Partícula subatômica encontrada no átomo
O elétron é uma das menores substâncias conhecidas, considerada uma partícula subatômica. Ele contém carga negativa e é considerada uma partícula fundamental, ou essencial, à vida. Seu nome vem do grego "élektron", que significa "âmbar", por causa dos primeiros registros sobre o magnetismo.
Esses registros foram feitos pelos gregos, que utilizavam o âmbar como peça de decoração. O âmbar é uma substância liberada por alguns vegetais, e que, ao secar, formavam um material fossilizado. Ao ser friccionado com alguns tecidos, como a lã ou a seda, o âmbar causava o efeito de magnetismo.
O elétron pode ser encontrado nos átomos na área chamada eletrosfera. Nela, o elétron faz movimentos circulares, conhecido como camadas eletrônicas.
O elétron faz parte do grupo de léptons, que, no padrão da física, reúne algumas das menores substâncias que existem. Ele faz parte do primeiro grupo dos léptons, o chamado grupo das partículas fundamentais. Os seus estudos podem ser vistos na química e na física nuclear.
Vale ressaltar que os elétrons não possuem componentes conhecidos. Eles fazem parte de fenômenos físicos como a eletricidade e a condutividade elétrica. Além disso, estão presentes em processos tecnológicos, como a soldagem, a eletrônica, a radioterapia, os detectores de radiação ionizante e outros.
Modelo que mostra o movimento do elétron no átomo. (Foto: Pixabay)
Descoberta do elétron
Hoje se sabe muita coisa sobre o elétron, desde a sua massa até a posição onde se encontra, sem contar com muitas das áreas onde pode ser aproveitado. Porém, a descoberta dessas partículas não aconteceu do dia para a noite, e foi uma sucessão de descobertas e experimentos de vários estudiosos.
As primeiras descobertas
Tudo começou com os gregos, que perceberam que o âmbar, usado como peça de decoração, quando friccionado com alguns tecidos, criava um magnetismo. Em 1600, o cientista inglês William Gilbert publicou um estudo, onde se refere a essa atração após a fricção como "electricus", termo em neolatim.
Mais tarde, Charles François du Fay e Francis Hauksbee descobriram outro objeto que, friccionado, gerava magnetismo: o vidro. Então, passaram a acreditar que objetos vítreos e resinosos tinham essa função. A teoria foi contestada por Benjamin Franklin dez anos depois.
Para esse inventor, o magnetismo não dependia da substância que era friccionada, e sim da pressão que era feita sobre eles. Ele observou que os objetos tinham cargas diferentes, a qual chamou de positiva e negativa. Porém, para ele, o magnetismo pertencia ao material de carga positiva.
Mais tarde, já sendo conhecida a existência do átomo, Richard Laming acreditava que essa substância era composta por um núcleo e por partículas subatômicas ao seu redor. Vários outros estudos de profissionais foram abrindo caminho para a descoberta do elétron.
A descoberta da partícula
Em seus estudos sobre condutividade elétrica, Johann Wilhelm Hittorf percebeu um brilho que era emitido do cátodo. Esse brilho aumentava a medida que a pressão dos gases diminuía. Eugen Goldstein demonstrou, mais tarde, que esses raios produziam uma sombra, as quais ele chamou de raios catódicos.
Foi William Crookes que desenvolveu uma espécie de tubo com vácuo no interior, que possibilitou enxergar esses raios catódicos. Esse experimento demonstrou a forma como os raios eram carregados negativamente.
Em 1879 Crookes propôs que esses raios eram um novo estado físico da matéria, o que ele chamou de Matéria Radiante. Entretanto, essa teoria foi derrubada por J. J. Thomson, que descobriu que as origens dos raios eram na verdade pequenas partículas, ou seja, o elétron.
O elétron nos aceleradores de partículas
Com os estudos sobre os elétrons, sabendo-se que a partícula era subatômica, seu uso foi incluído aos estudos dos aceleradores de partículas. Ainda no início do desenvolvimento dessa tecnologia, na metade do século XX.
Em 1942 aconteceu a primeira tentativa com sucesso do uso de elétrons com indução eletromagnética. O responsável foi Donald Kerst, que usou o betraton, uma espécie de acelerador de partículas. O aparelho alcançou energia de 2,3 MeV, e o subsequente chegou a 300 MeV.
Os estudos avançaram com a radiação sincrotron, um tipo de radiação que se move a velocidade quase igual a da luz, descoberta pela General Eletric em 1947. O primeiro colisor de partículas foi o ADONE, criado pelo Instituto Nacional de Física Nuclear, na Itália, em 1968. Ele possuía um raio de energia de 1,5 GeV.
Foi o ADONE que conseguiu acelerar o elétron e o pósitron em direções opostas, conseguindo dobrar a energia dessa colisão. Mais tarde, o Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons, que pertencia à Organização Europeia Para a Pesquisa Nuclear (CERN), conseguiu alcançar colisões energéticas de 209 GeV, fazendo importantes inovações para a física de partículas.