teoria quântica, um caminho sem volta que levaria ao desvendamento dos mistérios dos componentes mais elementares da matéria. E o chamado modelo do átomo de Bohr continua abrindo caminhos, como registrado no último número (Vol. 35, número 4) da Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF).

Comemorar estes 100 anos é comprovar a importância que o estabelecimento dos modelos quânticos teve no desenvolvimento cientifico e tecnológico. Seria possível imaginar a moderna indústria sem esse conhecimento? Como teríamos evoluído no mundo das comunicações sem os lasers? A coragem de Bohr de propor novos conceitos que extrapolavam as ideias de quantização do campo eletromagnético, na época, é algo admirável.

No primeiro artigo deste número da RBEF – “Os 100 anos do atomo de Bohr” – os autores F.A.G. Parente, A.C.F. dos Santos e A.C. Tort, professores do Colégio Pedro II e da Universidade  Federal do Rio de Janeiro, assinalam que o modelo tem valioso apelo didático: “Para muitos estudantes, ainda é a porta de entrada para o mundo fascinante da estrutura interna da matéria.”

Até 1913, não havia modelo satisfatório que explicasse até mesmo o mais simples dos átomos – o de hidrogênio, que consiste em um elétron orbitando um único próton.

Bohr consagrou a clássica (embora equivocada) imagem de elétrons orbitando o núcleo atômico como se o átomo fosse um sistema solar em miniatura. Mas sua grande contribuição foi incluir no modelo a noção de níveis de energia – emprestada de Max Planck, o criador do conceito de quanta, a ideia de que a energia só pode ser transmitida em pacotes discretos, indivisíveis. O conceito do quantum ajudou a explicar diversos fenômenos, como a descrição do espectro de corpo negro, que assolava os físicos do fim do século 19. Mas ele só começou a ganhar contornos reais a partir de trabalhos como o de Bohr e o de Albert Einstein (que usou a teoria dos quanta para explicar o efeito fotoelétrico). O caminho traçado para isso foi quantizar uma das mais importantes quantidades que se caracterizam como constante num modelo orbital: o momento angular. Ao fazer isto, Bohr abriu as portas para a introdução do conceito de quantização nos sistemas tipicamente mecânicos.

Atribuindo o conceito de níveis de energia, Bohr conseguiu criar uma versão do átomo de hidrogênio que possivelmente era estável e satisfazia as observações espectrais. Até então, todas as previsões teóricas sugeriam que ele não deveria existir por mais do que uma fração de segundo – um fracasso que incomodava muito os físicos. Foi, portanto, um avanço monumental.

A partir dos trabalhos de Bohr, outros puderam terminar a transição da física clássica para a quântica no mundo atômico, processo que culminou com os trabalhos de Werner Heisenberg e Erwin Schrödinger, na década de 1920, que formaram as bases da mecânica quântica. Valorizar a gênesis das principais ideias da física moderna é reconhecer nossa própria personalidade. A evolução do conhecimento dos átomos ainda não terminou, mas sem o começo introduzido por Bohr, certamente essa jornada teria sido mais difícil...

O artigo na RBEF é um ótimo instrumento para que professores trabalhem esse importante centenário em suas aulas. A revista retomou e regularizou recentemente a publicação dos quatro números anuais. Segundo Silvio Salinas, pesquisador da USP e editor, o periódico está em dia com o fluxo de submissões e revisões. 

Para ler o artigo na RBEF, clique aqui (acesso livre).

 

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