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- 1910
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- 2020
Astrofísica
de partículas no
Brasil
Muito antes da chegada dos portugueses no Brasil,
os indígenas já estudavam os céus para fins práticos e ritualísticos.
Figuras de animais e de suas histórias eram interpretadas em constelações.
Colonia x Conhecimento
Durante grande parte do período colonial, a coroa portuguesa proibiu a existência de gráficas, indústrias, bibliotecas, museus e universidades nas colônias.
No entanto, saberes indígenas e africanos trazidos pelos escravos (principalmente em metalurgia) integravam as técnicas utilizadas no período.
Ocorrem esparsas expedições para coleta de dados meteorológicos e astronômicos.
Inauguração do primeiro Observatório das Américas e o Hemisfério Sul em Olinda, sob encomenda de Maurício de Nassau. O projeto é coordenado pelo alemão George Marcgrave, cientista do século XVII, que realiza estudos sobre e Astronomia, Meteorologia, Botânica, Cartografia e Zoologia.
Com a vinda da Família Real Portuguesa para o Brasil, novas instituições são fundadas, incluindo a Biblioteca Nacional, os Jardins Reais (mais tarde Jardins Botânicos), o Museu Royal (que se tornou o Museu Nacional, destruído por um incêndio em 2018), a Academia Naval, a Faculdade de Medicina e Cirurgia da Bahia e a Escola de Medicina e Cirurgia do Rio de Janeiro.
Henrique Morize inicia suas pesquisas com raios catódicos e raios X, estudando descargas elétricas em gases rarefeitos.
Werner Kolhörste faz experimentos com balões a 9.000 m de altitude e confirma que as fontes são extraterrestres.
Fundação da
Academia Brasileira de Ciências
O físico e engenheiro alemão, Bernhard Gross, realiza experimentos sobre raios cósmicos no Instituto de Tecnologia, no Rio de Janeiro
O governador Armando Salles de Oliveira criou a USP, reunindo escolas existentes e criando outras novas. Enviou Teodoro Ramos à Europa para convidar cientistas e intelectuais de diversas áreas para trabalhar e ministrar cursos em São Paulo. Entre os físicos mais famosos que vieram estão Arthur Compton, Giuseppe Occhialini, Enrico Fermi, Hideki Yukawa, George Gamow, David Bohm, Gleb Wataghin e Richard Feynman.
Fundação da Universidade de São Paulo e Universidade do Distrito Federal no Rio de Janeiro.
O físico ucraniano Wataghin orienta na USP um grupo de jovens brasileiros, formado por César Lattes, Mário Schenberg, Roberto Salmeron, Paulus Aulus Pompeia, Marcello Damy, Oscar Sala, Jayme Tiomno, Jorge Swieca entre outros.
Detecção de chuveiros de partículas penetrantes por Damy, Pompeia e Wataghin que realizam estudos de raios cósmicos em vários lugares: na mina de Morro Velho em MG, debaixo do viaduto da Av. Nove de Julho em São Paulo, nas montanhas de Campos do Jordão e em vôos de avião.
O grupo liderado por Wataghin publica trabalhos teóricos e experimentais nas melhores revistas internacionais de física.
Inaugura-se o campus USP São Carlos com a fundação da Escola de Engenharia de São Carlos.
Surge a FAPESP, a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, que é uma das principais agências de fomento à pesquisa científica e tecnológica do país, financiando grande parte das pesquisas produzidas no estado.
A colaboração Brasil-Japão encontra eventos inexplicáveis em placas expostas no Laboratório de Física Cósmica em Chacaltaya, os chamados efeitos Centauro.
Gross trabalhou na USP de São Carlos entre 1972 e 2002, quando faleceu. Gross contribuiu para a formação de vários pesquisadores e grupos de pesquisa em São Carlos e no Brasil.
Radiação
Extraterrestre?
Com a descoberta da radioatividade, no começo do século XX, os cientistas começaram a investigar se a radiação poderia afetar o ar, que se tornava eletrizado mesmo na ausência de material radioativo. A fonte dessa radiação era desconhecida...
Ao estudar gases ionizados, o escocês Charles Thomson Rees Wilson levanta a possibilidade da misteriosa radiação ser extraterrestre.
São desenvolvidos estudos da radiação na atmosfera com detectores em diferentes alturas, como na Torre Eiffel, nos Alpes e em balões. Foi concluído que quanto maior a altitude, maior é a energia das partículas.
Albert Gockel e Theodor Wulf usam pela primeira vez o termo “radiação cósmica”.
O italiano Domenico Pacini faz medições de radiação ionizante embaixo d'água, a 300 km da costa. Como não havia fontes de radiação próximas, conclui que a radiação vem da atmosfera.
Wilson desenvolve a câmara de nuvens, um dispositivo usado para detectar partículas ionizantes e suas trajetórias. Ela não mostra as partículas em si, mas a o caminho percorrido.
Victor Francis Hess estuda radiação ionizante utilizando balões com instrumentos capazes de detectar raios gama. Ele percebe que a radiação vem de fora da atmosfera e que, como não há diferença entre medições durante o dia ou a noite, conclui que a fonte não é o Sol. Em 1936, Hess recebe o Prêmio Nobel de Física por ter mostrado que “uma radiação com grande poder penetrante entra na atmosfera vinda de fora da Terra”.
Werner Kolhörste faz experimentos com balões a 9.000 m de altitude e confirma que as fontes são extraterrestres.
Egon von Schweidler defende que os raios gama seriam provenientes de substâncias radioativas vindas de fora da atmosfera.
Robert Millikan e Harvey Cameron “redescobrem” os raios cósmicos ao estudarem a absorção da radiação em lagos de montanhas elevadas.
Dmitri Skobeltsyn produz os primeiros registros visuais das partículas, utilizando uma câmara de nuvens. Ele ficou intrigado ao detectar partículas que agiam como elétrons, mas curvavam-se na direção oposta em um campo magnético aplicado. Esses resultados permaneceram inexplicados até a descoberta do pósitron em 1931.
Hans Geiger e Walther Müller desenvolvem um novo detector de partículas cósmicas capaz de produzir um sinal elétrico quando atravessado por uma partícula carregada.
John Joly discute a radiação cósmica como uma das causas da variação das espécies.
O geólogo irlandês John Joly conjectura sobre impactos biológicos da radiação cósmica, através da possível interação com cromossomos. Poderia ser uma das causas da variação das espécies e ou de alguns tipos de câncer?
Utilizando uma câmara de nuvens em um forte campo magnético, Carl David Anderson observa traços de partículas semelhantes aos elétrons, porém com carga elétrica positiva. Estes anti-elétrons (ou pósitrons) foram previstos por Paul Dirac em 1928.
Bruno Rossi, Luis Alvarez e Arthur Compton mostram que as partículas primárias têm carga elétrica positiva.
Bruno Rossi, Patrick M. S. Blackett e Giuseppe P. S. Occhialini, utilizando contadores Geiger-Müller e câmaras de bolhas, descobrem que partículas cósmicas podem gerar outras ao entrarem na atmosfera: os chuveiros atmosféricos.
Walter Baade e Fritz Zwicky propuseram que os raios cósmicos também poderiam se originar em explosões de supernovas.
Hideki Yukawa propõe a existência de mésons pi para explicar a estabilidade dos núcleos atômicos.
Seth Henry Neddermeyer e Carl David Anderson, estudando raios cósmicos com uma câmara de bolhas detectaram partículas com massa semelhante à que fora prevista por Yukawa. Seria a partícula buscada?
As físicas austríacas Marietta Blau e Hertha Wambacher criam a técnica de placas recobertas com emulsões fotográficas para detectar os traços deixados por partículas cósmicas. As partículas interagem com átomos da emulsão, revelando seus trajetos. Essa técnica, aperfeiçoada por César Lattes, foi crucial para resolver o enigma do núcleo e para o desenvolvimento da física de raios cósmicos.
Pierre Auger e seus estudantes descobrem algo ainda mais intrigante: a existência de chuveiros gerados por partículas cósmicas com energias nunca antes imaginadas, nascendo assim um novo campo de pesquisas.
Solução do enigma: Cesar Lattes, Giuseppe P. S. Occhialini e Cecil F. Powell identificam o píon proposto por Yukawa com as placas de emulsões aperfeiçoadas por Lattes.
O desenvolvimento e uso da técnica de emulsão fotográfica envolveu mulheres e César Lattes no estudo de raios cósmicos.
Ocorre a Primeira Conferência Internacional de Raios Cósmicos, em Cracóvia na Polônia, com importantes físicos da época.
Enrico Fermi propõe um modelo para explicar a energia da partícula cósmica primária, envolvendo acelerações da partícula em explosões de supernovas. Mas o modelo não explica energias tão altas quanto as encontradas por Auger.
William Galbraith e John V. Jelley constroem o primeiro detector de luz Cherenkov produzida por chuveiros cósmicos.
Primeira geração de grandes conjuntos de detectores de chuveiros atmosféricos.
Um sistema com vários telescópios Cherenkov é construído na Península da Criméia para detectar a luz produzida por chuveiros gerados por raios gama e, com isso, determinar a direção e energia do raio gama primário.
Construção do primeiro telescópio Cherenkov com 10m de diâmetro no Observatório Whipple, no Arizona, para detecção de raios gama.
O Whipple detecta raios gama de alta energia vindos da Nebulosa do Caranguejo, abrindo uma nova janela para o estudo dos céus: a Astrofísica de Raios Gama.
A história de sucesso da Astronomia de Raios Gama de Alta Energia começa com a operação da nova geração de telescópios Cherenkov:
- 1999 CANGAROO na Austrália, com 1 telescópio;
- 2003 H.E.S.S. na Namíbia, com 4 telescópios;
- 2004 MAGIC em La Palma, com 2 telescópios;
- 2006 VERITAS no Arizona, com 4 telescópios.
Lançamento do consórcio CTA (Cherenkov Telescope Array), um esforço global envolvendo mais de 1.400 cientistas e engenheiros, de cerca de 200 instituições de 31 países. O Brasil ingressa no CTA com a participação de pesquisadores de 11 instituições de 3 estados brasileiros. O CTA será 10 vezes mais sensível que seus antecessores.
A FAPESP apoia a participação de pesquisadores paulistas, empenhados na solução de questões científicas na fronteira da física e construção de equipamentos, envolvendo indústrias e a USP.
Inauguração do primeiro telescópio CTA com 23 metros de diâmetro em La Palma.
O que esperar do
FUTURO?César
Lattes
O que é uma Câmara de Nuvens?
Um equipamento que contém vapor de água supersaturado, onde a mínima mudança de temperatura ou pressão, pode transformar o vapor em líquido. Quando as partículas carregadas eletricamente atravessam a câmara, elas deixam traços de gotículas ao longo de suas rotas, que são otografados e analisados. Eles indicam tipo de partícula que passou pelo recipiente: elétron, próton, etc.
Cesare Mansueto Giulio Lattes nasce em Curitiba, filho dos imigrantes italianos Carolina Maroni e Giuseppe Lattes.
A família muda-se para São Paulo, e entre 1934 e 1938, Lattes estuda no colégio Dante Alighieri.
Chega ao Brasil, a convite de Wataghin, Giuseppe Occhialini, um militante antifascista, filho do Diretor do Instituto de Física de Gênova.
Graduado aos 19 anos, Lattes começa a trabalhar com Wataghin, Schenberg e Schutzer e conhece Giuseppe Occhialini.
Occhialini muda-se para Inglaterra para trabalhar com Cecil Frank Powell na Universidade de Bristol.
Lattes aprende com Occhialini a técnica de revelação de filmes e placas fotográficas expostos à radiação, posteriormente usadas no estudo de raios cósmicos.
Lattes, Andrea Wataghin e Ugo Camerini colocam para funcionar uma câmara de nuvens, presente de Occhialini.
Aos 22 anos, Lattes chega a Bristol para trabalhar com Occhialini e Cecil Powell no Laboratório H. H. Wills e aprender as técnicas de emulsão nuclear para usá-las no estudo dos raios cósmicos.
Lattes recebe o título de doutor pela USP.
Lattes vai aos Estados Unidos trabalhar com Eugene Gardner no Laboratório de Radiação de Berkeley da Universidade da Califórnia. Lattes detecta mésons de Yukawa produzidos artificialmente. A mídia internacional classifica essa descoberta como a mais importante do ano!
Os estudos do grupo de Bristol rendem Prêmio Nobel para Yukawa em 1949 e para Powell em 1950.
Fundação do Laboratório de Física Cósmica em Chacaltaya, com pesquisadores de vários países, principalmente a Colaboração Brasil-Japão.
Lattes retorna às atividades de pesquisa e ensino no CBPF e Universidade do Brasil. Ele participa ativamente de um movimento nacional para desenvolvimento e expansão de pesquisas, sobretudo em física experimental, com o estudo da radiação cósmica.
Contratado como Professor da USP, assume a regência da cátedra de Física Superior da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras.
Lattes aperfeiçoa as placas de detecção de raios cósmicos adicionando borax à gelatina e pede a Occhialini para levá-las ao Pic du Midi na França, com altitude de 2.800m.
Eles encontram uma impressionante rede de traços nunca vista em outro experimento, e captam as primeiras evidências de mésons pi (píons) decaindo em múons.
Esses resultados mudam o curso dos trabalhos no laboratório em Bristol, que passa a adotar as placas aperfeiçoadas por Lattes.
Em 1947, Lattes leva suas placas ao Monte Chacaltaya na Bolívia a 5.220 metros de altura. Ao analisar as placas reveladas, veio a solução do enigma!
As placas de emulsões nucleares
Esses detectores são placas de vidro recobertas por uma gelatina, semelhante a filmes fotográficos, capazes de detectar partículas carregadas. As placas são expostas e passam por um processo de revelação - como o das antigas fotografias - e depois são analisadas.
A análise das trilhas deixadas pelas partículas carregadas é um processo trabalhoso, realizado, na época, principalmente por mulheres. Marietta Kurz e Irene Roberts encontraram eventos que entraram para a história dos raios cósmicos e da física brasileira.
Microscopistas trabalhando no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, no Rio de Janeiro (1960).
Muda-se para o Instituto de Física ‘Gleb Wataghin’, na UNICAMP.
nosso herói da era nuclear.
No Brasil, as notícias sobre os feitos de Lattes e Gardner na mídia americana ajudam a fortalecer um movimento pela educação básica e por contratos exclusivos para professores da Universidade do Brasil no Rio de Janeiro. Lattes tornou-se um ícone para a obtenção de recursos governamentais para a ciência, provocando uma mudança radical na política científica brasileira. Também colaborou com a fundação do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) em 1951.
...Se ele é formado por prótons e nêutrons e prótons se repelem eletricamente?
A resposta para o enigma prevê a existência de partículas com massa entre as do elétron e próton, capazes de manter o núcleo coeso por um novo tipo de força: a força forte. Essas partículas são os méson pi, atualmente chamados de píons.
As pesquisas de Cesar Lattes foram fundamentais para a solução desse enigma.
Lattes foi casado com Martha Siqueira Neto (1923-2003), uma matemática nordestina. Tiveram quatro filhas e nove netos. Ao longo da vida, Lattes recebeu numerosos prêmios no Brasil e no exterior, tornando-se uma figura célebre na ciência brasileira, como foram Carlos Chagas (1878-1934) ou Oswaldo Cruz (1872-1917). Faleceu em Campinas em 2005, aos 81 anos.
