Por Lavínia Lopes de Figueiredo, participante do grupo de Pesquisa Meninas Cientistas da Casa da Ciência e da Cultura, com orientação do professor Doutor Delton Mendes Francelino, Coordenador da Casa da Ciência e Cultura de Barbacena e Diretor do Museu de Ciências Naturais Itinerante de Minas Gerais. site: https://casadacienciaedacultura.com.br/
Dentre todos os mistérios que regem a nossa existência e o nosso conhecimento sobre o Universo, há um que consegue surpreender todos cientistas há anos, devido à sua peculiar existência: o número 1/137, ou, em linguagem técnica, a “Constante de Estrutura Fina”, também chamada de “Constante Alfa”. Vem com a gente, pois hoje explicaremos tudo o que sabemos sobre ela!
Essa constante é uma das mais importantes da Física, uma vez que é capaz de definir a magnitude da força eletromagnética, sendo responsável, assim, pela capacidade de repulsão e atração de um elétron, a carga negativa, com o seu núcleo, ou seja, os prótons, a carga positiva.
Essa equação conta ainda com muitas peculiaridades: uma delas é a sua grandeza. Apesar de possuir duas constantes dimensionais, a de Planck, definida por ℏ e a da velocidade da luz no vácuo, representada por c, essa constante é uma grandeza adimensional, o que significa que seu valor não pode ser medido pelo Sistema de Unidades de Medidas. Em resumo, seu resultado não possui nem unidade nem dimensão, sendo assim, um número puro. Muito interessante, não é?
Mas, por que “Estrutura Fina”? Esse nome se dá pela sua descoberta. Cientistas, ao observarem as linhas de emissão de fótons, que ocorrem quando um elétron passa de um nível de energia para outro, utilizaram o hidrogênio, pois, por estar dentro do espectro de luz, tornava mais fácil a conclusão do experimento.
Imagem das linhas de emissão de fótons do hidrogênio: https://www.researchgate.net/figure/Figura-4-linhas-de-absorcao-e-emissao-do-hidrogenio-Disponivel-em_fig2_312488035
Durante esse processo, contudo, conforme os equipamentos utilizados ficavam mais sensíveis, mais se era possível observar as linhas de emissão. Com isso, porém, uma “estranheza” foi detectada: aquelas linhas que antes pareciam ser apenas uma, se provaram ser duas linhas de emissão diferentes. O motivo para este acontecimento permaneceu um mistério até 1916, quando o cientista Arnold Sommerfeld conseguiu, após muito estudo, explicar o seu motivo, afirmando que estas duas linhas representavam os níveis de energia e nomeou o espaço entre elas de “Estrutura Fina”. Sommerfeld também descobriu que esta estrutura era sempre múltipla da, então nomeada, “Constante de Estrutura Fina”, ou então, do número 1/137.
O número resultante desta constante é considerado por muitos físicos“ mágico”, uma vez que é o responsável pela existência de boa parte do que hoje conhecemos, inclusive da vida. O professor de astrofísica Paul M. Sutter, afirmou que se o número fosse um pouco maior, a atração e repulsão entre o elétron e o núcleo seria tão grande que o átomo não conseguiria fazer ligações atômicas, em contrapartida, caso este número fosse um pouco menor, o elétron se desvencilharia de seu núcleo.
Desde sua descoberta, muitos foram os Físicos que tentaram compreender o por que do número 1/137 estar presente em todos os lugares. Wolfgang Pauli, um físico, que passou grande parte de sua vida estudando a constante, disse que, quando morresse, perguntaria ao diabo o que aquele número significava, ironicamente, o número do último quarto de hospital em que ficou antes de morrer de câncer no pâncreas foi o 137, como se realmente o número fosse onipresente. Seria uma coincidência? Assim como ele, nenhum dos que pesquisaram sobre o número descobriram o seu porquê e, por isso, até os dias atuais, apesar de sua importância, ele continua sendo um grande mistério.
Apesar de tudo isso, a sua importância para a Física quântica e de partículas é inestimável, sendo considerada uma das chaves para finalmente descobrirem todo o desconhecido que rege a nossa existência. Estudos ainda são conduzidos, recentemente,por exemplo, conseguiram chegar ao resultado da constante com uma precisão ainda maior, o valor atingido foi de 1/137,03599920611.
Referências
“Quantum de um ângulo revela constante fundamental do Universo” https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=quantum-angulo-revela-constante-fundamental-universo&id=010130221216
https://youtu.be/S_RdjVvy-WY
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