O que não se vê a olho nu

MINÚSCULAS partículas de pó flutuam invisíveis no ar. Daí, um feixe de luz solar atravessa a janela e o invisível de repente se torna visível. O penetrante raio de luz revela à visão humana a existência das partículas.

Pense também na luz visível, que a olho nu parece branca ou incolor. O que acontece quando no ângulo certo a luz solar atravessa gotículas de água? A água serve de prisma, e aparece um arco-íris de lindas cores.

De fato, os objetos que nos rodeiam refletem vários comprimentos de ondas de luz que os olhos vêem como cor. A grama verde, por exemplo, não produz por si mesma a luz verde. Na verdade, ela absorve todos os comprimentos de ondas de luz visível, exceto o verde, e reflete o comprimento dessa onda para os nossos olhos. Assim, para os nossos olhos a grama parece verde.

Com a ajuda de instrumentos

Em anos recentes, invenções modernas tornaram visíveis muitas coisas que eram invisíveis a olho nu. Num microscópio comum, pode-se ver que uma gota de água aparentemente sem vida está cheia de todo tipo de criaturas moventes. E um fio de cabelo, que na visão normal é liso e uniforme, aparece áspero e serrilhado. Microscópios muito poderosos podem ampliar objetos um milhão de vezes, que seria como ampliar um selo postal ao tamanho de um pequeno país!

Agora, com o uso de microscópios ainda mais poderosos, os pesquisadores vêem imagens de contorno de superfícies em escala atômica. Com isso, eles perscrutam o que até recentemente estava além do alcance da visão humana.

Por outro lado, olhando para o céu à noite vemos estrelas. Quantas? A olho nu, apenas alguns milhares, no máximo. Mas com a invenção do telescópio, uns 400 anos atrás, passou-se a ver muito mais. Daí, nos anos 20, um poderoso telescópio no Observatório do Monte Wilson revelou que existem galáxias além da nossa e que essas também contêm inumeráveis estrelas. Hoje, usando sofisticados meios de investigar o Universo, os cientistas calculam que existam dezenas de bilhões de galáxias, muitas delas formadas por centenas de bilhões de estrelas!

É realmente espantoso que os telescópios tenham revelado que bilhões de estrelas, que formam a chamada Via-Láctea porque parecem estar tão bem agrupadas, estão na verdade separadas por distâncias inimagináveis. Ademais, microscópios poderosos ajudam o olho nu a ver que objetos aparentemente sólidos são, na realidade, constituições de átomos compostos primariamente de espaço vazio.

 O infinitamente pequeno

A menor partícula visível num microscópio comum contém mais de dez bilhões de átomos! No entanto, em 1897 descobriu-se que o átomo tem minúsculas partículas orbitantes, chamadas de elétrons. Com o tempo, descobriu-se que o núcleo do átomo, ao redor do qual os elétrons orbitam, consiste em partículas maiores — nêutrons e prótons. Os 88 diferentes tipos de átomos, ou elementos, que se encontram de modo natural na Terra são basicamente do mesmo tamanho, mas variam em peso porque cada qual tem um número progressivamente maior daquelas três partículas básicas.

Os elétrons — no caso do átomo de hidrogênio, um único elétron — giram no espaço em volta do núcleo do átomo bilhões de vezes por milionésimo de segundo, dando assim forma ao átomo e fazendo-o comportar-se como se fosse sólido. Seriam necessários uns 1.840 elétrons para igualar a massa de um próton ou de um nêutron. Tanto o próton como o nêutron são umas 100 mil vezes menores do que o próprio átomo inteiro!

Para ter uma idéia de como o átomo é vazio, tente visualizar o núcleo de um átomo de hidrogênio em relação com o elétron que orbita o átomo. Se esse núcleo, que consiste em um único próton, fosse do tamanho de uma bola de tênis, seu elétron orbitante estaria a uns três quilômetros distante!

Um artigo a respeito das celebrações do centenário da descoberta do elétron dizia: “Poucos pensam duas vezes a respeito de comemorar algo que ninguém viu, que não tem tamanho perceptível e, no entanto, tem peso mensurável, uma carga elétrica — e rodopia como um pião. . . . Hoje ninguém questiona a idéia de que coisas que não podemos ver deveras existem.”

Objetos ainda menores

Máquinas desintegradoras de átomos (aceleradores), capazes de arremessar partículas de matéria umas contra as outras, dão agora aos cientistas um vislumbre do interior do núcleo do átomo. Em resultado disso, escreve-se sobre muitas partículas de nomes estranhos — pósitrons, fótons, mésons, quarks e glúons, citando apenas alguns. Todas são invisíveis, até mesmo para os mais poderosos microscópios. Mas, com equipamentos tais como a câmara úmida de Wilson (câmara de neblina), câmara de ebulição e cintilômetros, é possível observar rastos de sua existência.

Os pesquisadores vêem agora o que antes era invisível. Com isso, conseguem entender melhor o que acreditam ser as quatro forças fundamentais — a gravitação, o eletromagnetismo e duas forças subnucleares chamadas de “força fraca” e “força forte”. Alguns cientistas estão à procura da chamada “teoria do tudo”, que eles esperam venha a fornecer uma única explicação compreensível do Universo, do macroscópico ao microscópico.

Que lições se pode aprender de ver além do que se consegue a olho nu? E à base do que aprenderam, a que conclusão chegaram muitos? Veja as respostas nos próximos artigos.

[Fotos na página 3]

Imagens de átomos de níquel (em cima) e átomos de platina

[Crédito]

Cortesia de IBM Corporation, Research Division, Almaden Research Center