A Importância Da Ciência De Base

English Version

 “O tempo nos dirá. Temos um início agora; os desenvolvimentos virão com o tempo.”

—Wilhelm Conrad Röntgen, The New Marvel in Photography (1896)

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As primeiras experiências de descargas elétricas feitas no vácuo (ou quase) foram feitas pelo alemão Heinrich Geissler (1814-1879), especialista em vácuo e vidro. Estudo esse, que chamou a atenção do físico britânico Michael Faraday. Faraday procurava estudar a relação entre a condução elétrica em um gás, com a pressão dentro da ampola. Faraday obtinha uma pequena luz proveniente da descarga elétrica no gás e verificou a existência de uma secção escura no tubo, hoje chamada de Faraday “Dark Space”.

    Faraday observou variações no espectro (cores) emitido a depender do gás utilizado e o tipo do eletrodo, o que viria a ser muito importante na espectrometria, permitindo a caracterização de materiais a partir da luz emitida. 

Faraday "Dark Space" no centro.

                                                                                                    

    Estudos posteriores pelo físico alemão Heinrich Geissler (1814-1879), os levaram a construir tubos com gás residual no seu interior dotados de elétrodos de fio de platina (ânodo e cátodo). Quando era aplicada uma tensão positiva entre ânodo e cátodo (cátodo frio), o tubo gerava uma luz a partir do gás ionizado. Geissler variou os níveis de tensão entre os eletrodos e observou os efeitos na luz emitida.

    Julius Plücker, que pesquisava juntamente com Geissler e Johann Hittorf, demonstrou que, ao aplicar tensões muito elevadas e utilizar cátodos frios, o gás se ioniza, e é possível observar a formação de um feixe de partículas que se move em linha reta.

    Em 1876, Eugen Goldstein (1850-1930) batiza os estranhos feixes de partículas por Raios Catódicos. Goldstein identifica que os raios eram emitidos perpendicularmente a uma superfície metálica e que transportavam energia. 

    Em 1890, Arthur Schuster (1851-1934) mostrou que os raios catódicos podiam ser desviados por um campo elétrico e William Crooks (1832-1919) mostrou que os raios podiam ser desviados por um campo magnético, focando seus estudos no comportamento dos espectros formados.

Raios catódicos sendo defletidos por um campo magnético como proposto por Krookes.

              

               

    Baseados nas pesquisas de Crookes, Heinrich Rudolf Hertz e a Philipp Eduard Anton von Lenard assistente de Hertz, deram passos importantes para os estudos do comportamento dos raios catódicos na época.

    Graças a esses pesquisadores, e a muitos outros, o conhecimento científico eventualmente levou à tubo de Crookes, que desempenhou um papel crucial no trabalho do físico alemão Wilhelm Conrad Röntgen vinte anos depois.

    Em 1895, Röntgen começou a trabalhar com o tubo de Crookes em seu pequeno laboratório localizado na atual universidade de ciências aplicadas de Würzburg. Como dito anteriormente, consistiam em tubos de vidro cuidadosamente esvaziados, em cujo interior, em extremidades opostas, colocavam-se duas pequenas lâminas. Essas lâminas eram ligadas aos polos de um gerador de alta tensão. Estabelecida a passagem de corrente, obtinha-se no tubo a emissão de radiação luminosa: era uma espécie de luminescência que parecia emanar do ar rarefeito que permanecia dentro do tubo. As experiências eram feitas em laboratórios escuros, o que permitia melhor análise das fracas radiações produzidas no tubo. 

Certo dia, com o objetivo de realizar certa experiência, Roentgen envolveu um tubo com um anteparo negro. Casualmente, sobre uma mesa próxima havia uma tela de papel impregnada de platinocianeto de bário em uma das faces. A cada descarga do tubo, a tela se iluminava com uma luz esverdeada. E a produção do fenômeno se verificava, quer quando a face impregnada estava voltada para o tubo, quer quando isso ocorria com a superfície oposta. 

    Röntgen chegou à conclusão de que a tela era atingida por uma radiação invisível, capaz de transpor o obstáculo representado pelo anteparo negro. Certamente deveria ser uma radiação "diferente," uma vez que o anteparo era opaco até em relação às radiações ultravioletas. 

    Durante as semanas sucessivas, Röntgen dedicou-se exclusivamente à identificação de outras propriedades da recém-descoberta radiação. Em vista da incerteza que nutria quanto à sua natureza, deu-lhe o nome de raios X. Pouco depois, Kolliker, professor em Würzburg, denominou-a raios Röntgen. 

    As experiências foram se intensificando. Evidentemente, a estranha radiação provinha do tubo de vácuo elevado. Röntgen pensou então em colocar um livro entre o anteparo e a fonte de radiação. Com surpresa, verificou que o objeto projetava no anteparo apenas uma sombra leve, indício de que os raios X conseguiam atravessá-lo.

    Depois, experimentou colocar como obstáculo, sua propria mão: esta também mostrou-se transparente, com exceção dos ossos, que ressaltaram na sombra. Finalmente, tentou interpor uma chapa fotográfica, que ficou impressionada mas revelou a presença dos dedos do experimentador, que a segurava por uma das pontas. Esta sombra também era diferente da projetada pela luz comum: era como se os dedos fossem, ao menos em parte, transparentes. 

    Em 22 de dezembro de 1895, Roentgen obteve a primeira chapa radiográfica da história: a mão de sua mulher. 

Raio X da mão da esposa de Röntgen.

                                              

    A fotografia obtida confirmou tratar-se de uma nova forma de radiação, que apresentava a propriedade de atravessar os corpos opacos e que só podia ser detida por substâncias de elevada massa atômica (chumbo e platina, por exemplo).

    Atualmente, devido à disseminação da tecnologia médica e aos diferentes níveis de assistência à saúde entre os países, é provável que centenas de milhares de raios X sejam realizados mundialmente a cada dia. Em algumas estimativas, o número global pode ultrapassar 1 milhão de exames de raios X por dia.

   Há muitas histórias semelhantes à mencionada acima — descobertas revolucionárias como os raios X, que se tornaram possíveis graças a uma longa linhagem de 'agricultores' científicos que cultivaram o campo do conhecimento, deixando, a cada geração, o terreno preparado para a próxima colher os frutos.

    Como afirmou Isaac Newton em uma de suas cartas a Robert Hooke:

"Se vi mais longe, foi por estar sobre os ombros de gigantes."

    As ciências básicas são responsáveis por explorar e expandir as fronteiras do conhecimento científico. Em função de sua natureza, elas buscam aprofundar nossa compreensão sobre os fenômenos naturais, a matemática e as ciências humanas. Além disso, geram descobertas que abrem novas possibilidades e métodos para o estudo da natureza e da sociedade, ao mesmo tempo em que promovem a aplicação prática desses conhecimentos. Esse processo, por sua vez, contribui para o enriquecimento educacional, cultural e intelectual da humanidade, fornecendo a base científica essencial para diversas atividades humanas.