23. O mundo desencadeado

 

OS CURIE HAVIAM NOTADO DESDE O PRINCÍPIO que suas substâncias radioativas tinham o estranho poder de “induzir” radioatividade em toda a sua volta. Para eles isso era curioso e irritante, pois a contaminação de seu equipamento quase impossibilitava medir a radioatividade das amostras:

Os diferentes objetos usados no laboratório químico [escreveu Marie

Curie em sua tese] [...] logo adquirem radioatividade. Partículas de pó,

o ar da sala, roupas, tudo se torna radioativo. O ar da sala torna-se

condutor. Em nosso laboratório, o mal tornou-se intenso, e já não

temos nenhum aparelho adequadamente isolado.1

Pensei em nossa casa e na casa do tio Abe quando li essa passagem e me perguntei se também elas teriam, moderadamente, se tornado radioativas — se os mostradores pintados com rádio dos relógios do tio Abe estariam induzindo radioatividade em tudo à sua volta e enchendo o ar, silenciosamente, de raios penetrantes.

Os Curie (como Becquerel) de início inclinaram-se a atribuir essa “radioatividade induzida” a algo imaterial, ou a vê-la como uma “ressonância”, talvez análoga à fosforescência ou uorescência. Mas havia também indicações de uma emissão material. Os Curie haviam descoberto, ainda em 1897, que se o tório fosse mantido em um frasco hermeticamente fechado, sua radioatividade aumentava, retornando ao nível anterior assim que o frasco era aberto. Mas eles não deram seguimento a essa observação, e foi Ernest Rutherford quem primeiro se deu conta da extraordinária implicação desse fato: uma nova substância estava surgindo, sendo gerada pelo tório; uma substância muito mais radioativa que a que lhe dera origem.

Rutherford recrutou a ajuda do jovem químico Frederick Soddy, e os dois conseguiram demonstrar que a “emanação” de tório era, na verdade, uma substância material, um gás, que podia ser isolado. Esse gás podia ser liquefeito, quase tão facilmente quanto o cloro, mas não reagia com nenhum reagente químico; de fato, era tão inerte quanto o argônio e os outros gases recém-descobertos. Nessa etapa, Soddy julgou que a “emanação” do tório podia ser argônio e, como escreveu depois, ele se sentiu

dominado por algo maior que alegria — não consigo expressar com

precisão — uma espécie de exaltação. [...] Lembro-me muito bem de

car petri cado, como que atordoado pelo impacto colossal da coisa, e

de ter falado sem re etir — ou assim me pareceu, naquele momento

— “Rutherford, isso é transmutação: o tório está se desintegrando e se

transmutando em gás argônio”.

A resposta de Rutherford foi típica de quem está pensando em

implicações mais práticas: “Caramba, Soddy, não chame isso de

transmutação. Vão nos cortar a cabeça achando que isso é alquimia”.

Mas o novo gás não era argônio; era um elemento totalmente novo, com seu espectro de luz brilhante único. Difundia-se muito devagar e era extremamente denso — 111 vezes mais denso que o hidrogênio, enquanto o argônio era apenas vinte vezes mais denso. Supondo que uma molécula do novo gás fosse monatômica, contendo apenas um átomo como os demais gases inertes, seu peso atômico seria 222. Assim, era o mais pesado e o último na série dos gases inertes, e podia então assumir seu lugar na tabela periódica como o último membro do Grupo 0 de Mendeleiev. Rutherford e Soddy o batizaram provisoriamente de tóron, ou Emanação.

O tóron desaparecia muito depressa — metade sumia em um minuto, três quartos em dois minutos, e, em dez minutos, já não se podia detectá-lo. Foi a rapidez dessa desintegração (e o aparecimento de um depósito de radioatividade em seu lugar) que permitiu a Rutherford e Soddy perceber o que não cara claro com o urânio e o rádio: havia uma desintegração contínua dos átomos dos elementos radioativos e, com isso, sua transformação em outros átomos.

Cada elemento radioativo, eles perceberam, tinha sua própria taxa de desintegração característica, sua “meia-vida”. Era possível determinar com extraordinária precisão a meia-vida de um elemento; por exemplo, calculava-se que a meia-vida de um isótopo de radônio era de 3,8235 dias. Mas a vida de um átomo individual não podia absolutamente ser prevista. Isso me deixou cada vez mais perplexo, e continuei a ler o relato de Soddy:

A chance de, a qualquer instante, um átomo desintegrar-se ou não em

qualquer segundo especí co é xa. Não tem relação com nenhuma

consideração externa ou interna por nós conhecida e, em particular,

não é aumentada pelo fato de o átomo já ter sobrevivido qualquer

período do tempo passado. [...] Tudo o que se pode a rmar é que a

causa imediata da desintegração atômica parece dever-se ao acaso.

A duração da vida de um átomo individual, aparentemente, podia variar de zero ao in nito, e não havia nada que distinguisse um átomo “pronto” para se desintegrar de outro que ainda tinha um bilhão de anos pela frente.

Eu cava perplexo e confuso com essa história de um átomo poder desintegrar-se a qualquer momento, sem nenhuma “razão”. Isso parecia tirar a radioatividade da esfera da continuidade ou processo, do universo inteligível, causal — e aludir a uma esfera onde as leis nos moldes clássicos não signi cavam absolutamente nada.

A meia-vida do rádio era bem maior que a do radônio, sua emanação durava aproximadamente 1600 anos. Mas isso ainda era muito pouco em comparação com a idade da Terra — por que, então, se havia uma desintegração contínua, todo o rádio da Terra não desaparecera muito tempo antes? A resposta, Rutherford inferiu e logo conseguiu demonstrar, era que o próprio rádio era produzido por elementos com meia-vida muito mais longa, toda uma série de substâncias que ele conseguiu vincular ao elemento gerador, o urânio. Por sua vez, o urânio tinha meia-vida de 4,5 bilhões de anos, aproximadamente a idade da própria Terra. Outras séries de elementos radioativos derivavam do tório, que tinha meia-vida ainda mais longa que a do urânio. Portanto, a Terra ainda vivia, no aspecto da energia atômica, do urânio e do tório que estavam presentes quando o planeta se formou.

Essas descobertas tiveram um impacto crucial sobre o prolongado debate acerca da idade da Terra. O grande físico Kelvin, escrevendo ainda na década de 1860, pouco depois da publicação de A origem das espécies, a rmara que, com base em sua taxa de resfriamento, e supondo inexistir outra fonte de calor além do Sol, a Terra não poderia ter mais de 20 milhões de anos e dentro de outros 5 milhões estaria fria demais para conter vida. Esse cálculo não era apenas consternador em si, mas também incompatível com o registro fóssil, pois este indicava que a vida estivera presente por centenas de milhões de anos — no entanto, não havia como refutá-lo. Darwin perturbou-se imensamente com isso.

Só com a descoberta da radioatividade o enigma foi resolvido. O jovem Rutherford, conta-se, todo nervoso diante do célebre lorde Kelvin, então com oitenta anos, disse que o cálculo de Kelvin baseara-se em uma falsa suposição. Havia outra fonte de calor além do Sol, a rmou Rutherford, uma fonte importantíssima para a Terra. Os elementos radioativos (principalmente o urânio e o tório e os produtos de sua desintegração, mas também o isótopo radioativo do potássio) haviam mantido a Terra aquecida por bilhões de anos, protegendo-a da prematura morte térmica prevista por Kelvin. Rutherford mostrou um pedaço de uraninita, cuja idade estimara com base na quantidade de hélio que ela continha. Este pedaço da Terra, a rmou, tem pelo menos 500 milhões de anos.

* * *

Rutherford e Soddy nalmente conseguiram delinear três cascatas radioativas distintas, cada uma contendo cerca de uma dúzia de produtos de decomposição emanando da desintegração dos elementos geradores originais. Todos esses produtos de decomposição poderiam ser elementos diferentes? Não havia lugar na tabela periódica para três dúzias de elementos entre o bismuto e o tório — lugar para meia dúzia, talvez, mas não muitos mais. Só gradualmente cou claro que muitos dos elementos eram apenas versões uns dos outros; as emanações de rádio, tório e actínio, por exemplo, embora tivessem meias-vidas muito diferentes, eram quimicamente idênticas, todas o mesmo elemento, embora com pesos atômicos ligeiramente diferentes. (Soddy mais tarde os denominou isótopos.) E os pontos nais de cada série eram semelhantes — os chamados rádio G, actínio E e tório E eram, todos, isótopos do chumbo.

Cada substância nessas cascatas de radioatividade tinha sua própria assinatura radioativa única, uma meia-vida de duração xa e invariável, bem como uma emissão de radiação característica, e foi esse fato que permitiu a Rutherford e Soddy distinguir todas elas e, com isso, fundar a nova ciência da radioquímica.

A ideia da desintegração atômica, pela primeira vez proposta e depois rejeitada por Marie Curie, já não podia ser negada. Era evidente que cada substância radioativa se desintegrava no ato de emitir energia e se transformava em outro elemento, que a transmutação estava no cerne da radioatividade.

Eu adorava química em parte por ela ser uma ciência de transformações, de inúmeros compostos baseados em algumas dúzias de elementos, eles próprios xos, invariáveis e eternos. A noção de estabilidade e de invariabilidade dos elementos era psicologicamente crucial para mim, pois eu os via como pontos xos, como âncoras em um mundo instável. Mas agora, com a radioatividade, chegavam transformações das mais incríveis. Que químico poderia ter imaginado que do urânio, um metal duro que tinha semelhanças com o tungstênio, poderia provir um metal alcalinoterroso como o rádio, um gás inerte como o radônio, um elemento assemelhado ao telúrio, o polônio, formas radioativas de bismuto e tálio, e nalmente o chumbo — exemplares de quase todos os grupos da tabela periódica?

Nenhum químico poderia ter concebido isso (embora talvez um alquimista pudesse), visto que as transformações estavam fora da esfera da química. Nenhum processo químico, nenhum ataque químico poderia jamais alterar a identidade de um elemento, e isso se aplicava também aos elementos radioativos. O rádio, quimicamente, comportava-se de modo semelhante ao bário; sua radioatividade era uma propriedade totalmente diferente, totalmente desvinculada de suas propriedades químicas ou físicas. A radioatividade era uma adição maravilhosa (ou terrível), uma propriedade inteiramente diversa (e que às vezes me incomodava, pois eu apreciava a densidade do urânio metálico, tão semelhante à do tungstênio, e a beleza de seus minerais, de sua uorescência e de seus sais, mas não me sentia capaz de lidar com eles por muito tempo com segurança; analogamente, enfurecia-me com a intensa radioatividade do radônio, sem a qual ele teria sido um gás pesado ideal).

A radioatividade não alterava as realidades da química ou a noção de elementos; não abalava a ideia de sua estabilidade e identidade. O que ela fazia era aludir a duas esferas no átomo — uma esfera relativamente super cial e acessível que governava a reatividade e a combinação química, e uma esfera mais profunda, inacessível a todos os agentes químicos e físicos usuais e suas energias relativamente pequenas, onde qualquer mudança produzia uma alteração fundamental de identidade.

Tio Abe tinha em sua casa um “espintariscópio” idêntico aos anunciados na capa da tese de Marie Curie. Era um instrumento primorosamente simples: consistia em uma tela uorescente e uma ocular ampliadora, com um fragmento in nitesimal de rádio em seu interior. Através da ocular podíamos ver dezenas de cintilações por segundo — quando tio Abe me passou o espintariscópio e olhei por ele, vi um espetáculo fascinante, mágico, como uma interminável exibição de meteoros ou estrelas cadentes.

Os espintariscópios, que custavam apenas alguns xelins, foram brinquedos cientí cos da moda nas salas de estar eduardianas — um acréscimo novo e típico do século XX, ao lado dos estereoscópios e tubos de Geissler herdados da época vitoriana. Mas se eles surgiram como uma espécie de brinquedo, rapidamente se percebeu que também mostravam algo fundamentalmente importante, pois as minúsculas centelhas ou cintilações que víamos provinham da desintegração de átomos individuais de rádio, das partículas alfa individuais emitidas quando ele explodia. Ninguém teria imaginado, disse tio Abe, que algum dia seríamos capazes de enxergar os efeitos de átomos individuais, e muito menos de contá-los individualmente.

“Aqui temos menos de um milionésimo de miligrama de rádio, e no entanto, na pequena área da tela, ocorrem dezenas de cintilações por segundo. Imagine quantas haveria se tivéssemos um grama de rádio — mil milhões de vezes essa quantidade!”

“Cem bilhões”, calculei.

“Aproximadamente”, disse meu tio. “Cento e trinta e seis bilhões, para ser exato — o número nunca varia. A cada segundo, 136 bilhões de átomos desintegram-se em um grama de rádio, expelem suas partículas alfa — e se você imaginar isso ocorrendo por milhões de anos, terá uma ideia de quantos átomos existem num único grama de rádio.”

Experimentos feitos na virada do século haviam mostrado que não só os raios alfa, mas também vários outros tipos de raios eram emitidos pelo rádio. A maioria dos fenômenos da radioatividade podia ser atribuída a esses diferentes tipos de raios: o poder de ionizar o ar era prerrogativa especialmente dos raios alfa, enquanto o poder de fazer surgir a uorescência ou afetar chapas fotográ cas era mais pronunciado nos raios beta. Cada elemento radioativo tinha suas emissões características: as preparações com rádio emitiam raios alfa e beta, enquanto as preparações com polônio só emitiam raios alfa. O urânio afetava uma chapa fotográ ca mais rapidamente que o tório, mas este era mais potente para descarregar um eletroscópio.

As partículas alfa emitidas por desintegração espontânea tinham carga positiva e eram relativamente maciças — milhares de vezes mais maciças que as partículas beta ou os elétrons (posteriormente se demonstrou que eram núcleos de hélio) —, e se deslocavam em linhas retas sem desvio, atravessando diretamente a matéria, sem fazer caso dela, sem se dispersar nem de etir (embora pudessem perder um pouco da velocidade ao fazê-lo). Pelo menos isso parecia ocorrer, embora em 1906 Rutherford observasse que muito ocasionalmente podia haver pequenas de exões. Outros não deram importância a essas observações, mas para Rutherford elas eram potencialmente preciosas. As partículas alfa não seriam projéteis ideais, projéteis de proporções atômicas, com os quais poderíamos bombardear átomos e sondar sua estrutura? Ele pediu a seu jovem assistente Hans Geiger e a um aluno, Ernest Marsden, que zessem um experimento de cintilação usando telas de

nas folhas metálicas, para que fosse possível fazer a contagem de todas

as partículas alfa que bombardeassem as telas. Lançando partículas alfa contra uma folha de ouro, eles descobriram que aproximadamente uma a cada 8 mil partículas apresentava uma considerável de exão — superior a noventa graus, e às vezes a 180 graus. Rutherford comentaria mais tarde: “Foi o acontecimento mais incrível de minha vida. Era quase tão inacreditável quanto atirar uma granada de quinze polegadas contra uma folha de papel de seda e a granada voltar e nos atingir”.

Rutherford re etiu sobre esses resultados curiosos por quase um ano; um dia, como recordou Geiger, ele “entrou em minha sala, obviamente com excelente humor, e me disse que agora sabia qual era a aparência de um átomo e o que signi cavam as estranhas dispersões”.

Os átomos, percebeu Rutherford, não podiam ser uma geleia homogênea de positividade recheada de elétrons como se fossem passas (como sugerira J. J. Thomson em seu modelo “pudim de passas” para o átomo), pois nesse caso as partículas alfa sempre os atravessariam. Considerando a grande energia e a carga dessas partículas alfa, tínhamos de supor que elas haviam sido de etidas, ocasionalmente, por algo ainda mais positivamente carregado do que elas próprias. No entanto, isso ocorria apenas uma em 8 mil vezes. As outras 7999 partículas podiam passar zunindo, sem ser de etidas, como se a maior parte dos átomos de ouro consistisse em espaço vazio; mas a oitava milésima era detida, atirada de volta em sua trajetória, como uma bola de tênis que atinge um globo de tungstênio sólido. A massa do átomo de ouro, inferiu Rutherford, tinha de estar concentrada no centro, em um espaço minúsculo, difícil de atingir — como um núcleo de densidade quase inconcebível. O átomo, propôs Rutherford, deve consistir sobretudo em espaço vazio, com um núcleo denso e positivamente carregado com apenas cem milésimos do diâmetro do átomo, e relativamente poucos elétrons, carregados negativamente, orbitando esse núcleo — com efeito, um sistema solar em miniatura.

Os experimentos de Rutherford, seu modelo nuclear do átomo, forneceram uma base estrutural para as enormes diferenças entre processos radioativos e químicos, as incontáveis diferenças de energia que eles geravam (Soddy dramatizava o fato, em suas populares conferências, erguendo um jarro com quatrocentos gramas de óxido de urânio — isto, ele dizia, tem a energia de 160 toneladas de carvão).

A mudança química ou ionização implicava a adição ou remoção de um ou dois elétrons, e isso requeria apenas uma modesta energia de dois ou três elétrons-volts, que podia ser produzida facilmente — por uma reação química, por calor, luz ou uma simples bateria de 3 volts. Mas os processos radioativos relacionavam-se aos núcleos dos átomos, e como estes eram mantidos juntos por forças muito maiores, sua desintegração poderia liberar energias de magnitude muito maior — alguns milhões de elétrons-volts.

Soddy cunhou o termo energia atômica logo após o início do século XX , dez anos ou mais antes da descoberta do núcleo. Ninguém até então sabia, nem fora capaz de supor com alguma plausibilidade, como o Sol e as estrelas podiam irradiar tanta energia e continuar a fazê-lo por milhões de anos. A energia química seria ridiculamente inadequada — um sol feito de carvão se extinguiria em 10 mil anos. A radioatividade, a energia atômica, poderia ser a resposta?

Supondo [escreveu Soddy] [...] que nosso Sol [...] fosse feito de rádio

puro [...] não haveria di culdade para explicar suas emissões de

energia.

Soddy se perguntou se a transmutação, que ocorre naturalmente em

substâncias radioativas, poderia ser produzida arti cialmente.2 Essa ideia transportou-o a uma visão de extasiante, quase mítica, felicidade:

O rádio nos ensinou que não há limite para a quantidade de energia

no mundo. [...] Uma raça que fosse capaz de transmutar matéria não

precisaria ganhar o pão com o suor de seu rosto. [...] Essa raça poderia

transformar um continente deserto, descongelar os polos e tornar o

mundo um risonho Jardim do Éden. Abriu-se uma perspectiva

inteiramente nova. A herança do Homem cresceu, suas aspirações

elevaram-se e seu destino enobreceu-se em um grau que está além de

nossas presentes capacidades prever. [...] Um dia ele alcançará o poder

de regular para seus próprios ns as fontes primárias de energia que a

Natureza tão ciosamente conserva para o futuro.

Li o livro de Soddy, The interpretation of radium, no último ano da guerra, e me extasiei com sua visão de energia ilimitada, de luz interminável. As inebriantes palavras de Soddy deram-me uma noção da excitação, da sensação de poder e redenção advindas da descoberta do rádio e da radioatividade no início do século.

Mas, paralelamente, Soddy também discorreu sobre as possibilidades sinistras. De fato, ele as havia cogitado quase desde o princípio, e ainda em 1903 mencionara que a Terra era “um depósito abarrotado de explosivos, inconcebivelmente mais poderosos do que temos conhecimento”. Esse comentário gurou com frequência em The interpretation of radium , e foi a eloquente visão de Soddy que inspirou H. G. Wells a retomar seu antigo estilo de cção cientí ca e publicar, em 1914, The world set free (Wells dedicou esse livro a The interpretation of radium ). Nessa obra, Wells imaginou um novo elemento radioativo chamado carolínio, cuja liberação de energia era quase como uma reação

em cadeia:3

Antes, ao travar-se uma guerra, as bombas e projéteis haviam sido

sempre momentaneamente explosivos, detonados num instante e

de nitivamente [...] mas o carolínio [...] uma vez induzido seu

processo degenerativo, continuou em uma furiosa radiação de energia

e nada pôde detê-lo.

Pensei nas profecias de Soddy, e nas de Wells, em agosto de 1945, quando ouvimos a notícia sobre Hiroshima. Meus sentimentos com respeito à bomba atômica eram estranhamente ambíguos. A nal, nossa guerra estava terminada, o Dia da Vitória na Europa já havia se passado; diferentemente dos americanos, não sofrêramos um Pearl Harbor e tínhamos tido (a não ser pelas campanhas na Malaia e em Burma) muito menos combates diretos com os japoneses. Os bombardeios atômicos pareciam, sob certos aspectos, um terrível pós-escrito para a guerra, uma pavorosa demonstração que talvez não precisasse ter acontecido.

E no entanto eu também, como muita gente, sentia júbilo pela façanha cientí ca de ssionar o átomo, e quei fascinado com o Relatório Smyth, publicado em agosto de 1945, que fornecia uma descrição completa da produção da bomba. Não me dei conta plenamente do horror do bombardeio antes do verão seguinte, quando “Hiroshima”, de John Hersey, foi publicado como artigo exclusivo de uma edição especial de The New Yorker (Einstein, comentava-se, teria comprado mil exemplares dessa edição) e transmitido pela BBC no Third Programme , pouco tempo depois. Até então, a química e a física haviam sido, para mim, uma fonte de puro deleite e fascínio, e eu não tinha plena consciência, talvez, de seus poderes negativos. A bomba atômica abalou-me, como a todo mundo. A física atômica ou nuclear, pensamos, nunca mais poderia avançar com a mesma inocência e despreocupação da época de Rutherford e dos Curie.

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