TEORIA QUÂNTICA E AS VARIÁVEIS OCULTAS

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1 TEORIA QUÂNTICA E AS VARIÁVEIS OCULTAS A FÍSICA QUÂNTICA NASCEU DE ENGANOS INICIAIS DETERMINANTES PARA A DESCONEXÃO DA TEORIA COM A REALIDADE ATÔMICA. LUIZ CARLOS DE ALMEIDA 01

2 Dedico este livro, às pessoas que buscam entender o Universo, àquelas que admitem mudanças e, principalmente, àquelas que eu amo.

3 PREFÁCIO Este estudo nasceu da minha crença na coerência de um Modelo Atômico em que os fenômenos físicos pudessem ser entendidos e explicados dentro dos conceitos de realidade, localidade e causalidade, com formulações matemáticas, sem recorrências a resoluções empíricas e interpretações com bases físicas especulativas e por vezes fictícias. Baseado nesta compreensão, ao tentar explicar as emissões espectrais do hidrogênio, o resultado foi surpreendente, pois, acabei chegando às representações matemáticas e físicas das fórmulas empíricas de Johann Balmer e Johannes Rydberg e a partir destas determinações, muitas outras foram possíveis de serem visualizadas, sem o impedimento do entendimento vigente, já que para ocorrer os resultados encontrados, o próprio Modelo Atômico Padrão teria que estar incorreto. Desta forma, acabei compreendendo, que na Teoria Atômica atual há erros interpretativos e matemáticos iniciais que influenciaram e, ainda, influenciam a nossa compreensão do átomo ao Universo. 3

4 ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO. 08. TEORIA ATÔMICA História breve. 3. CONSIDERAÇÕES INCIAIS SOBRE AS INCONSITÊNCIAS DO MODELO PADRÃO A causa da inviabilidade de explicações das emissões por Teorias clássicas; 3.. Interpretações forçadas das emissões para validar o Modelo Atômico Padrão. 4. O MODELO ATÔMICO PADRÃO E A TEORIA DAS VARIÁVEIS OCULTAS Interpretações que levaram ao aparecimento da Física Quântica; 4.. Contraposição às interpretações teóricas dos resultados experimentais. 5. PROPOSTA PARA UM NOVO MODELO ATÔMICO As Constantes e o empirismo da Teoria Atômica Atual; 5.. Premissa inicial para o Modelo Atômico proposto; 5.3. A matéria e antimatéria na formação Atômica; 5.4. Força magnética de atração entre o elétron e o posítron; 5.5. Força magnética de união nuclear; 5.6. A Manutenção da Simetria da Paridade; 5.7. Detecção de matérias estranhas, em raios cósmicos. 6. TEORIAS DE GAUGE E O MODELO PROPOSTO Os mediadores de forças representadas pelos bósons de calibre; 6.. As quatro forças fundamentais da natureza e o Modelo Atômico proposto. 7. TEORIA DOS CAMPOS DA FÍSICA QUÂNTICA E O MODELO PROPOSTO Análise da Teoria da Eletrodinâmica Quântica e da Cronodinâmica Quântica. 8. INTERPRETAÇÕES DE INTERAÇÕES DAS RADIAÇÕES E O MODELO PROPOSTO Alterações no entendimento da propagação, reflexão e absorção das radiações; 8.. Efeito fotoelétrico interpretado segundo o Modelo proposto. 9. RELAÇÕES ENTRE TEMPERATURA E ENERGIA CINÉTICA DAS RADIAÇÕES ELTROMAGNÉTICAS A catástrofe do ultravioleta; 9.. Determinação física e matemática da Constante de Dispersão e da Lei de Wien; 9.3. Determinação da Temperatura da radiação pela frequência; 9.4. Determinação da frequência e da energia cinética pela temperatura da radiação; 9.5. Determinação física e matemática da equação da energia espectral de Max Planck; 9.6. Relação entre a energia cinética por Kelvin e a Constante de Boltzmann; 4

5 9.7. Equação da energia espectral com introdução da Constante de Dispersão de Wien; 9.8. Determinação da energia espectral em função somente da temperatura; 9.9. Determinação da energia espectral em função somente da frequência; 10. O EXPERIMENTO DE FRANCK E HERTZ SOB A ÓTICA DO MODELO ATÔMICO PROPOSTO EMISSÕES ESPECTRAIS E O MODELO ATÔMICO DE NIELS BOHR Determinação matemática e física da Fórmula empírica de Johann Balmer; 11.. Determinação matemática e física da Fórmula empírica de Johannes Rydberg; 1. CONTRAPOSIÇÃO À TEORIA DE NIELS BOHR E À TEORIA DE LOUIS DE BROGLIE CRÍTICAS À EQUAÇÃO E AO SIGNIFICADO FÍSICO DA CONSTANTE DA ESTRUTURA FINA CONTRAPOSIÇÃO À EQUIVALÊNCIA ENTRE MASSA E ENERGIA Teoria da Relatividade Especial de Albert Einstein; 14.. Considerações sobre a equivalência entre massa e energia na Teoria de Einstein; A dilatação de massa; Conclusões sobre a equivalência energia e matéria; A origem da energia de impulsão das radiações eletromagnéticas; Velocidade das radiações eletromagnéticas e suas energias cinéticas. 15. DETERMINAÇÃO MATEMÁTICA E FÍSICA DA CONSTANTE DE PLANCK DETERMINAÇÃO DA MASSA DAS RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS Fórmula da relação da Energia Cinética e a massa da radiação; 16.. A constância da velocidade das radiações eletromagnéticas; Características espaciais das radiações eletromagnéticas. 17. CARACTERÍSTICAS ELEMENTARES DOS ELÉTRONS A carga do elétron e a sua energia cinética por giro; 17.. Interpretação do Experimento de Millikan na determinação da carga do elétron; Determinação da Frequência dos elétrons; Determinação dos comprimentos de ondas dos elétrons; Determinação física e matemática da Constante de Coulomb; Determinação do tempo de giro por segundo dos elétrons; Inconsistências das equações de Niels Bohr e da Teoria de Louis de Broglie; Consequências dessas inconsistências para a Teoria Quântica e a Quântica Ondulatória; A influência do Princípio da Incerteza no suposto colapso da onda; Contraposição á superposição de estados e ao colapso da onda; Ideias que estabeleceram o suposto Princípio da Incerteza; Princípio da complementariedade e o Modelo proposto; Interpretação do Experimento da fenda dupla para radiações e elétrons; Construções filosóficas baseadas em erros teóricos iniciais da Teoria Atômica atual; Inconsistências da Equação de onda de Erwin Schroedinger; As características das substâncias magnéticas e o paradoxo da dualidade; 5

6 A estabilidade dos elétrons orbitais. 18. OS SABORES DOS NEUTRINOS DESINTEGRAÇÕES NUCLEARES SOB A ÓTICA DO MODELO PROPOSTO Processo Urca de emissão de neutrinos; 19.. Contraposição ao Bremsstrahlung na produção de Raios-X. 0. FUSÕES NUCLEARES SOB A ÓTICA DO MODELO PROPOSTO Fusões Nucleares na cadeia PP-I solar; 0.. Sono fusão produzida em sonoluminescência; 0.3. Interpretação da sonoluminescência baseada no Modelo Proposto. 1. FUSÔES NUCLEARES A FRIO SOB A ÓTICA DO MODELO ATÔMICO PROPOSTO Transmutação de um elemento químico em outro; 1.. Análise do Processo físico-químico da Transmutação; 1.3. Os resultados da fusão a frio e as Barreiras da Física Teórica atual; 1.4. A ação da Barreira de Coulomb na fusão a frio.. CONTRAPOSIÇÃO À TEORIA DA RELATIVIDADE GERAL Einstein e o espaço tempo;.. A Origem da energia escura;.3. A energia escura produzindo a força de gravidade. 3. FENÕMEMOS FÍSICOS E A ENERGIA ESCURA O MODELO ATÔMICO E O UNIVERSO Mudando o entendimento do átomo muda o entendimento do Universo; 4.. O Colapso Gravitacional evitado pela energia escura; 4.3. Contraposição à expansão do Universo; 4.4. O Desvio para o vermelho; 4.5. Mudança de interpretação do desvio para o vermelho. 5. DETERMINAÇÃO MATEMÁTICA DA FÓRMULA DA LEI DE HUBBLE Determinação Matemática da Fórmula empírica da Lei de Hubble; 5.. O que representa a Equação e a Constante de Hubble; 5.3. Interpretação para a Lei de Hubble; 5.4. Conclusões matemáticas sobre a Lei de Hubble; 5.5. Conclusões Físicas sobre a Lei de Hubble; 5.6. Críticas ao Efeito Doppler Relativístico; 5.7. Contraposição ao Efeito Doppler das radiações e ao Efeito Doppler Relativístico; 5.8. Adequação do valor e da unidade de medida da Constante de Hubble; 5.9. Consequências para a idade do Universo e para a teoria do Big Bang. 6. DETERMINAÇÃO DA PERDA DE ENERGIA NA PROPAGAÇÃO DA RADIAÇÃO PELO ESPAÇO Relação entre a energia perdida e a temperatura; 6.. Determinação matemática do aumento do comprimento de onda por Megaparsec; 6

7 6.3. Determinação da perda de frequência por Megaparsec; 6.4. Considerações sobre o desvio para o vermelho produzido pela perda de Energia Cinética das radiações nas suas interações com a energia escura. 7. RADIAÇÃO CÓSMICA DE FUNDO (RCF) Críticas à interpretação sobre a suposta Radiação Cósmica de Fundo; 7.. Contraposição à determinação da R.C.F. ser decorrente de uma explosão inicial. 8. ATIVIDADE SOLAR E SUAS INFLUÊNCIAS SOBRE A TERRA Formação do campo magnético terrestre; 8.. O magnetismo e o equilíbrio térmico terrestre; 8.3. Reversões do campo magnético; 8.4. A energia escura e o campo magnético; 8.5. Aurora Boreal e Austral; 8.6. Tempestades solares e suas influências nos fenômenos terrestres; 8.7. A influência das radiações solares na Camada de ozônio. 9. O NASCIMENTO DAS ESTRELAS NA VISÃO DO MODELO PROPOSTO BIBLIOGRAFIA

8 INTRODUÇÃO A ciência caminha cada vez mais para decifrar o Universo, fazendo-nos entender cada vez mais as suas particularidades, porém, conjecturas científicas baseadas em teorias que, por ventura, estiverem equivocadas ou mal interpretadas, poderiam dar como resultado, uma compreensão do Universo ao sabor dessas conjecturas. Ocorrendo mudanças no entendimento da composição nuclear será necessário mudar completamente vários paradigmas estabelecidos. Será apresentada uma compreensão nuclear diferente do entendimento do Modelo Atômico Padrão e no desenvolver das interpretações de vários eventos, será mostrado que muitas questões tomadas como complexas, passam a apresentar explicações simples e concretas. Será mostrado, também, que a partir desse novo entendimento do núcleo atômico, os fenômenos físicos passam a apresentar uma interpretação lógica em detrimento de algumas interpretações que acabam levando alguns eventos físicos a serem compreendidos como acontecimentos puramente quânticos, por não terem determinações físicas e ou matemáticas. Muitos esforços científicos alcançaram êxitos, criando princípios que nos faziam entender do átomo ao universo. Além desta constante busca pela verdade, a ciência conseguia cada vez mais sucesso, chegando a se acreditar, que tudo já possuía uma explicação física plausível. Vários experimentos foram explicados a partir de fenômenos relacionados com a eletrosfera e, assim, o núcleo atômico ficou em um segundo plano, não sendo considerado como responsável por muitos desses fenômenos físicos. Não foi somente o núcleo atômico que ficou afastado do teatro universal, pois, o que dizer do posítron, a antimatéria, que por não aparecer muito, foi considerada desaparecida, sucumbida pela prevalência da matéria sobre ela. Outros atores, o neutrino e o antineutrino, pequenos notáveis neste processo fundamental de formação do Universo, por possuírem uma relação discreta com a matéria, também, não tiveram sua importância reconhecida. Neste trabalho será apresentada uma nova visão, com explicações baseadas em um novo Modelo Atômico, na tentativa de quantificar a importância dos atores formadores do átomo e, a partir desta nova interpretação, tentar estabelecer um novo entendimento do Universo. 8

9 TEORIA ATÔMICA Luiz Carlos de Almeida História breve: O primeiro modelo atômico foi apresentado por J. J. Thomson (*1856/+1940). O modelo é conhecido como o do "pudim de ameixas". O átomo é constituído por um núcleo positivo no qual se acham incrustados os elétrons. J. J. Thomson é um dos principais físicos do período de transição entre a Física Clássica do Século XIX e a Física Moderna do Século XX. Foi o fundador da Escola Eletrônica de Cambridge e dirigiu o Laboratório de Física dessa Universidade até 1918, sendo substituído por seu assistente Rutherford. Dividiu com Lorenz a honra de haver iniciado o estudo do elétron, um dos capítulos da física de maior importância no início do século, tendo recebido por seus trabalhos o Prêmio Nobel em Por intermédio da utilização de campos elétricos e magnéticos, determinou a relação entre a carga e a massa das partículas constituintes dos raios catódicos e identificou que eram feixes de elétrons. Robert A. Millikan, físico americano, professor da Universidade de Chicago, trabalhou durante nove anos ( ) na determinação da carga do elétron na sua célebre experiência da gota de óleo. Teve também grande importância para o desenvolvimento da física atômica, as descobertas dos raios-x e da radioatividade. Roentgen, em 1895, descobriu um tipo de radiação que atravessava corpos opacos, apesar de serem absorvidos em parte por eles. Esses raios têm a propriedade de excitar substâncias fosforescentes e fluorescentes, impressionam placas fotográficas e aumentam a condutividade elétrica do ar que atravessam. Como eram de natureza desconhecida, foram denominados de radiação-x ou raios-x. H. Poincarré apresentou, em 1896, na Academia de Ciências de Paris e na "Revue Génerale des Sciences" os resultados desses estudos. Henri Becquerel (*185/+1908), entusiasmado com a apresentação de Poincarré intensificou seus estudos sobre materiais fosforescentes e fluorescentes. Nos seus trabalhos, Becquerel, no mesmo ano de 1896, estabeleceu que, os sais de urânio emitem radiações análogas às dos raios-x e que impressionavam chapas fotográficas. Quase trinta anos antes (1867), Niepce de Saint Victor descobriu que radiações emitidas por um sal de urânio impressionavam uma chapa fotográfica. Infelizmente, os conhecimentos científicos da época não permitiram tirar maiores proveitos da descoberta. Os raios de Becquerel foram estudados, também, por Kelvin, Beattle, Smoluchwski, Elster, Geitel, Schmidt e o célebre casal Curie (Pierre Curie - *1859/+1906, e Maria Slodowska Curie - *1867/+1934). Em 1898, Madame Curie, em Paris, descobriu, ao mesmo tempo, que Schmidt na Alemanha, que entre os elementos conhecidos, o Tório apresentava características radioativas do urânio. O casal Curie já explicava a radioatividade como uma propriedade atômica. Ajudados por Bemont, separaram quimicamente vários elementos radioativos e descobriu, em 18 de julho de 1898, o Polônio, nome que foi dado em homenagem à pátria de Maria Slodowska Curie. O rádio foi descoberto por Madame Curie em 1910, após longo trabalho, já que, para extrair um grama do elemento, teve que tratar aproximadamente 10 toneladas de mineral. No estudo da radioatividade natural, verificou-se a existência de três tipos de radiação: 9

10 1. Raios ou partículas alfas Partículas positivas são desviadas em um campo magnético em sentido contrário dos raios catódicos. Foi Rutherford, em 1903, que determinou o seu desvio através de um campo elétrico ou um campo magnético, e que as partículas alfa constituem núcleos de hélio. A interpretação da desintegração alfa foi realizada por George Gamow em 197 utilizando a teoria do efeito túnel;. Raios ou partículas betas São mais penetrantes que as partículas alfa. São elétrons ou posítrons, e foram estudados inicialmente por Giesel, Meyer, Schweidler, Becquerel, Kaufmann e Bragg. O estudo da desintegração beta, um dos trabalhos mais importante da física nuclear, foi realizado por Fermi em 1934; 3. Raios gama São radiações eletromagnéticas emitidas pelo núcleo. Inicialmente foram confundidas com os Raios-X, Rutherford verificou que eram radiações eletromagnéticas, pois não sofriam desvio ao atravessar campos elétricos ou magnéticos e não apresentavam massa de repouso. Ernest Rutherford estabeleceu o modelo atual de átomo. Sua experiência, para a determinação do modelo de átomo, em conformidade com o modelo J.J Thomson, constituiu um dos capítulos mais interessantes da física nuclear. Foi realizada em 1911, utilizando o espalhamento de partículas alfa por núcleos pesados, resultados dos desvios das trajetórias, as partículas alfa permitiram o estabelecimento de seu Modelo Atômico, que é análogo ao nosso sistema planetário. O núcleo central é positivo; e em torno dele gravitam partículas negativas: os elétrons. Entre 1913 e 1915, Niels Bohr, em Copenhague, estudando o problema da estabilidade do átomo de Rutherford, estabeleceu uma teoria na qual havia a aplicação de hipóteses quânticas no movimento dos elétrons. Ficaram célebres, em Ciência, os postulados de Bohr relativos às órbitas eletrônicas. O átomo de Bohr apresentou uma perfeita aplicação ao estudo da espectroscopia atômica de núcleos semelhantes ao hidrogênio. Os enunciados dos postulados de Bohr: 1. Um sistema atômico possui um número de estados (órbitas) nos quais os elétrons não emitem radiação. São chamados de estados estacionários do sistema, isto é, a energia permanece constante. (Este primeiro postulado contraria as leis da eletrodinâmica clássica);. Qualquer emissão ou absorção de radiação deve corresponder a uma transição entre dois estados estacionários. A variação de energia entre dois estados estacionários é um número inteiro de quanta; 3. Princípio da Correspondência: no limite de grandes órbitas e altas energias, os resultados quânticos devem coincidir com os resultados clássicos. 10

11 Em 1901 Max Planck apresentou a ideia original de quantização da energia, no estudo da radiação do corpo negro. A mecânica quântica ou mecânica ondulatória começou a ser estruturada por Louis de Broglie, em 194, com o seu postulado que resolvia o problema da dualidade onda/corpúsculo: A toda onda está associada um corpúsculo e a todo corpúsculo está associada uma onda. A mecânica ondulatória deve seu desenvolvimento a Schroedinger (196) e a Heisemberg, com a mecânica das matrizes (195). A mecânica quântica e a Teoria da Relatividade de Albert Einstein (1905) constituem poderosas ferramentas para o desenvolvimento da microfísica, tanto no campo da física atômica como da física nuclear. O problema da constituição do núcleo foi um dos capítulos mais importantes e difíceis da física nuclear. Em 1916, Prout sugeriu, como Dalton, que todos os pesos atômicos deveriam ser números inteiros. Como o hidrogênio era o átomo mais leve, os átomos deveriam ser constituídos de átomos de hidrogênio. Posteriormente, como na radioatividade natural, verificou-se a saída de partículas negativas (elétrons) do núcleo, e foi estabelecida uma hipótese da constituição do núcleo por prótons e elétrons. A primeira desintegração artificial foi obtida por Rutherford, em 1919, bombardeando átomos de nitrogênio com partículas alfa. Verificou Rutherford que havia a produção de oxigênio 17 e a saída de um próton. Rutherford propôs a existência, no núcleo, de uma partícula neutra, composta de um próton e um elétron à qual deu o nome de nêutron. Em virtude de problemas relacionados às conservações de momento angular intrínseco e energia, foi proposta a existência de novas partículas: o neutrino e o antineutrino. Rutherford propôs: Nêutron = próton + elétron + antineutrino. Próton = nêutron + posítron + um neutrino. Determinou-se posteriormente, por razões quânticas a impossibilidade da existência de elétrons no interior do núcleo. O neutrino e o antineutrino foram evidenciados por R. Davis, em 1955, e Cowan, Reines, Harrison, Kruse e McGuire, em O posítron foi imaginado por Dirac na resolução da sua equação relativa ao estudo do momento angular intrínseco do elétron (Spin). O posítron foi determinado, experimentalmente, em 193, por Anderson, no estudo de radiação cósmica. 11

12 CONSIDERAÇÕES INCIAIS SOBRE AS INCONSITÊNCIAS DO MODELO ATÔMICO PADRÃO Discussões sobre a inviabilidade das emissões das radiações beta explicadas por teorias clássicas, assumindo-se como correto o Modelo Atômico Padrão: Um experimento matemático executado na época dos estudos para a determinação do Modelo Atômico Padrão provou que não era possível ter elétrons no núcleo e assim foi determinada posteriormente, a impossibilidade da existência de elétrons no interior do núcleo pelas já referidas razões quânticas. Não foi pensado que o elétron seria parte integrante, da formação do próton ou do nêutron, mas existindo, independentemente, no núcleo. Também, não foi levado em consideração que os elementos químicos existentes, não surgiram na terra e sim em estrelas, e que a elevada força gravitacional responsável pela formação do átomo, não se encontrava na terra. Por essas questões, desde esta época, exceto pela proposta inicial de Ernest Rutherford, não mais foi levada em consideração a existência de elétrons (matéria) e posítrons (antimatéria) na formação do próton e do nêutron. Dentro do entendimento do Modelo Atômico Padrão, que possui um núcleo atômico constituído por prótons e nêutrons e estes constituídos por Quarks, seriam impossíveis explicações clássicas, para o núcleo emitir um elétron e um antineutrino, no caso da desintegração Beta( ) e emitir um posítron e um neutrino, no caso da desintegração Beta (+). Problemas do Modelo Atômico Padrão: Das confirmações científicas a respeito dos eventos, em relação ás radiações beta, onde, um próton emitindo um elétron e um antineutrino, transformando-se em um nêutron (radiação Beta ( ) ) e um nêutron emitindo um posítron e um neutrino, transformando-se em um próton (radiação Beta (+) ), surgem os maiores problemas do Modelo Padrão: 1. Explicar a emissão de um elétron (carga negativa) de um próton (carga positiva) e de um antineutrino - que ocorre na emissão da radiação Beta ( ) ;. Explicar a emissão da antimatéria (o posítron) pela matéria e de um neutrino que ocorre na emissão da radiação Beta (+) ; 3. Explicar porque são emitidas radiações gama ) (y em conjunto com as emissões beta. 1

13 Teorias que estabelecem interpretações forçadas das emissões radioativas para validar o Modelo Padrão: Posteriormente, na solução destes problemas, criados pelo Modelo Atômico Padrão, foram formuladas as Teorias de Gauge, que tentam justificar e explicar essas desintegrações por meio de mediadores de força, os chamados bósons de calibre. Estes bósons de calibre seriam os mediadores responsáveis pela emissão de uma carga negativa de um núcleo positivo, pela emissão da antimatéria da matéria, como também, pela emissão de partículas neutras, o neutrino e o antineutrino. Essa Teoria foi aceita, pois, conseguia-se, assim, validar o Modelo Padrão, mas mesmo com esta validação, vários eventos, ainda ficaram sem uma explicação satisfatória e foram necessárias várias Teorias para adequar os resultados destes eventos com as predições desse modelo, porém, muitos eventos não possuem uma Teoria para explicá-los e passam a serem considerados acontecimentos quânticos nas suas essências, deixando, assim, o mundo microscópico com uma realidade diferente aparentemente do mundo macroscópico. 13

14 O MODELO ATÔMICO PADRÃO E A TEORIA DAS VARIÁVEIS OCULTAS Segundo Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen (EPR), a natureza estatística da Mecânica Quântica era consequência de uma descrição incompleta da realidade ou com interpretações equivocadas. Paradigma atual: Um número muito pequeno de físicos acredita que o realismo local é correto e que a mecânica quântica esteja em última instância incorreta. Segundo a maioria dos físicos a teoria do Universo não é uma teoria de variáveis ocultas e as partículas não têm quaisquer informações que não estejam presentes na sua descrição feita pela Mecânica Quântica. Como resultado de desenvolvimentos teóricos e experimentais seguintes ao trabalho original da EPR, os cientistas passaram a tratar esse trabalho original como o Paradoxo EPR (Einstein, Podolsky e Rosen). A maioria dos físicos atuais concorda que esse paradoxo EPR é um exemplo de como a Mecânica Quântica viola o ponto de vista esperado na Física Clássica, e não como uma indicação de que ela seja falha e sim inaplicável ao meio. Apesar de ter sua estrutura formal basicamente pronta desde a década de 1930, a interpretação da Mecânica Quântica foi objeto de estudos por várias décadas. O principal problema estudado é a medida em Mecânica Quântica e sua relação com a não localidade e causalidade. Em 1935, Einstein, Podolski e Rosen publicaram a teoria das variáveis ocultas, mostrando uma aparente contradição entre localidade e o processo de medida em Mecânica Quântica. Nos anos 60, J. S. Bell publicou uma série de relações que seriam respeitadas caso a localidade, ou pelo menos, como a entendemos classicamente, ainda persistisse em sistemas quânticos. Tais condições são chamadas desigualdades de Bell e foram testadas experimentalmente por A. Aspect, P. Grangier, J. Dalibard em favor da Mecânica Quântica. Esta interpretação ainda causa desconforto entre vários físicos, no entanto, a grande parte da comunidade física, aceita que estados correlacionados podem violar causalidade. Interpretações que levaram o aparecimento da Física Quântica: A revisão radical do conceito de realidade foi fundamentada em explicações teóricas para resultados experimentais que não podiam ser descritos pela Teoria Clássica, que incluem: 14

15 Espectro de Radiação do corpo negro, resolvido por Max Planck com a proposição da quantização da energia. Explicação do experimento da dupla fenda, no qual elétrons produzem um padrão de interferência condizente com o comportamento ondular. Explicação por Albert Einstein do efeito fotoelétrico descoberto por Heinrich Rudolf Hertz, onde propõe que a luz também se propaga em quanta (pacotes de energia definida), os chamados fótons; O Efeito Compton, no qual se propõe que os fótons podem se comportar como partículas, quando sua energia for grande o bastante; A questão do calor específico de sólidos em baixas temperaturas, cuja discrepância foi explicada pelas Teorias de Einstein e de Debye, baseadas na equipartição de energia segundo a interpretação quantizada de Planck; A absorção ressonante e discreta de energia por gases, provada no experimento de Franck e Hertz quando submetidos a certos valores de diferença de potencial elétrico; A explicação da estabilidade atômica e da natureza discreta das raias espectrais, graças ao Modelo do Átomo de Bohr, que postulava a quantização dos níveis de energia do átomo. Contraposição às interpretações teóricas dos resultados experimentais: Mudança na concepção do Modelo Atômico Padrão permite que muitos desses experimentos sejam descritos plenamente pela Teoria Clássica e outros, também sejam, ao serem aplicadas correções necessárias ás interpretações desses eventos. Ao longo deste estudo, as explicações teóricas desses resultados experimentais, serão analisadas, considerando o Modelo Atômico proposto e, a partir dessas análises, serão apresentadas interpretações com demonstrações matemáticas, que se contrapõem às interpretações aceitas e basilares da Física Quântica. A mudança da composição nuclear modifica as interpretações dos acontecimentos quânticos e a Física Quântica passa a ser uma Teoria de Variáveis Ocultas: O fenômeno conhecido como entrelaçamento quântico mostra que medições realizadas em partes separadas de um sistema quântico influenciam-se mutuamente. Este efeito é atualmente conhecido como comportamento não local (estranheza quântica). As medidas realizadas em um sistema influenciam instantaneamente outros sistemas que estão entrelaçados com ele, e sugerem que alguma influência está se propagando instantaneamente entre os sistemas, apesar da separação entre eles, mas o entrelaçamento quântico não permite a transmissão de informação a uma velocidade superior à da 15

16 velocidade da luz, porque nenhuma informação útil pode ser transmitida desse modo. Isto produz alguns dos aspectos teóricos e filosóficos mais perturbadores da teoria, já que as correlações preditas pela Mecânica Quântica são inconsistentes com o princípio intuitivo do realismo local, onde, cada partícula deve ter um estado bem definido, sem que seja necessário fazer referência a outros sistemas distantes. Os diferentes enfoques sobre o que está acontecendo no processo do entrelaçamento quântico dão origem ao entendimento da maioria dos cientistas que o realismo local não acontece na Mecânica Quântica e que este fato não é consequência de uma descrição incompleta da realidade ou interpretações equivocadas. Análise do comportamento à distância considerando o magnetismo intrínseco dos elétrons e dos posítrons em um novo Modelo Atômico: Nesta análise está sendo considerado um Modelo Atômico em que o próton e nêutron são aglomerados constituídos por centenas de elétrons e posítrons, unidos pelas forças magnéticas de atração entre esses elétrons e posítrons distribuídas vetorialmente entre todos os constituintes transformando-se na força de união que mantém a elevada coesão nuclear, onde, o nêutron possui a mesma quantidade de elétrons e posítrons e o próton possui 01 posítron a mais que o número de elétrons e que por este motivo é magneticamente positivo, atraindo 01 elétron que gira em busca de união magnética com este posítron a mais do próton. A ação entre elétrons e posítrons é magnética e a de elétrons com elétrons em movimento é magnética repulsiva e, também, repulsiva eletricamente, pois a partir do giro de uma partícula magnética, que é o caso do elétron, aparece o campo elétrico. Tomando como exemplo, um átomo de hélio-4, que possui um núcleo com 0 prótons, dois nêutrons e dois elétrons na camada K, os dois elétrons da eletrosfera obedecem ao princípio da exclusão de Pauli, se um está em spin horário no eixo (x), o outro estará em spin anti-horário no eixo (y) e vice versa. Este posítron a mais de cada próton exerce uma atração magnética positiva, bastante forte, em busca de se neutralizar magneticamente, pelo elétron com atração magnética negativa, também bastante forte. O posítron a mais de cada próton está contido no núcleo, fazendo com que o primeiro elétron correspondente gire ao redor do núcleo na tentativa de se unir ao posítron a mais de um dos prótons (pelo campo magnético). Gira em spin (horário ou anti-horário), podendo assumir qualquer um desses spins. Quando o primeiro spin é determinado, é criado um campo elétrico que determina que o segundo elétron, somente, poderá preencher a mesma camada com o spin possível pela ocorrência do spin do primeiro elétron (com spin contrário ao primeiro) e com orientação espacial perpendicular ao primeiro, girando, também, na tentativa de se unir ao posítron a mais do outro próton (campo magnético). Existem forças que impedem que estes elétrons se unam a estes posítrons a mais dos prótons, que será tratado no estudo sobre as raias espectrais. O movimento de translação do elétron ao redor do núcleo é produzido pelo movimento de spin que é determinado por interações com o posítron a mais do próton e a partir do primeiro, também com os elétrons já em seus locos. 16

17 O primeiro elétron poderá assumir qualquer movimento em seu próprio eixo (sentido horário ou sentido anti-horário), mas quando assume uma orientação orbital e um spin, ao próximo elétron, somente, será permitido assumir posicionamento e spin determinado pelo campo eletromagnético do primeiro elétron. Dessa forma, se o primeiro elétron estiver girando no eixo x, em spin horário, o próximo elétron irá girar no eixo y, desta camada eletrônica (camada K), em spin antihorário e vice versa. O Modelo Atômico atual é determinante para que o movimento de spin seja considerado como sendo uma característica intrínseca de cada partícula e não como resultado de interações eletromagnéticas entre os elétrons e os posítrons a mais de cada próton e entre os elétrons da eletrosfera. Por esta interpretação, não é que, ao ser determinado o spin do primeiro elétron, esta informação viaje a velocidade acima da velocidade da luz de uma maneira não local, influenciando o outro elétron, mas sim uma interpretação diferente devido à mudança de entendimento da formação do núcleo atômico, e as reais interações das forças nucleares, tanto magnéticas quanto elétricas. Outro fato importante a ser considerado é que mesmo em várias camadas eletrônicas preenchidas por numerosos elétrons como em elementos químicos com dezenas de prótons, esta relação de determinação à distância de comportamento de cada elétron será determinada a partir da determinação do spin do primeiro elétron, imediatamente. Isso mostra que a Mecânica Quântica baseia-se em resultados experimentais reais, interpretados sob a ótica de um Modelo Atômico incorreto, sendo, portanto, como predito por Einstein, Podolsky e Rosen (EPR), uma Teoria de Variáveis Ocultas. 17

18 PROPOSTA PARA UM NOVO MODELO ATÔMICO Proposta Inicial: Este trabalho parte da proposta para um Modelo Atômico, onde o núcleo é formado por prótons e nêutrons constituídos por elétrons e posítrons, formulada por Milton Mendes Machado (*199/+005), em seu trabalho intitulado: O-ÁTOMO, onde, o produto do decaimento beta (+) e beta (-) foi observado e cada uma das partículas que era emitida pelo núcleo foi considerada presente na formação desse núcleo atômico, quais sejam, o elétron, o posítron, o neutrino e o antineutrino. A partir desta proposta inicial foram analisados vários eventos físicos e com a evolução do entendimento está sendo apresentado este estudo. Considerando a proposta sobre a formação do núcleo atômico, foi novamente observado o que ocorria nos processos de desintegração nuclear, e por acreditar que, na simplicidade das explicações científicas, que conhecemos os maiores segredos do Universo, foi percebido que analisando o Modelo Atômico proposto se conseguiria explicar tais desintegrações e demais eventos, sem a necessidade de teorias complexas e distantes da realidade macroscópica. Da proposição do núcleo formado por prótons e nêutrons constituídos por elétrons e posítrons, este estudo parte para uma visão de interpretação de vários fenômenos, desde aqueles que já eram considerados interpretados corretamente, até outros que, ainda, não possuem explicações plausíveis. Avançou-se no entendimento do Modelo Atômico proposto, sendo adicionadas muitas variáveis, que proporcionaram interpretações que serão apresentadas no desenrolar dos temas tratados. As Constantes e o empirismo da Teoria Atual: Muitas constantes e fórmulas empíricas, tais como, a Constante de Dispersão de Wien, a Lei e a Fórmula de Max Planck, a Fórmula e a Constante de Balmer, a Fórmula e a Constante de Rydberg, a Constante da Estrutura fina, a Fórmula da Energia de Albert Einstein, a Constante de Coulomb, a Carga do elétron, a determinação da constância da velocidade das radiações eletromagnéticas, a Lei e a Constante de Hubble e outras, serão determinadas, matematicamente, com interpretações físicas diferentes, das aceitas atualmente. A falta de determinação matemática e as dificuldades de serem apresentadas explicações que pudessem ser aplicadas na época dos descobrimentos sobre a estrutura atômica, acabaram por induzirem o aparecimento da Mecânica Quântica. Neste trabalho, será mostrado que o problema está na própria concepção do Modelo Atômico Padrão, pois, as dificuldades encontradas, no final do século XIX e início do XX, de não se poder descrever muitos resultados experimentais pela física clássica, são 18

19 superadas com a apresentação de um Modelo Atômico em que os experimentos são interpretados com a utilização da Física Newtoniana. As estranhezas do mundo atômico passam a ter explicações físicas e matemáticas, lógicas e concretas, conforme será apresentado neste estudo. O mais importante, também, será o abandono do empirismo teórico dominante na maioria das fórmulas apresentadas para determinação dos resultados dos experimentos científicos, que por vezes não apresentam interpretações condizentes com a realidade dos eventos. O principal motivo para essas desconexões, entre os resultados e os fatos reais, é tais interpretações terem que se encaixarem ao Modelo Atômico Padrão. Nascendo deste descompasso, teorias que por vezes chegam aos resultados, mas, são incoerentes com os acontecimentos. Tanto para o mundo atômico quanto para o entendimento do Universo serão apresentadas soluções matemáticas consistentes com os resultados experimentais, demonstrando que as leis que regem o mundo atômico são as mesmas que regem o Universo. Esses enganos interpretativos provocaram um verdadeiro Efeito Borboleta na Física Contemporânea, além de influenciarem interpretações filosóficas inconsistentes, que se espalharam, por quase toda universalidade do conhecimento humano. Interpretações incorretas em níveis atômicos foram determinantes para interpretações incorretas sobre o Universo. Premissa inicial para o núcleo atômico no Modelo proposto: Os posítrons e os elétrons são as partículas formadoras dos prótons e nêutrons e os neutrinos provavelmente entrem na formação do núcleo atômico. Consequências determinadas a partir da concepção do Modelo Atômico proposto: 1. O elétron e o posítron são magneticamente complementares;. O elétron é constituído por uma substância magnética negativa e o posítron, por uma substância magnética positiva; 3. As substâncias magnéticas apresentam massa de densidade extremamente baixa; 4. O neutrino transforma a substância magnética negativa do elétron, potencializando sua matéria; 5. O antineutrino transforma a substância magnética positiva do posítron, potencializando sua matéria; 6. As radiações eletromagnéticas são formadas pela união da substância magnética do elétron e da substância magnética do posítron sem potencialização de massa; 7. Na união do elétron com o posítron, são produtos: a radiação e os potencializadores destacados das substâncias magnéticas, o neutrino e o antineutrino; 19

20 8. Como a radiação é formada pela união dessas substâncias magnéticas, apresentam a soma das massas da substância magnética negativa com a positiva. Como é matéria, apresentam volume (ocupam espaço); 9. As radiações perdem energia cinética, mas, não as substâncias magnéticas que a constituem, portanto, não são absorvidas. Não há absorção, pois, não é somente energia em movimento e sim um tipo de matéria com energia cinética; 10. A radiação eletromagnética não é produto da transformação da matéria em energia. A sua energia cinética é determinada pela atração magnética recíproca entre o elétron e posítron; 11. Como a radiação é matéria em movimento, suas interações obedecem à Lei da Energia Cinética de Isaac Newton. O processo de aniquilação e a dificuldade em aceitar a união entre elétrons e posítrons em uma estrutura nuclear estável: Para a existência de um Modelo Atômico, com o núcleo formado por prótons e nêutrons constituídos por elétrons e posítrons, um problema teria que ser superado, o processo de aniquilação, pois, quando em contato o elétron com o posítron ocorre a aniquilação da matéria com a antimatéria e torna-se difícil imaginar que a união entre elétrons e posítrons que não se aniquilam, esteja na formação dos prótons e dos nêutrons, e mais difícil ainda, imaginar que a união do posítron e do elétron produza como resultado todas as radiações eletromagnéticas e estas radiações produzam como resultado final, a energia escura. A radiação gama é produto da união entre um elétron e um posítron e a radiação possui uma massa não proporcional à existente no elétron e no posítron, antes da aniquilação, assim, os produtores, deste aumento de densidade da matéria (potencialização da matéria) do elétron e do posítron, teriam que ser, também, produto dessa união. Nesta linha de raciocínio é aceitável que existam partículas que sejam responsáveis pelo aumento da densidade de massa à substância magnética, tanto do elétron, como do posítron. O resultado desta união nos leva a perceber que o neutrino e o antineutrino são essas partículas. Analisando a radiação gama, da união de um elétron livre com um posítron livre, observa-se que ocorre a emissão radiação gama mais o neutrino do elétron e mais o antineutrino do posítron. Esta radiação recebe alta impulsão (energia cinética) proveniente da força de atração entre o elétron e o posítron. 0

21 Emissões: Produtos da interação elétron posítron: 1. Raio gama (y): O raio é formado pela união da substância magnética negativa do elétron com a substância magnética positiva do posítron e sua impulsão é produto das forças de atração do elétron pelo posítron e do posítron pelo elétron;. 01 neutrino do elétron e 01 antineutrino do posítron: partículas que potencializam a densidade da massa da substância magnética do elétron e do posítron, respectivamente, e como já se movimentam a velocidade da luz e com muita energia cinética ao redor do elétron e do posítron, são emitidos à metros por segundo e com muita energia cinética (a energia cinética do neutrino, do antineutrino, bem como da radiação eletromagnética são dependentes de suas frequências). Como ocorrem emissões de radiações eletromagnéticas pelo núcleo, é aceitável a proposta de um Modelo Atômico sendo formado por prótons e nêutrons constituídos de elétrons e posítrons (com os responsáveis pela potencialização da massa neutrinos e antineutrinos). As radiações eletromagnéticas de origem nuclear são produzidas, também, por interações entre elétrons e posítrons, contidos e estabilizados, formadores dos prótons e nêutrons. À medida que essas radiações se propagam, interagem com a matéria, perdendo energia cinética e, em consequência, perdendo frequência, passando por todo espectro das radiações eletromagnéticas. Os neutrinos e antineutrinos, também, interagem com a matéria, perdendo energia cinética por perda de frequência. 1

22 Uniões de elétrons com posítrons, na formação do próton e do nêutron, em que não ocorrem processos de aniquilação: A união, de elétrons e de posítrons, em que não ocorrem processos de aniquilação, é produzida pela força de gravidade estelar (futuras estrelas que nascerão em nebulosas), que é produto de compressão concêntrica da energia escura ao redor desta futura estrela. A elevada força de gravidade produz a formação dos elétrons e posítrons e faz com que fiquem unidos, formando o próton (com estrutura nuclear estabilizada pela distribuição das forças magnéticas de atração entre centenas de elétrons e centenas de posítrons). A partir da formação dos prótons inicia-se o processo de fusão nuclear (nasce uma estrela) onde serão produzidos os outros elementos químicos. Nessas fusões ocorrerão emissões de radiações que produzirão aquecimento, que acelerará o processo de fusão. Esta estabilização pela força magnética de união os mantém unidos, com elevada força de união, mesmo depois de tais estrelas transformam-se em planetas após atingirem a capacidade máxima de queima (esta capacidade depende do tamanho da estrela e determina o tamanho máximo nuclear que tais estrelas são capazes de produzir). Estes eventos serão tratados no estudo da energia escura, da força de gravidade e do nascimento das estrelas. A matéria e antimatéria na formação Nuclear: No processo de interação do posítron com o elétron (livres) há a formação de radiação eletromagnética e a liberação de um neutrino do elétron e de um antineutrino do posítron. A radiação, desse processo, possui elevadíssima energia cinética, impulsão esta, provocada pelas forças magnética de atração entre esse elétron e esse posítron. Baseado neste evento chamado de aniquilação de um posítron e um elétron observa-se que a radiação gama possui massa de baixíssima densidade e que ocorre a liberação do neutrino do elétron e do antineutrino do posítron. Isto mostra que alguma substância de baixíssima densidade de massa é constitutiva do elétron e alguma substância, de baixíssima densidade de massa, é constitutiva do posítron, que são potencializadas pelo neutrino no elétron e pelo antineutrino no posítron. Como o neutrino e o antineutrino são produtos deste processo fica evidente que o responsável pela potencialização de massa ao elétron (a transformação da substância magnética negativa com massa de baixíssima densidade do elétron em matéria normal) é o neutrino e o responsável pela potencialização de massa ao posítron (a transformação da substância magnética positiva com massa de baixíssima densidade do posítron em matéria normal) é o antineutrino. De agora em diante chamaremos a substância magnética do elétron, de substância magnética negativa e a substância magnética do posítron, de substância magnética positiva. Os neutrinos, pela teorização atual, apresentam pouca interação com a matéria.

23 Nas uniões entre elétrons e posítrons na formação do próton e do nêutron, teria que haver, também, as interações dos neutrinos e dos antineutrinos, potencializando massa aos elétrons e posítrons destes aglomerados. Para superar o problema da aniquilação, estas uniões teriam que ocorrer por uma força compressiva maior que as forças dos processos de aniquilação. A força que provoca esta compressão impeditiva do processo de aniquilação é a força gravitacional estelar, fazendo com que, após a formação dos elétrons e posítrons, os mesmos permaneçam juntos sem ocorrer o processo de aniquilação e, a partir daí, inicia-se a formação do próton. Esta força gravitacional faz com que a matéria e a antimatéria fiquem agrupadas, sem que se aniquilem, possibilitando que as forças magnéticas de atração entre os elétrons e posítrons possam ser distribuídas vetorialmente na estrutura, estabilizando a estrutura do núcleo atômico, funcionando como a força de União nuclear. A partir da formação de prótons, a formação de todos os elementos químicos que conhecemos. A força magnética de atração é a mesma, mas a força magnética de união é característica para cada elemento químico e é dependente do volume nuclear, pois, quanto maior o volume nuclear, menor a força de união, porque houve uma distribuição maior dos vetores das forças magnéticas de atração, entre vários elétrons e posítrons dos prótons, com elétrons e posítrons dos nêutrons, para a manutenção da coesão destes aglomerados no núcleo atômico. A relação volume atômico e a força magnética de união nuclear, em núcleos muito volumosos, pode ser bem tênue e alguns elementos químicos emitam de tempos em tempos radiações eletromagnéticas para se estabilizarem, pois, sendo baixa a força magnética de união, qualquer ganho de volume, por absorção de energia térmica, por exemplo, faz com que a força magnética de união não impeça processos de aniquilação entre elétrons e posítrons e em consequência vários processos de desintegração podem ocorrer, a partir dessas aniquilações, tais como: a saída do núcleo, de elétrons, posítrons, partículas alfa, prótons, nêutrons, neutrinos do elétron, antineutrinos do posítron, que saem do núcleo em forma de raios: gama, beta (+), beta (-), alfa, emissão de nêutrons, emissão de prótons, como pode ocorrer, também, a captura de elétrons das primeiras camadas eletrônicas para iniciar o processo de aniquilação e o desencadeamento de vários eventos de desintegração nuclear. O processo normal do encontro do elétron com o posítron é a aniquilação, mas a força de união nuclear é muito grande, estabilizando em união centenas de elétrons e centenas de posítrons, formadores dos prótons e nêutrons, não permitindo que esta característica espetacular desse encontro ocorra. O processo de aniquilação: Na interação de um elétron e um posítron, a aniquilação da matéria não ocorre, pois, o que ocorre é a despontencialização da matéria pelo destacamento do neutrino do elétron e do antineutrino do posítron e que, a radiação eletromagnética é a união de um elétron com um posítron, sem os potencializadores de massa. 3

24 As substâncias das radiações não são absorvidas, nem aniquiladas, apenas vão transferindo energia cinética, nas suas interações, passando por todo o espectro das radiações eletromagnéticas, até se transformarem em energia escura, uma das formadoras do espaço, pois, o espaço em sentido amplo é a somatória de radiações eletromagnéticas (como radiação ou como energia escura) mais matéria (que é matéria e antimatéria), neutrinos e antineutrinos. Magnetismo e eletricidade: O entendimento que corrente elétrica gera um campo magnético não considera que na corrente elétrica ocorrem perdas de elétrons de camadas mais afastadas, desequilibrando a força magnética dos núcleos (posítrons a mais dos prótons) do material condutor e, também, dos elétrons em corrente elétrica, ocorrendo perda da neutralização magnética que existia, aparecendo o campo magnético. Não é a corrente elétrica que cria o campo magnético. O que cria o campo elétrico é o movimento dos elétrons (movimento de spin, na translação ou na própria corrente elétrica), o campo magnético se forma na corrente elétrica, pelas características magnéticas das substâncias magnéticas formadoras dos elétrons e dos posítrons. O campo magnético está relacionado à atração magnética entre posítrons e elétrons, pois quando o átomo está sem influência de uma diferença de potencial todos os posítrons a mais nos prótons terão seu campo magnético neutralizado pelo campo magnético dos elétrons. Quando ocorre uma diferença de potencial e ocorre a corrente elétrica, a saída dos elétrons deixa este átomo com posítrons a mais no átomo em relação ao número de elétrons, ocorrendo formação do campo magnético, criando linhas de força magnética entre o núcleo (polo positivo) e estes elétrons (polo negativo). Quando os elétrons se movimentam em spin ocorre formação de um campo elétrico. O campo magnético existe na atração recíproca entre o posítron e o elétron. Força magnética de atração entre o elétron e o posítron: A energia cinética a que a radiação é impulsionada, produto desse encontro (processo de aniquilação), é provocada pelas forças de atração entre o elétron e o posítron e estas forças, quando o elétron e o posítron estão livres, impulsionam a radiação á velocidade da luz com a maior energia cinética (radiação gama de maior frequência). Quando a aniquilação ocorre no núcleo atômico, a força de impulsão depende de outros fatores, tais como a força de união nuclear, a origem do processo de aniquilação e outros específicos, que serão tratados ao longo deste estudo. 4

25 Força magnética de união nuclear: A força magnética de união do núcleo depende de seu volume. Essa força é resultante da distribuição vetorial das forças magnéticas de atração entre elétrons e posítrons constituintes dos prótons e dos nêutrons, estabilizando essas partículas e impedindo que ocorram processos de aniquilação entre elas, além de manter os próprios prótons e nêutrons coesos na formação do núcleo. Um próton possui aproximadamente 1835 partículas (sendo 918 posítrons e 917 elétrons) unidas, em uma arquitetura espacial, em que as forças magnéticas de atração dos elétrons e posítrons estão distribuídas vetorialmente. Um nêutron possui aproximadamente 1836 partículas (sendo 918 posítrons e 918 elétrons) unidas, tal qual o próton. Quando ocorre o processo de fusão nuclear de prótons do hidrogênio (04 prótons) para a formação do hélio-4, aproximadamente 0,71% do número de posítrons e elétrons deixam a condição de matéria normal no processo de aniquilação. Para manter a coesão desses 0 prótons e 0 nêutrons, ocorre mais distribuição de vetores das forças magnéticas de atração, deixando o núcleo com menor força magnética de união nuclear e, portanto, cada elemento químico mais massivo, esta força magnética de união nuclear, será menor, portanto, inversamente proporcional ao volume nuclear do elemento químico. No processo de reflexão das radiações eletromagnéticas visíveis quando uma radiação visível incide no núcleo, este núcleo substitui as substâncias magnéticas (positiva em união com a negativa) e emite uma radiação característica (substâncias magnéticas do próprio núcleo). Esta radiação característica é impulsionada pela força magnética de união, determinante da frequência de emissão, que é característica para cada núcleo, dependente do volume nuclear deste corpo. Este acontecimento demonstra por que se tem essa variedade de cores, que não depende da frequência da radiação incidente e sim da emitida, confirmando, também, que as radiações eletromagnéticas se diferenciam pela energia cinética. Este evento será tratado no estudo das reflexões das radiações visíveis. A força de atração entre os elétrons e posítrons é de natureza magnética, no sentido da busca do negativo pelo positivo, e vice versa. É uma força magnética muito grande, pois, o núcleo em relação à eletrosfera é diminuto e mesmo com uma distância muito grande deste núcleo, o posítron a mais no próton, exerce bastante força de atração em relação ao elétron (e vice versa), que circula o núcleo atômico em busca do magnético positivo internalizado no próton e este magnetismo duplo entre posítron a mais dos prótons e elétrons da eletrosfera produzem a velocidade de rotação do elétron que acaba determinando a sua velocidade de translação (velocidade linear). Os spins dos elétrons são definidos pelas interações das forças magnéticas deste núcleo (posítrons a mais nos prótons) e, a partir do primeiro elétron, por interações eletromagnéticas com os próximos que irão preencher as camadas eletrônicas. Na formação do próton e do nêutron, a força magnética de união nuclear exerce grande coesão entre os posítrons e elétrons no núcleo atômico. Esta força magnética de união nuclear é característica para cada elemento químico, pois, depende do volume nuclear. A cada aumento do volume nuclear, a partir do processo de fusão nuclear, ocorre reestruturação dos vetores das forças magnéticas de atração para a coesão do(s) novo(s) próton(s) e nêutron(s) do novo núcleo atômico. 5

26 Como a massa do núcleo de um hidrogênio é aproximadamente 1836 vezes maior que de um elétron e de um posítron, então na composição de um núcleo do hidrogênio haveria 918 posítrons e 917 elétrons (importante é um posítron a mais que o número de elétrons) e que este posítron a mais no próton, faz com que este núcleo fique magneticamente positivo, atraindo um elétron (magneticamente negativo), que gira em movimento de rotação em torno de seu eixo e, este movimento determina a translação em torno do núcleo. O movimento de rotação (de spin) se materializa pela frequência e pela onda, o que determina a velocidade linear (movimento de translação). O nêutron, em elementos químicos que o apresentam, possui estabilidade magnética por apresentar o mesmo número de elétrons e de posítrons. Para o Modelo Atômico proposto, as partículas fundamentais são: a substância magnética negativa (que forma o elétron, formado pela substância magnética negativa com atuação do potencializador de massa ao elétron, o neutrino), a substância magnética positiva (que forma o posítron, formado pela substância magnética positiva com atuação do potencializador de massa ao posítron, o antineutrino), o neutrino do elétron e o antineutrino do posítron. A capacidade física dos neutrinos e dos antineutrinos transformarem as substâncias magnéticas que circulam, de maneira que fiquem muitas vezes mais massivas, é uma característica espetacular e muito provavelmente tem relação com a velocidade (mesma velocidade da luz) e a energia cinética com que circulam tais substâncias magnéticas (dependente da frequência). Elementos fundamentais do Universo: Formações entre as estruturas fundamentais do Universo: Representação esquemática das características estruturais do elétron, do posítron, e da radiação eletromagnética. 6

27 Considerações sobre o núcleo atômico no Modelo proposto: Nesse modelo, a força magnética de união nuclear, na formação dos prótons e nêutrons, é resultado da distribuição vetorial das forças magnéticas de atração. Em condições normais, ocorreria o processo de aniquilação da matéria, que é a característica deste encontro. Ocorreu, então, a formação do próton, e a partir da formação do próton, foram formados todos os elementos químicos conhecidos. Outro fato a considerar, é que o número de posítrons e elétrons foram deduzidos da massa do próton do hidrogênio em relação à massa do elétron, por isso foi considerado o número de 917 elétrons posítrons. Estas quantidades de elétrons e posítrons são deduzidas da relação da massa do elétron com a massa do próton, mas não são números tomados como absolutos. Para o Modelo Atômico proposto, o que é crucial, é que o número de posítrons no próton seja superior em uma unidade em relação ao número de elétrons e que o número de posítrons e elétrons no nêutron sejam iguais, pois, a cada elevação de massa atômica dos elementos químicos, os prótons e os nêutrons terão em suas formações menor número de posítrons e elétrons, devido ao processo de aniquilação (defeito de massa), para restabelecer o equilíbrio entre o volume nuclear e a força magnética de união. Considerando um núcleo de hidrogênio, que possui um núcleo com um próton, o modelo proposto é: 7

28 O magnetismo dos elétrons está neutralizado pelos posítrons, restando apenas um posítron a mais, fazendo com que o aglomerado de partículas, chamado de próton, seja magneticamente positivo. A força de atração entre o elétron e o posítron é uma força de atração magnética recíproca. A força de atração entre os elétrons das camadas eletrônicas e os prótons (posítrons a mais dos prótons), é magnética. A eletricidade é resultado do movimento do elétron (movimento de spin produzindo a translação nuclear ou produzindo corrente elétrica). Manutenção da Simetria da Paridade: Voltando ao elemento químico hidrogênio, nota-se que, para estabilizar a positividade magnética do posítron a mais, gira 01 elétron na eletrosfera do hidrogênio estabilizando o átomo magneticamente. O número de elétrons e posítrons no hidrogênio, então, são: (elétrons = da eletrosfera = 918 e posítrons = 918). Nos outros elementos químicos esta igualdade permanece, mesmo não sendo o mesmo número de posítrons e elétrons do hidrogênio, porque a cada fusão nuclear para produção de outro elemento com número atômico maior, há aniquilação de aproximadamente 0,71% desta matéria (defeito de massa). Assim, não houve a quebra da simetria da paridade (entre a matéria e a antimatéria). No universo o que chamamos apenas de matéria é formado por matéria e antimatéria em quantidades exatamente iguais. O Universo é simétrico. O que produz a falta de simetria em relação à paridade entre matéria e antimatéria é a concepção estrutural incorreta do Modelo Atômico Padrão. 8

29 Estabilização nuclear: Quando um núcleo atômico recebe grande quantidade de energia, característica para cada núcleo, que provoque aumento do volume nuclear (aumento espacial característico das substâncias magnéticas - aumento do volume das substâncias magnéticas envolvidas no átomo) ocorre o desequilíbrio entre a força de união magnética e o volume espacial das substâncias magnéticas e dependendo da quantidade de energia recebida podem ocorrer processos de aniquilação até o restabelecimento deste equilíbrio. Após certo nível de aumento do volume (aumento espacial) alguns elétrons e posítrons conseguem vencer a força de união nuclear e realizam o processo de aniquilação. Essas aniquilações produzem emissões de radiações de origem nucleares, com energia cinética determinada pela energia introduzida (será explanado no estudo das emissões eletromagnéticas do corpo negro). Nas estrelas, onde os elementos químicos são formados, á medida que, essas estrelas produzem elementos químicos com mais volume nuclear, em processos de fusão nuclear, ocorrem processos de aniquilação entre elétrons e posítrons, para ocorrer diminuição do número dessas partículas na estrutura dos nêutrons e prótons. Com estruturas menores, ocorrerá, também, distribuição vetorial das forças magnéticas de atração entre elétrons e posítrons (força magnética de união nuclear) e entre alguns posítrons e elétrons de novos prótons e nêutrons, para mantê-los coesos no núcleo atômico. Equilíbrio entre a força magnética de união nuclear e o volume do núcleo atômico: O volume nuclear está sendo considerado como uma das variáveis na manutenção da estabilidade nuclear, sem que ocorra o processo de aniquilação, ao invés de ser a massa nuclear, pois, quando um corpo é aquecido, a temperatura altera o seu volume, mas, não altera a sua massa atômica. Para que esta relação de equilíbrio fosse entre força magnética de união nuclear e a massa atômica, no aquecimento de certos núcleos, deveria ocasionar aumento da massa nuclear, o que não ocorre, ocorrendo apenas o aumento do volume nuclear. Ocorrendo o início do processo de aniquilação, por alteração do volume nuclear e quebra do equilíbrio com a força magnética de união nuclear, começa ocorrer também, diminuição da massa nuclear, pela perda de matéria (elétrons e posítrons no processo de aniquilação). A estabilização nuclear depende do equilíbrio do volume das substâncias magnéticas, constitutivas dos elétrons e dos posítrons nucleares e da força magnética de união nuclear. Deste modo, quando um corpo é aquecido ocorre aumento do volume das substâncias magnéticas, ocorrendo, assim, a perda da potencialização da matéria de alguns elétrons e posítrons, se transformando em energia eletromagnética em processos de aniquilação. 9

30 Dilatação pelo aquecimento: A dilatação pelo aquecimento que ocorre nos corpos não tem relação com o aumento de suas vibrações como prediz a teoria atual e sim com o aumento do volume das substâncias magnéticas, tanto dos elétrons como dos posítrons, como também da energia escura formadora das camadas eletrônicas. Esta dilatação é um aumento volumétrico dos núcleos e dos espaços entre as camadas eletrônicas, produzindo assim expansão volumétrica do corpo. Destas afirmativas conclui-se que há relação entre a ocorrência de processos de aniquilação entre elétrons e posítrons, produzindo radiações eletromagnéticas, com o aumento volumétrico das suas substâncias magnéticas, constituintes dos fatores envolvidos nos átomos (núcleos e camadas eletrônicas). A formação e a influência da energia escura nesses eventos serão discutidas no decorrer deste estudo. Uma das causas para esse aumento de volume e, consequentemente, o inicio de produção de radiação eletromagnética é o aquecimento, mas, tem-se que considerar que o ultrassom, também, pode provocar o processo de aumento de volume e ocorrer processos de aniquilação, que é o que corre no fenômeno da sonoluminescência. O processo de aniquilação mantém o equilíbrio entre a força magnética de união e o volume do núcleo. Esta força magnética de união nuclear é de característica magnética. Estes núcleos, quando estáveis, mantêm-se com elétrons e posítrons, por esta força magnética de união, sem que ocorra o processo de aniquilação. O núcleo do hidrogênio está em equilíbrio com a quantidade de elétrons e posítrons (aproximadamente 917 elétrons e 918 posítrons). Esta relação mantém-se estabilizada pela força magnética de união nuclear e o volume do núcleo, de tal modo que não ocorre o processo de aniquilação. Quando o núcleo possui mais de um próton surge necessidade do aparecimento do nêutron para contra balancear a repulsão magnética dos prótons, por serem magneticamente positivos, sendo que a união destes nêutrons aos prótons se dá pela união de vários elétrons e posítrons de um, com vários posítrons e elétrons de outro, e que estes elétrons e posítrons têm uma distribuição de força magnética de atração, criando também uma força de união entre os aglomerados prótons e nêutrons, porém, esta força de união é bem menor que a força de união entre posítrons e elétrons constituintes destes aglomerados. Um acréscimo de mais volume ao núcleo como, por exemplo, no processo de fusão nuclear da cadeia PP-I, que ocorre no Sol, pelo acréscimo de matéria ao núcleo (formação de 01 hélio-4, a partir de 04 núcleos (prótons) do hidrogênio), tem como consequência uma divisão dos vetores da força magnética de união nuclear, para a ligação dos novos prótons e nêutrons que irão formar o novo elemento químico, No processo de fusão são aniquilados vários elétrons e posítrons pela necessidade de diminuição do volume dos constituintes desse novo elemento que possuirá mais distribuição das forças de atração para manutenção da coesão dos novos prótons e nêutrons. Ocorrendo, assim, o processo de aniquilação de pares, em um número tal, que o núcleo atômico fique estável para a nova estrutura, mas, mesmo assim, a força de união será menor que de um núcleo menor. 30

31 Neste processo de aniquilação há a emissão de radiação eletromagnética (união magnética entre a substância magnética positiva e a substância magnética negativa) e emissão do neutrino e antineutrino. A radiação gama é, portanto, a união de uma substância magnética negativa com uma substância magnética positiva, formando um par de substâncias magnéticas, positiva e negativa, magneticamente estabilizada, com massa de densidade extremamente baixa. Será analisado na determinação matemática da Constante de Planck. Esta união de substâncias magnéticas (radiação) se propaga com giro à velocidade da luz (será determinado e demonstrado no estudo da velocidade da luz). Detecção de matérias estranhas, em raios cósmicos: As matérias estranhas que estão sendo descobertas nos eventos de raios cósmicos são na verdade partes de matéria resultante de explosões de estrelas em processos de fissão nuclear. Considerando o modelo proposto, todas estas famílias descobertas nas últimas décadas são partes de explosões de estrelas de nêutron - supernovas (possuem quantidades extraordinariamente elevadas de posítrons e elétrons em sua estrutura), que hora se apresentam neutros (quando apresentam o mesmo número de posítrons e elétrons), hora se apresentam positivos (quando apresentam 01 posítron a mais), hora se apresentam negativos (quando apresentam 01 elétron a mais como é o caso do muon que apresenta a massa 07 vezes a massa do elétron seriam, então, 104 elétrons e 103 posítrons). A estrela de nêutron se forma primeiro por uma estrela imensa e em contrapartida uma força de gravidade proporcional fazendo com que todos os elétrons das camadas eletrônicas sejam comprimidos até se unirem a seus prótons (unem-se aos posítrons a mais dos prótons) se transformando em um único nêutron imenso com densidade elevadíssima e compressão da energia escura (força de gravidade) elevadíssima, ocorrendo uma explosão (fissão nuclear pela extraordinária compressão da energia escura força de gravidade), conhecida por supernova. Nessa explosão é rompido o imenso nêutron com elevadíssima produção de radiações pelos processos de aniquilação entre elétrons e posítrons, além da emissão de partes da estrela em altas velocidades, conhecidos por raios cósmicos. Quando esses raios cósmicos atingem a nossa atmosfera eles se rompem produzindo várias aniquilações com todos os subprodutos desse processo. Ao serem lançados balões de pesquisa acima da atmosfera consegue-se captar tais fragmentos da estrela. Ao longo de décadas esses fragmentos estão sendo compreendidos como matérias estranhas ao nosso Sistema Solar. Nascendo, um grande número de novas partículas, como por exemplo, a partícula Tau, que é muito maior que um próton ou um nêutron conhecido, Muitos outros ainda serão detectados, com diversos tamanhos e diversas constituições (apresentando-se positivos, negativos ou neutros). A força gravitacional da estrela de nêutron é que mantinha estas estruturas imensas. Essas matérias não possuem estabilidade fora dessa força gravitacional e quando ocorre esta explosão, algumas partículas atingem a atmosfera terrestre e se desintegram rapidamente, ocorrendo aniquilações entre seus posítrons e elétrons, produzindo grande 31

32 quantidade de radiação gama (y) neutrinos e antineutrinos e por vezes elétrons e posítrons em altas velocidades. Não há que se falar em estranheza da matéria, pois, é a mesma matéria que conhecemos, ou seja, a mesma matéria e antimatéria, constituídas das mesmas substâncias magnéticas e partículas elementares que existem no universo (substância magnética positiva, substância magnética negativa, neutrino e antineutrino). 3

33 TEORIAS DE GAUGE Os mediadores de forças representadas pelos bósons de calibre: A descoberta das partículas de mediação, nomeadamente dos bósons intermediários ( W +), ( W ) e (Z º ), em 1983, foi, sem dúvida, um acontecimento ímpar na história da física, já que os mesmos tinham sido previstos pela teoria eletrofraca elaborada pelos físicos: Weinberg, Glashow e Salam, entre outros, para unificar numa única explicação duas das quatro forças fundamentais da matéria nos seus limites. Os bósons (W ) e (Z) são, pois, os mediadores da força nuclear fraca ou interação fraca responsável pela radioatividade, tal como o fóton é o mediador da força electromagnética que liga os elétrons ao núcleo e os átomos nas moléculas e que, além disso, é responsável por todo o espectro electromagnético, desde os raios gama às ondas hertzianas de rádio, passando pela luz, raios-x, radiação ultravioleta, e infravermelha. As massas destas partículas são extremamente maiores que as das restantes partículas, sendo da seguinte ordem de valores: 34 5 ( W +) = g com carga zero e 10 segundos de vida. ( W ) = tem a mesma massa inerte e a mesma carga e instabilidade. 8 (Z º ) = g e igual carga e instabilidade. A questão que qualquer um coloca é como é que estas partículas com uma massa inerte relativamente elevada quando comparada com a massa quase zero do fóton podem ser unidas na mesma teoria eletrofraca e produzir tanto a radioatividade como o espectro electromagnético? A explicação é dada pela sua instabilidade ou curta vida. Decaem rapidamente para dar outras partículas. Bósons de calibre: São bósons mediadores das interações fundamentais da natureza. Em outras palavras partículas fundamentais, cujo comportamento é descrito por teorias de calibre (teorias de Gauge). No modelo padrão são preditos 04 tipos de bósons de calibre, representantes das 04 forças na natureza: 1. Fótons - mediadores da interação magnética. (Teorizados por Albert Einstein utilizando a Teoria de Max Planck em que prediz que elétrons emitem quantias específicas de energia) representa a força eletromagnética;. Bósons ( W + ), ( W ) e (Z º ) - mediadores da força nuclear fraca (teorizados por Weinberg, Glashow e Salam, entre outros, para unificar numa única explicação), para duas, força fraca e força magnética, (das quatro forças fundamentais da matéria nos seus limites) representa a força fraca; 3. Gluons - mediadores da força forte nuclear (teorizada pela teoria nuclear atual) representam a força de união nuclear; 33

34 4. Grávitons, mediadores da força gravitacional (ainda não descobertos) representariam a força de gravidade. As quatro forças fundamentais da natureza e o Modelo Atômico proposto: Força fraca nuclear: Bósons (W ) e (Z) : Com o Modelo Atômico proposto, não há necessidade de se criar bósons, mediadores de força, para explicar a saída do núcleo de elétrons, de posítrons, neutrinos e antineutrinos, pois, eles realmente estão na formação dos prótons e nêutrons. 1. Bóson ( W ) - Não é necessária a existência de um bóson vetorial ( W ), para justificar a emissão de um elétron de um nêutron;. Bóson ( W + ) - Não é necessária a existência do bóson vetorial ( W + ), para justificar a emissão de um posítron de um próton; 3. Bóson (Z º ) - Não é necessária a existência do bóson vetorial (Z º ), para justificar a emissão do neutrino e do antineutrino do núcleo atômico. As forças envolvidas nessas emissões serão tratadas no estudo sobre processos de desintegração. Força forte de união nuclear: Gluons: A força forte de união nuclear é produto da distribuição vetorial das forças magnéticas de atração entre os elétrons e posítrons constituintes desse núcleo atômico. A força forte de união, então, é apenas a força magnética de união nuclear produzida pela distribuição vetorial das forças magnéticas de atração, na arquitetura estrutural do núcleo atômico, produzindo a estabilidade dos elétrons e posítrons de maneira que não se aniquilem e se mantenham unidos na formação dos prótons e nêutrons. Quanto mais massa o núcleo possuir e, consequentemente, mais volume, menor será a força magnética de união, pois, para manter os nêutrons e prótons coesos, é necessária a distribuição das forças magnéticas de atração entre vários elétrons e posítrons dos prótons com vários posítrons e elétrons dos nêutrons. Força magnética: 34

35 Fótons: Pelo modelo apresentado, o fóton é a substância magnética negativa de um elétron juntamente com a substância magnética positiva de um posítron. Não há a aniquilação da matéria e sim a perda da potencialização da matéria, pela saída do neutrino, que potencializa a massa da substância magnética do elétron e a saída do antineutrino, que potencializa a massa da substancia magnética do posítron. Força gravitacional: Grávitons: As radiações eletromagnéticas são constituídas da união da substância magnética positiva com a substância magnética negativa, impulsionada pela energia cinética, determinada pela força de atração magnética entre o elétron e o posítron quando essas partículas se encontram no processo de aniquilação. A energia cinética da radiação vai diminuindo, progressivamente, nas suas interações de propagação e de reflexão, passando por todo espectro das radiações eletromagnéticas até se tornar energia escura. Esta energia escura exerce uma compressão concêntrica nos corpos, produzindo a força de gravidade, não havendo a necessidade da existência do bóson de calibre proposto para mediação da força gravitacional. Conclusões sobre os mediadores das quatro forças fundamentais da Natureza (Os bósons): Não existem os bósons preditos pela teoria atual. A criação, desses bósons, foi uma adaptação do entendimento atômico e suas interpretações baseadas em um Modelo Atômico incorreto, para explicar os diversos fenômenos físicos. A irrealidade física do próprio Modelo Atômico foi determinante para produção de Teorias que, na tentativa de validação do próprio Modelo, acabaram, também, com suas mesmas inconsistências. 35

36 TEORIA DOS CAMPOS DA FÍSICA QUÂNTICA Diagramas de Feynman: Os Diagramas de Feynman são um método para cálculos na Teoria quântica de campos, criados pelo físico norte-americano Richard Feynman. Também são conhecidos por Diagramas de Stückelberg. As linhas representam partículas interagindo e termos matemáticos correspondem a cada linha e vértice. A probabilidade de uma determinada interação ocorrer é calculada desenhando-se os diagramas correspondentes à interação, e através deles se chega às expressões matemáticas corretas. Os diagramas fornecem uma interpretação visual do fenômeno. Diagrama de Feynman para a interação elétron/posítron: A matemática consegue provar muitas coisas que não são realidade, basta para isto, serem criadas constantes, ocorrerem deduções, sendo que, não basta ser real, para que alguma fórmula o torne explicável. É o que acontece com os Diagramas de Feynman, consegue-se prová-los matematicamente, somente não se consegue provar o que eles tentam representar. Os Diagramas de Feynmam, não são representativos da realidade. Analisando todos os Diagramas de Feynmam, todos se mostram equivocados. Serão demonstrados, os enganos do diagrama (interações elétron/posítron). Outros diagramas estão sendo contestadas pelas demais explicações, baseadas no Modelo Atômico proposto. Diagrama de Feynman para a interação elétron/posítron: Neste diagrama de Feynman, um Elétron e um Posítron anulam-se, produzindo um fóton virtual, que se transforma num par quark-antiquark. Depois, um deles radia um Gluon. (O tempo decorre da esquerda para a direita). 36

37 Análise da interação elétron/posítron baseado no Modelo Atômico proposto: Como os princípios da Teoria da Eletrodinâmica são baseados no Modelo Atômico Padrão e esse modelo não são reais, as interações, que tais diagramas representam para se chegar a expressões matemáticas corretas, só podem chegar, também, a conclusões equivocadas das interações das partículas. O termo Aniquilação não é apropriado para este evento, pois as substâncias magnéticas elementares, positiva e negativa, não se aniquilam e também não se perdem, apenas perdem a condição de matéria comum. Como o elétron e o posítron são partículas formadas cada uma por uma substância magnética, ocorre uma interação em que o elétron perde o seu potencializador de massa (neutrino) e o posítron perde o seu potencializador de massa (antineutrino), restando, portanto, a união das duas substâncias magnéticas, positiva e negativa (sem os potencializadores de massa), que formam a radiação eletromagnética (y). Quando esta radiação eletromagnética interage com o núcleo, atinge o elétron e o posítron que estão na formação dos nêutrons e prótons, do núcleo atômico, ocorrendo o processo de reflexão das radiações eletromagnéticas. Assim, não ocorre anulação ( aniquilação ) do elétron e do posítron, não ocorre formação de um fóton virtual, não ocorre a sua transformação em um quark e em um antiquark, e depois um deles não irradia um Gluon como prediz a explicação do Diagrama de Feynman. Teoria da Eletrodinâmica Quântica (E.Q.): As forças eletromagnéticas entre dois elétrons surgem pela emissão de um fóton por um dos elétrons e a sua absorção por outro elétron. Como um elétron emite um fóton, isso significa a violação do princípio da conservação das energias ou da conservação dos momentos; o mesmo vale para a absorção de um fóton. Todavia, pela Mecânica Quântica, a conservação de energia não é necessariamente válida em pequenos intervalos de tempo. O sistema pode "pedir emprestada" alguma energia para o elétron emitir o fóton; a energia é devolvida quando o outro elétron absorve o fóton. Este processo é chamado de troca virtual de um fóton entre elétrons. Neste processo, chamado de espalhamento de elétrons, ocorre mudanças na trajetória dos elétrons pela simples "troca de um fóton". Esta é uma das ideias básicas da Eletrodinâmica Quântica. Este fenômeno é representado pelo diagrama de Feynman e explicado por expressões matemáticas baseadas neste diagrama. 37

38 Análise da Teoria da Eletrodinâmica Quântica (E.Q.): As radiações eletromagnéticas não surgem por acaso, pois, surgem da união entre um posítron e um elétron e este processo acontece em quase sua totalidade em núcleos de átomos, e também, as radiações eletromagnéticas não são absorvidas, pois as substâncias magnéticas, negativa unida à positiva, durante os processos de propagação e de reflexão não desaparecem, somente alteram sua energia cinética e, em consequência, a frequência que apresentam. O elétron da eletrosfera não emite, por si só, qualquer energia eletromagnética, ele apenas interage nos processos de propagação destas radiações, então, quando a teoria eletrodinâmica diz que, na Física Quântica o princípio da conservação da energia ou da conservação dos momentos, não é necessariamente válida, em pequenos intervalos de tempo, e que o sistema pode pedir emprestado alguma energia para o elétron emitir o fóton e que a energia é devolvida, quando outro elétron absorve o fóton, em um processo de troca virtual de um fóton entre elétrons, fica claro, que esta ideia básica da Física Quântica, além de não ser a realidade dos fatos, como explanado neste trabalho sobre como acontece propagação e a reflexão das radiações eletromagnéticas, ainda, colocou como sua base científica, uma interpretação equivocada da realidade dos acontecimentos a nível atômico, elegendo os elétrons como emissores das radiações eletromagnéticas. O diagrama de Feynmam, não é representativo da realidade desse evento. Teoria da Cronodinâmica Quântica (CD. Q): A Teoria da Cronodinâmica Quântica é parecida com a Teoria da Eletrodinâmica Quântica em alguns aspectos (as interações se dão através da troca virtual de quanta). No entanto, existe uma diferença fundamental: o fóton, mediador da interação eletromagnética, é eletricamente neutro; já o gluon, mediador da força nuclear forte (força colorida), é colorido. Por isso, eles interagem entre si, o que dá origem, nas equações da Cronodinâmica 38

39 Quântica, a termos que não têm análogos na Eletrodinâmica Quântica. A Cronodinâmica Quântica comporta-se, então, de forma diferente de qualquer força conhecida. A Cronodinâmica Quântica solucionou, então, o mistério do caráter da força entre os quarks, de uma forma que apresenta grande simplicidade, o que é fundamental para o sucesso de uma teoria. Durante muito tempo pensou-se que entre as partículas da lista dos férmions fundamentais estariam o próton e o nêutron. Mas isso se revelou falso: os prótons e os nêutrons são formados por partículas mais básicas - os quarks. Os prótons são formados por dois quarks (up) e um quark (down), enquanto os nêutrons são formados por um quark (up) e dois quarks (down). Os quarks (up) têm carga elétrica (+ / 3) enquanto os (down) têm carga ( 1/ 3). Assim como a força entre os elétrons se dá através da troca virtual de fótons, os quarks estão ligados por uma força que surge da troca de gluons. Os gluons são indiferentes ao sabor, mais muito sensíveis à cor. Os gluons interagem com a cor assim como os fótons interagem com o sabor. Note que existem vários tipos de gluons, um para cada situação de cor. Explicação original para o Diagrama de Feynman na Teoria da Cronodinâmica Quântica: Neste Diagrama, um quark vermelho se torna azul com a emissão virtual de um gluon vermelho-azul, que é absorvido por um quark azul que se torna vermelho. Neste Diagrama, um quark azul se torna verde com a emissão virtual de um gluon azul-verde. Este gluon é absorvido por um quark verde, que se torna azul. 39

40 Análise sobre a Cronodinâmica Quântica (CD. Q) baseada no Modelo Atômico proposto: Como na explanação anterior, esta troca virtual de fótons, não acontece na realidade. Quanto ao gluon, não existe emissão virtual de gluon, pois, a força magnética de união que é produzida pela distribuição das forças de atração entre elétrons e posítrons constituintes dos nêutrons e prótons, não depende de mediador, já que são forças de natureza magnética elementar, entre as partículas magnéticas negativas e as partículas magnéticas positivas. Na realidade não existem quarks. Existem elétrons e posítrons em união na formação dos prótons e nêutrons. Esta união não ocorreu sem que houvesse muita força, para que não ocorresse o processo de aniquilação entre a matéria e antimatéria. Esta força foi a força gravitacional, produzida pela compressão da energia escura, no interior de estrelas, onde os elétrons e posítrons foram forçados a ficarem unidos e estruturalmente estabilizados pela força magnética de união, formando prótons e a partir destes prótons, por processos de fusão nuclear, os outros elementos químicos. Como não há realidade na emissão virtual de gluon, os quarks, também, foram uma criação, para explicar o que, ainda, não se tinha uma explicação, para validar o Modelo Atômico Padrão. A Teoria da Cronodinâmica é baseada em ideias que não expressam a realidade atômica. 40

41 INTERAÇÕES DAS RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS Propagação da luz: Temos que considerar que a luz, é a união da substância magnética, positiva com a negativa, que se origina do encontro da partícula magnética positiva (posítron) com a partícula magnética negativa (elétron), ocorrendo liberação das partículas responsáveis pela potencialização da matéria, o neutrino e o antineutrino. Neste novo Modelo Atômico, o fóton não é mediador da interação eletromagnética, e sim substâncias magnéticas, formadas pela substância magnética positiva unida à substância magnética negativa, com variações de frequências e em velocidade constante. Neste sentido, temos que considerar as substâncias magnéticas (matéria de baixíssima densidade) e a energia cinética, sendo que, o que é transmitido aos elétrons, nas interações durante o processo de propagação, é a energia cinética. Pelo exposto, á medida que, estas substâncias magnéticas em união propagam-se, transferem energia cinética aos elétrons, diminuindo a sua energia, e consequentemente sua frequência. Com reiteradas interações, a frequência da radiação vai ficando cada vez menor, transmitindo cada vez menos energia cinética aos elétrons, no seu percurso, até não ter energia cinética suficiente, para destacar um elétron de seu orbital, como acorre na propagação da luz visível. Nesta propagação, esta radiação transfere menos energia cinética aos elétrons, que mesmo recebendo esta energia, não saem de suas órbitas, ocorrendo uma propagação sem destacamento de elétrons, provocando apenas o aumento de velocidade de rotação (de spin) do elétron que provoca aumento de velocidade de translação e diminuição da frequência da radiação por perda de energia cinética. Então, fóton é a radiação (união entre o posítron e o elétron, sem os potencializadores da matéria, os neutrinos e antineutrinos), que tem energia cinética produzida pela força magnética de atração entre o elétron e o posítron (quando livres), ou quando provenientes do núcleo atômico, por vários fatores, dependendo do evento que a produziu. A impulsão das radiações é uma característica extraordinária da união entre o elétron e o posítron, produzida pela força de atração magnética entre ambos. Nos processos de reflexão da radiação visível, os núcleos que refletem a luz, recebem uma radiação e emitem outra com frequência dependente da força de união nuclear, característica de cada núcleo, que é dependente da sua massa nuclear (mais precisamente do volume nuclear), porque quanto mais prótons e nêutrons existirem no núcleo maior distribuição de vetores da força de atração entre os elétrons e posítron constituintes dos prótons e nêutrons nucleares. As radiações eletromagnéticas após várias interações, nos processos de propagação e reflexão, vão transferindo parte de sua energia cinética, se transformando em outras radiações de menor frequência no espectro das radiações eletromagnéticas. 41

42 Determinação das frequências de determinadas radiações: a) As frequências das radiações eletromagnéticas serão determinadas por: - Quando provenientes de processos de aniquilação em elementos com muito volume nuclear (massa nuclear) e, assim, baixa força de união nuclear (elementos instáveis), as radiações vão apresentar frequências determinadas pela energia cinética resultante do processo de aniquilação diminuída da energia para superar a força magnética de união nuclear que é baixa e em consequência as radiações são emitidas com altas frequências; - Quando provenientes de processos de aniquilação produzidas por choques de elétrons com o núcleo atômico será determinada pela força de impacto (energia cinética) desses elétrons nos posítrons externos nucleares. A energia cinética destes elétrons determina as frequências das radiações emitidas. (Será tratada no estudo das raias espectrais do hidrogênio); - Quando provenientes de processos de aniquilação produzidas por aquecimento, as radiações apresentarão aumentos contínuos de frequências, pois, a temperatura determina a energia cinética da radiação (será tratado no estudo das emissões do corpo negro); - Quando provenientes de processos de aniquilação produzidas em processos de fusão a frio, as radiações apresentaram baixa energia, devido ao decaimento de um nêutron em um próton de um elemento estável e, portanto, com elevada força de união. Esta baixa energia é o resultado da energia cinética do processo de aniquilação diminuída da energia para superar a elevada força magnética de união nuclear de um elemento estável. Essas emissões serão tratadas no estudo sobre fusão a frio; b) As radiações eletromagnéticas de origem da interação de elétrons com posítrons (livres) possuirão frequências máximas (energia máxima), determinadas pela impulsão produzidas nos processos de aniquilação provenientes das forças de atração magnética entre ambos (radiações gama de mais altas frequências); c) Nas interações de radiações com núcleos atômicos, podem ocorrer várias situações e o que irá determinar as frequências das radiações emitidas será a frequência da radiação incidente e a força de união nuclear que é dependente do volume nuclear, pois, quanto maior o núcleo, menor será essa força de união. Essas emissões serão tratadas nos processos de propagação e reflexão das radiações eletromagnéticas. 4

43 A perda de energia cinética das radiações eletromagnéticas nas interações com a matéria comum: A velocidade de propagação das radiações eletromagnéticas é constante (até os limites atualmente percebidos e medidos). O tempo de um giro da radiação ( τ ' = 1/ f ) se altera, à medida que interage com a matéria, produzindo radiações com comprimento de ondas maiores (produzidas por aumento volumétrico da radiação), com menores frequências (menos giros por segundo) e, em consequência, menor energia cinética, já que a energia cinética é o produto da frequência pela Constante de Planck. Resta sabermos o que acontece com a interação da radiação eletromagnética quando perde toda ou quase toda frequência (frequência tendendo ao zero). Será tratado no estudo da constância da velocidade das radiações eletromagnéticas. Processos de propagação das radiações baseadas no Modelo Atômico proposto: Na propagação, o comum é não ocorrer o choque da radiação com elétrons ou com núcleos durante a propagação, pois, existe um espaço enorme para a radiação passar pelo átomo, mas, com um feixe grande com certeza alguns raios vão se chocar com elétrons e com núcleos durante seu percurso. Quando mais energia cinética possuir a radiação mais penetrante será, pois quanto mais energia (mais frequência) menor será o volume da radiação. Além da energia cinética das radiações, deve-se considerar, também, o tamanho dos átomos e a densidade do meio, aonde a radiação irá se propagar ou será refletida (se o meio é sólido, líquido ou gasoso). Propagação das radiações: gama, X e ultravioleta: A Propagação da radiação gama, radiação-x e radiação ultravioleta, devido à alta frequência que as substâncias magnéticas apresentam, quando ocorre da radiação encontrar elétrons no seu percurso é transferido muita energia cinética a estes elétrons, provocando o deslocamento destes elétrons (eletro fótons), desviando a radiação que diminui sua frequência, a cada interação, sem, contudo, perder velocidade de propagação. 43

44 Na propagação de interações, com uma quantidade grande de elétrons no seu percurso, a radiação não perde suas substâncias magnéticas, mas, vai alterando o seu tempo de giro ( τ ' = 1/ f ) e o seu volume, produzindo com isto: - Diminuição da frequência ( f ) ; - Diminuição da energia cinética ( E. c. = f. h) ; T - Diminuição da Temperatura ( T = f.( h ) ; - Aumento do comprimento da onda ( λ =. π. r) ; - Aumento da amplitude da onda. Mudando, também, o nome que recebem, passando, então, de radiação gama para radiação-x, desta para ultravioleta, desta para o espectro da luz visível (do violeta até o vermelho), desta para as radiações infravermelhas. Mesmo perdendo frequência mantém a velocidade constante. Os motivos para tal propriedade serão tratados no estudo da velocidade das radiações e suas comprovações matemáticas. 44

45 Esse processo de propagação é observado quando ocorre a irradiação de metais, onde, se forma uma corrente de elétrons quando a frequência desta radiação consegue superar a barreira de remoção dos elétrons (com uma força capaz de superar a força de contenção do elétron na sua camada). O que foi observado, é que com o aumento da frequência da radiação, ocorria um aumento da velocidade dos elétrons que saltavam do metal. Quanto maior a frequência maior a transferência de energia cinética da radiação para os elétrons. Quanto mais energia possuir a radiação, menor será o seu volume e maior capacidade de penetração nos corpos. Propagação da radiação visível (luz): A propagação da radiação visível apresenta uma interação, onde ocorrem trocas das substâncias magnéticas negativas entre a radiação e o elétron, de modo que, a substância negativa da radiação seja substituída a cada interação pela substância magnética negativa do elétron. Outro ponto importante, é que a radiação visível, não apresenta energia cinética suficiente para destacar o elétron do seu orbital, o mesmo apenas recebe parte desta energia, porém, a radiação visível, também não muda de direção. Assim, a radiação propaga-se em movimento retilíneo. 45

46 Propagação das radiações infravermelhas: Depois de várias interações com os elétrons orbitais, as substâncias magnéticas em união vão diminuindo de frequência até chegar à radiação infravermelha. Durante sua propagação, o elétron recebe parte da energia cinética da radiação, mas, não sai de seu loco e a radiação infravermelha é desviada nesta interação. Propagações das radiações quando ocorrem interações com elétrons: 1. Radiações de maiores frequências: radiação gama, raios-x e a radiação ultravioleta - Na interação da radiação com o elétron, este recebe uma transferência alta de energia cinética da radiação fazendo com que o elétron resultante salte do seu orbital e a radiação diminua sua frequência e mude a direção de propagação. Ocorrendo propagação não retilínea;. Radiações de frequência da luz violeta á luz vermelha O elétron recebe o impacto, com transferência de alguma energia cinética ao elétron, que não destaca este elétron do seu orbital, fazendo com que a propagação seja em movimento retilíneo com perda de frequência da radiação até à luz vermelha, que é a última radiação do espectro eletromagnético que consegue produzir esta interação da radiação com os elétrons, sem mudar a direção da radiação; 3. Radiações com frequências infravermelhas - A radiação ao interagir com o elétron, não tem energia suficiente para desviar o elétron, parte da energia cinética da 46

47 radiação é transferida ao elétron na interação, sem tirá-lo do seu loco, porém, a própria radiação é desviada. Análise da reflexão da luz pelo Modelo Atômico proposto: A cor da luz emitida pelo corpo, na reflexão, depende da radiação incidente apenas para provocar a emissão de radiação característica pelo núcleo atômico atingido por tal radiação. A radiação visível incidente tem energia cinética somente capaz de produzir a troca das substâncias magnéticas com o elétron e o posítron nuclear. A radiação refletida (na verdade é emitida pelo núcleo) representa essas substâncias magnéticas permutadas com energia cinética determinada pela força de união nuclear específica de cada núcleo atômico. Assim, a cor, não depende da frequência do raio incidente, e sim da frequência do raio refletido, que depende das características do núcleo atômico que reflete esta luz. Quando um corpo recebe um raio de luz visível este raio interage com a substância magnética do elétron e com a substância magnética do posítron e esse núcleo substitui as substâncias magnéticas desta radiação, por uma radiação formada por substâncias magnéticas do núcleo (do elétron e do posítron) com energia (frequência) característica do próprio corpo emissor desta radiação. Quando uma radiação visível é refletida de um núcleo, como a força de união deste núcleo é determinada pelas forças de atração entre os elétrons e posítrons constituintes dos 47

48 prótons e nêutrons dos núcleos desse corpo (quando maior o volume menor a força de união), a diferença da energia cinética da radiação incidente, com a emitida, é transmitida e absorvida pelo núcleo (pelo corpo), sendo transformada em energia térmica. Quando um corpo ou núcleo apresenta emissão de radiação com frequência inferior à radiação vermelha, todas as radiações que chegarem ao núcleo (corpo) do espectro de luz visível serão emitidas com frequências infravermelhas, não sendo vista pelo olho humano, sendo um corpo preto (ausência de cor, no entanto, não há absorção das substâncias magnéticas). Como a luz refletida possui frequência menor que a radiação de frequência vermelha, terá uma diferença de energia, entre a da energia cinética incidente para a energia cinética refletida, que será transformada em energia térmica aquecendo o núcleo (corpo). O processo de reflexão das radiações eletromagnéticas visíveis depende da radiação incidente, para que ocorra a emissão. A frequência da luz refletida, é que não depende da frequência da radiação incidente e sim de características do núcleo atômico que emite a radiação característica (depende da força magnética de união, particular para cada núcleo). Reflexão da radiação gama, radiação-x e radiação ultravioleta, baseada no Modelo Atômico proposto: Reflexões das radiações gama em núcleos com elevada massa atômica: Quando a radiação possui frequências elevadas como a radiação gama e é emitida em núcleos de massa nuclear elevada, onde a força magnética de união é bastante reduzida, 48

49 no processo de reflexão da radiação, ocorre o destacamento de um elétron e de um posítron, conforme a representação esquemática. Neste processo de reflexão, há grande perda de energia cinética da radiação, o que faz com que seja refletida uma radiação com baixíssima energia cinética, provavelmente, bem abaixo das frequências das radiações infravermelhas. Esse fato leva a se acreditar que a radiação desaparece e surja o elétron e o posítron, sem, também, relacionar o impacto da radiação com o núcleo atômico. Reflexões das radiações gama (em núcleos que não possuem elevados volumes atômicos), raios-x e ultravioletas: A reflexão da radiação gama (em núcleos não muito massivos), raios-x e radiações ultravioletas apresentam a característica de produzirem mais radiações emitidas, que a incidente. Este espalhamento é resultante de interações específicas para estas radiações que apresentam alta energia cinética interagindo com núcleos com alta força de união, produzindo a emissão de todas as substâncias magnéticas envolvidas (tanto da radiação incidente como do elétron e do posítron nuclear). As substâncias magnéticas da radiação incidente interagem com a substância magnética negativa do elétron e com a substância magnética positiva do posítron, com emissão de duas radiações mais o neutrino do elétron e do antineutrino do posítron. 49

50 Neste impacto há aniquilação de um elétron e de um posítron e utilização de suas substâncias magnéticas na formação das radiações emitidas, sendo que o neutrino do elétron e o antineutrino do posítron, também são produtos dessa interação. Assim que perde um elétron e um posítron o núcleo se reorganiza mantendo sua estrutura coesa. Absorção da radiação eletromagnética: A radiação eletromagnética não é absorvida. Trata-se de substâncias magnéticas (negativa unida à positiva) que apresenta massa. Na propagação sua frequência é que vai diminuindo com as progressivas interações e transferência de energia cinética para os elétrons. No processo de reflexão da luz, também, esta radiação não é absorvida, pois, a cada interação com o núcleo atômico, as substâncias magnéticas constituintes da radiação são refletidas, embora possam apresentar frequências diferentes. Acredita-se que a luz branca, ao incidir em um corpo, este corpo, reflita uma cor de luz e as demais cores do espectro de luz visível seriam absorvidas pelo corpo, transformando estas energias absorvidas, em energia térmica, mas, o que acontece é que todas as radiações, tanto do espectro de luz visível, quanto não, são refletidas, não ocorrendo nenhuma absorção dessas radiações eletromagnéticas. Ocorre absorção de energia cinética da radiação na reflexão e não absorção das substâncias magnéticas constituintes da radiação (positiva em união com a negativa). Quem determina a cor do corpo iluminado são as características dos núcleos externos deste corpo. A cor não é determinada pela luz incidente e sim pela luz emitida, conforme explicitado no processo de reflexão da luz. Quanto ao processo de aquecimento do corpo, é apenas a transformação da diferença de energia cinética, que o núcleo recebe a mais, quando o raio incidente tem maior frequência que o raio refletido. Esta diferença de energia é transformada em energia térmica. A variação de energia térmica do núcleo é a diferença da energia cinética de radiações de maiores frequências, refletidas com menores frequências e a energia cinética de radiações de menores frequências refletidas com maiores frequências por este núcleo. Considerações sobre a luz Analisando as cores: Quem determina a cor de um corpo é a frequência da luz refletida pelo corpo, após a radiação incidente ter interagido com elétrons e posítrons externos dos núcleos deste corpo. A determinação da cor é a capacidade, que cada núcleo possui para receber a radiação visível, interagir e emitir radiação característica pelo próprio núcleo. Desta afirmativa, conclui-se que: 50

51 1. A luz é formada pela substância magnética positiva do posítron mais a substância magnética negativa do elétron;. Não é apenas energia em propagação. É uma matéria diferente do elétron e do posítron, pois, nestes as substâncias magnéticas possuem densidade muito maior, criada pelo neutrino e antineutrino; 3. Apresenta volume e propaga-se girando sem deslizamento; 4. Por ser matéria, não pode ser absorvida, como prediz a teria atual. Quando choca-se com o elétron, por exemplo, apresenta todas as características de um choque de uma pequena partícula à velocidade de m/s. Quanto maior a frequência da radiação maior será a energia cinética de impacto; 5. O corpo não reflete uma cor de luz do espectro visível e absorve as outras cores, porque as radiações são refletidas com frequências determinadas pelos núcleos formadores deste corpo (na verdade recebe a radiação incidente e emite uma radiação característica, não ocorrendo absorção, mas sim a troca das substâncias magnéticas com energia cinética determinada pela força magnética de união nuclear e quanto maior o volume nuclear menor é esta força de impulsão da radiação característica emitida); 6. O aquecimento que ocorre nos corpos não é causado pela absorção da luz e sim pelas diferenças de energia cinética entre a radiação incidente e a radiação emitida, quando a radiação incidente possui energia cinética maior que a energia cinética de emissão, característica de cada núcleo, esta diferença positiva de energia cinética é absorvida, se transformando em energia térmica; 7. Quando a radiação incidente possui uma energia cinética menor que a radiação emitida esta diferença negativa faz com que o núcleo perca energia cinética, em forma de energia térmica; 8. O preto é ausência de cor, mas não é ausência de reflexão da radiação eletromagnética, apenas reflete radiações com frequências abaixo do vermelho e radiações infravermelhas não são vistas pelo olho humano; 9. Quanto maior a massa nuclear (em consequência o volume) menor a frequência de reflexão da luz, pois será menor a impulsão da radiação provocada pela força magnética de união nuclear. Ao incidir uma radiação visível ocorre substituição de suas substâncias magnéticas com a do posítron e do elétron constituinte do próton ou nêutron atingido pela radiação (emitindo uma radiação característica). A energia cinética desta emissão (força de impulsão) é determinada pela força magnética de união nuclear; 51

52 10. A força magnética de união nuclear mantém a coesão dos constituintes do núcleo atômico e é produto da distribuição vetorial das forças magnéticas de atração, entre os elétrons e posítrons, assim, para a manutenção da coesão dos prótons e nêutrons a mais no núcleo, essa distribuição das forças magnéticas de atração será maior, tornando a força magnética de união nuclear menor. Isto produzirá emissões características para cada elemento químico; 11. O branco não é a união de todas as cores, e sim uma radiação com frequência determinada, porque se fosse união de todas as cores e como quem determina a cor é a característica do núcleo refletir uma radiação, recebendo a radiação e emitindo outra com uma energia própria, (cada elemento químico apresenta uma força de união característica dependente de sua massa nuclear), para ocorrer um corpo de cor branca, teria que existir neste corpo núcleos que emitissem todas as cores. Isto é até possível, mas como um elemento químico com um só tipo de núcleo poderia refletir a radiação incidente em todas as frequências se possui somente um tipo de núcleo com mesma massa nuclear, pois, há substâncias simples de coloração branca; 1. Tem-se que considerar que quando estamos falando branco, não estamos falando incolor e se observarmos a luz ambiente não se trata da cor branca (cor leitosa) e sim que ao nosso redor, além das cores de todos os objetos, não enxergamos cor alguma (é transparente) então não podemos considerar que no meio existam todas as cores e estas cores, em união, forme a cor branca, pois, não é isto que observamos; 13. A decomposição da luz policromática em prismas ocorre porque as radiações visíveis possuem diferenças de tempo de giro apresentando graus diferentes de refração na matriz cristalina, ocorrendo saída das radiações visíveis separadamente. Efeito fotoelétrico: O efeito fotoelétrico é o nome dado á observação de que quando um metal é iluminado com luz, uma pequena corrente elétrica flui através do metal. A luz transmite sua energia aos elétrons, nos átomos do metal, permitindo a eles moverem-se, produzindo corrente elétrica. Mas, nem todas as cores de luz afetam os metais dessa maneira. Não importa quão brilhante uma luz vermelha seja, mesmo assim ela não produzirá nenhuma corrente elétrica em um metal, mas uma luz ultravioleta, mesmo bem tênue, resultará numa corrente fluindo no metal. 5

53 Interpretação anterior em contraposição aos resultados experimentais do efeito fotoelétrico: O problema com esse resultado intrigante é que ele não pode ser explicado se a luz é vista do ponto de vista de uma onda. A Física Clássica tentou explicar esse fenômeno utilizando a teoria eletromagnética: a luz como toda onda eletromagnética, transporta energia ao se propagar. A energia transportada aumenta com o aumento da intensidade luminosa e, também, com o aumento da frequência. Então: 1. Aumentando-se a intensidade luminosa, os elétrons deveriam ser ejetados com maior energia;. O efeito fotoelétrico deveria ocorrer com luz de qualquer frequência, bastando para isso aumentar a intensidade luminosa. Ondas grandes têm grandes quantidades de energias enquanto ondas pequenas têm pouca. Portanto, se a luz tem um caráter ondulatório, seu brilho (intensidade) afeta a quantidade de energia no sentido de que quanto mais brilhante a luz, maior a onda e mais energia ela terá. Dessa forma, as diferentes cores da luz são definidas pela quantidade de energia que elas possuem. Os resultados experimentais não eram explicados pelo eletromagnetismo da época, do físico e matemático, James C. Maxwell (1831*-1879+), segundo o qual, quanto mais intensa a radiação eletromagnética incidente em um material fotoelétrico, maior seria a velocidade do elétron arrancado. Além do mais, como essa radiação era distribuída em uma onda, de acordo com o eletromagnetismo de Maxwell, era necessário um tempo razoável para que tal radiação arrancasse elétrons do material emissor. Nessas experiências, o observado era que: 1. Os elétrons emitidos tinham velocidades iniciais finitas, independentes da intensidade da luz incidente, porém, dependentes de sua frequência;. O número total de elétrons emitidos era proporcional à intensidade da luz incidente; 3. Os elétrons eram destacados imediatamente na aplicação de radiação eletromagnética de alta frequência no metal. A interpretação de Albert Einstein sobre o efeito fotoelétrico: 53

54 Albert Einstein percebeu que a única maneira de se explicar o efeito fotoelétrico era dizer que a luz, em vez de ser uma onda, como era geralmente aceita até então, é, na verdade, feita de muitos pacotes pequenos de energia chamados fótons que se comportam como partículas. Einstein utilizou-se de conceitos escritos por Planck que falava sobre a quantização da energia do elétron, e também incluía a famosa fórmula de Planck que indicava com certa precisão a energia de radiação do corpo negro. Einstein criou o conceito de que a luz não só poderia ser caracterizada como onda, mas também como partícula, e que cada quantum de energia da luz correspondia a um fóton. Assim, quando os fótons do raio luminoso incidiam sobre a placa de metal, ele cederia sua energia (determinada pela frequência da onda) ao elétron das últimas camadas do metal e assim esses elétrons ganhariam energia suficiente para saltar de uma placa a outra, criando um fluxo de elétrons no sistema, ou seja, corrente elétrica. Einstein também propôs que cada metal, ou cada objeto tinha características próprias, e que para cada material era necessária uma frequência certa para que os fótons da luz pudessem dar energia aos elétrons do material para que esses saltassem de níveis eletrônicos e gerassem energia no sistema. Interpretação do efeito fotoelétrico considerando que as radiações eletromagnéticas perdem energia cinética e consequentemente frequência na interação com elétrons: Conforme explicado sobre os processos de propagação das radiações eletromagnéticas, temos que considerar que ao ocorrer interações das radiações com elétrons, a energia cinética da radiação é preponderante para ocorrer: 1. Uma propagação sem remoção do elétron de seu orbital e sem a mudança de direção da radiação, como ocorre no caso das radiações visíveis, ocorrendo perda de energia cinética da radiação para o elétron. Essa perda de energia cinética produz diminuição da frequência;. Uma propagação com remoção do elétron orbital com mudança de direção da radiação, como ocorre no caso das radiações acima do violeta, ocorrendo perda de energia cinética da radiação para o elétron (fotoelétron), que salta do seu orbital; 3. Uma propagação sem remoção do elétron de seu orbital e com mudança de direção somente da radiação como no caso das radiações infravermelhas. Ocorrendo perda de energia cinética da radiação para o elétron. Em todos os casos, a radiação perde energia cinética produzindo diminuição de sua frequência. 54

55 As Radiações eletromagnéticas, acima do violeta, apresentam energia cinética suficiente para vencer a força de contenção dos elétrons das camadas eletrônicas mais externas de metais quando submetidos a estas radiações. Cada elemento químico tem uma força de contenção característica, pois depende de fatores tais como a massa nuclear que determinará uma eletrosfera com mais elétrons e menor força de contenção para os elétrons das últimas camadas. Quanto mais acima do ultravioleta no espectro das radiações, mais energia cinética terá a radiação e o elétron receberá mais energia, produzindo um fotoelétron com mais velocidade de giro (spin) e em consequência maior velocidade linear. A intensidade das radiações, apenas determina a quantidade de elétrons destacados, pois seriam mais radiações interagindo com mais elétrons, desde que sejam radiações capazes de vencer a força de contenção dos elétrons (radiações com frequências acima do violeta). A compreensão da radiação eletromagnética, como partícula de densidade extremamente baixa, deixa superada a questão da discussão da dualidade onda/partícula e o efeito fotoelétrico passa a ter interações dessa matéria de densidade baixíssima com a matéria comum, descritos plenamente pela Física Newtoniana. Formação de pares: Segundo a teorização atual, a produção de pares, ou seja, de um elétron e um posítron, ocorre somente quando, fótons com energia de 1, 0 Megaeletrovolt (MeV.) passam próximos a núcleos de elevados números atômicos, essa radiação interage com o núcleo e desaparece, dando origem a um par (01 elétron e 01 posítron). A interpretação do evento não está correta devido a não compreensão do núcleo atômico. Quanto à explicação para este evento, está baseado no Modelo Atômico Padrão, que não apresenta alternativa, não fosse a de se acreditar que a energia se transformaria simplesmente em matéria, não considerando interações de destacamento de substâncias magnéticas externas do núcleo em um processo de interação da radiação com esse núcleo. Formação de um elétron e um posítron a partir de radiação gama baseada no Modelo Atômico proposto: Quando a radiação de alta frequência atinge o núcleo atômico de massa elevada, o seu processo de reflexão ocorre de uma maneira peculiar. A alta energia cinética da radiação e a baixa força magnética de união, entre os posítrons e elétrons desse núcleo, provocada pelo elevado volume nuclear, na reflexão, produz uma interação, em que o elétron e o posítron nucleares são destacados do núcleo atômico. Este processo ocorre com a radiação gama em núcleos muito massivos, combinando alta energia cinética de impacto com uma baixa força de união do núcleo muito massivo. 55

56 A radiação não interage com o núcleo e desaparece como prediz a teoria atual. As substâncias magnéticas (positiva unida à negativa) da radiação, após a interação é refletida com baixíssima energia cinética. Este posítron, após diminuir sua velocidade de emissão, interage com algum elétron se transformando novamente em radiações gama mais a emissão de um neutrino e um antineutrino. O núcleo atômico emite nessa interação um elétron, um posítron e a reflexão da radiação incidente com pouquíssima energia cinética. É um processo de interação entre as substâncias magnéticas da radiação incidente com perda de energia cinética na produção do destacamento do elétron e do posítron externos desse núcleo massivo (com baixa força magnética nuclear). Neste destacamento, o posítron é emitido com maior velocidade que o elétron, devido à repulsão magnética do próton (possui um posítron a mais que o número de elétrons). Nesta interação o Próton perde um elétron e um posítron. 56

57 RELAÇÕES ENTRE TEMPERATURA E ENERGIA CINÉTICA DAS RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS A catástrofe do ultravioleta: Na tentativa de resolução da emissão de um corpo negro aquecido, vários cientistas tentaram resolver o problema da catástrofe do ultravioleta, mas foram mal sucedidos. Porém, foram registrados alguns sucessos intermediários, como a lei de Wien e a lei de Stefan-Boltzman. Enfim, em 1900, o físico Max Karl Ernst Ludwig Planck apresentou à Sociedade Alemã de Física um estudo teórico a respeito da emissão de radiação de um corpo negro, deduzindo a equação que estava plenamente em acordo com os resultados experimentais. Para a proposição da equação do corpo negro, Max Planck considerou a existência na superfície do corpo negro de cargas elétricas oscilantes que emitem energia radiante não de modo contínuo, como sugere a teoria clássica, mas sim em porções descontínuas, partículas que transportam uma quantidade de energia bem definida. A quantidade de energia radiante (quantum), de frequência ( f ), é dado por: ( E = f. h), em que (h) é uma constante de proporcionalidade denominada constante de Planck. A constante de Planck (h) define um limite inferior definido e finito para as gradações da energia emitida por átomos distintos. Segundo a física clássica, a energia irradiada por dois átomos em equilíbrio poderia ser tão pequena quanto quiséssemos. A lei de Planck fornece o limite inferior para essa diferença. Planck introduziu a sua hipótese das variações quantizadas. Pode-se seguir a lei Rayleigh-Jeans e então introduzir a hipótese de Planck e assim obter a lei de Planck. Caso contrário, acontece a catástrofe do ultravioleta. O Problema da emissão das radiações de um corpo negro na visão da física quântica: Basicamente, um corpo negro é um corpo com um orifício, por onde emitirá radiação quando for aquecido. Aliás, muitos corpos podem emitir radiação como um corpo negro. Se a cavidade for aquecida, emitirá radiação através do orifício. Quanto mais quentes as paredes da cavidade, maior a intensidade da emissão. No entanto, além do brilho, muda a cor (frequência) da radiação. O problema para os físicos foi prever e explicar quantitativamente essas mudanças de intensidade e frequência. O problema não era a medição experimental. A dificuldade estava em encontrar uma equação que correspondesse à curva dos dados experimentais. 57

58 Após várias tentativas foi derivada a equação ou Lei de Rayleigh-Jeans, no entanto, a equação não estava correta, pois, o comprimento de onda estava no denominador, o que significa que quando a frequência aumentasse (comprimentos de onda mais curtos), a intensidade também aumentaria indefinidamente. Assim, quando entrasse no espectro do ultravioleta, a curva acabaria violando a lei da conservação da energia. Isso foi chamado de a catástrofe do ultravioleta". A hipótese de Planck violou as leis físicas conhecidas, por isso generalizou-se o sentimento de que era necessário rever alguma coisa nas interpretações e nos conceitos então aceitos pela Física Clássica, que realmente se mostraram incorretos. Emissões do corpo negro: As emissões do corpo negro ocorrem em todos os comprimentos de onda (espectro contínuo), mas com intensidade variável, passando por um máximo em um dado comprimento de onda, que depende da temperatura do corpo. À medida que a temperatura aumenta, o máximo de intensidade da radiação emitida desloca-se para comprimentos de onda cada vez menores. Este efeito de deslocamento do pico da radiação térmica com a temperatura já estava contido na fórmula empírica proposta em 1896 por Wilhelm Wien ( ), para descrever a lei de distribuição da intensidade no espectro emitido, como função da temperatura da fonte. Determinação física e matemática da Constante de Dispersão e da Lei de Wien: Lei empírica de Wien na determinação do comprimento de onda da radiação máxima em relação à temperatura em Kelvin do corpo negro: Relações entre a temperatura do corpo negro e o comprimento de onda correspondente à emissão máxima do corpo, traduzida por Wilhelm Wien, físico austríaco contemporâneo de Max Planck, sendo que essa relação é de proporcionalidade inversa entre o comprimento de onda da emissão máxima e a temperatura absoluta do corpo: Pela Lei de Wien: (λ. máx ) = (b) = Constante de Dispersão de Wien; (T ) = Temperatura do corpo negro; ( λ. máx) = Comprimento de onda da radiação máxima emitida; b T 58

59 Determinação matemática da Lei de Wien e seu significado físico: A Constante de Dispersão de Wien (b) representa um valor constante, produzido pelo produto da Temperatura em Kelvin (T ) pela onda da radiação máxima emitida ( λ. máx), em metros. Quando a temperatura em Kelvin sobe, o comprimento de onda da radiação máxima emitida diminui, na mesma proporção e quando a temperatura em Kelvin diminui, o comprimento de onda da radiação máxima emitida aumenta, também, na mesma proporção. Quando se analisa a Lei de Wien, com este foco (no comprimento de onda da radiação máxima emitida ( λ. máx) ), a Constante de Dispersão de Wien representa esse valor constante, resultado do produto da Temperatura em Kelvin pelo comprimento de onda da radiação máxima emitida pelo corpo negro. Assim, a temperatura de um corpo negro, em Kelvin, multiplicada pelo comprimento de onda da radiação máxima emitida, em metros, o valor será constante e igual a ( 0, ), valor da Constante de Dispersão de Wien (b). Quando se analisa a Lei de Wien, com foco na frequência da radiação máxima emitida ( f. máx), podemos determinar quantos giros por segundo ( hertz / s), a radiação aumentará por segundo, com o acréscimo de 01 Kelvin à temperatura do corpo negro. Este aumento de frequência com o aquecimento de 01 Kelvin à temperatura do corpo negro será chamado, neste trabalho, de frequência por Kelvin ( f / Kelvin). Como a Lei de Wien foi desenvolvida com foco no comprimento de onda, não fica evidente esta relação, a partir da fórmula apresentada para mensuração do comprimento de onda da radiação máxima emitida, em relação à Temperatura em Kelvin. Lei de Wien em relação à frequência e à energia cinética das emissões de um corpo negro: Relações entre temperatura de um corpo negro e a frequência da radiação máxima emitida por este corpo. Transformação do comprimento de onda da radiação máxima emitida da Lei de Wien para a frequência máxima da radiação emitida ( f. máx). b c b c λ.máx = = T f. máx T f. máx Onde: ( f. máx) = Frequência máxima da radiação emitida; (c) = Velocidade da luz. = b T c. T f. máx = b 59

60 O valor da Constante de Dispersão de Wien (b) é: b =, A divisão da velocidade da luz por esta constante resulta na quantidade de giros que a radiação aumenta em 01 segundo com o acréscimo de 01 Kelvin à temperatura do corpo negro, ou seja, representa a frequência acrescida por Kelvin ( f / Kelvin) à frequência da radiação: c ( f / Kelvin) = b Frequência por Kelvin (número de giros por segundo que aumentam com aumento de 01 Kelvin na temperatura do corpo negro): c b = ( f / Kelvin) = , hertz / s / K Assim, a frequência da radiação máxima emitida pelo corpo negro é o produto da frequência por Kelvin pela Temperatura em Kelvin: f. máx = ( f / kelvin) ( T ) c. T f. máx = b = ( f / kelvin) ( T ) = , ( T ) (Relação entre a frequência emitida e a Temperatura em Kelvin) Determinação matemática da Constante de Dispersão de Wien (b) : Constante de Wien analisada com foco na frequência por Kelvin: c b = ( f / Kelvin) b = , b = 0,

61 A multiplicação da frequência de uma radiação por seu comprimento de onda resulta na velocidade da luz e como se pode perceber a frequência por Kelvin ( f / Kelvin) multiplicada pela Constante de Dispersão de Wien (b), também resulta na velocidade da luz (c) : ( b ) ( f / Kelvin) = c A relação da Constante de Dispersão de Wien (b) com a frequência por Kelvin ( f / Kelvin) e a velocidade da luz (c), tem o mesmo significado da relação entre a frequência de uma radiação, com seu comprimento de onda e a velocidade da luz. A constante é um produto entre o comprimento de onda (λ) em metros e a Temperatura (T ) e sua unidade de medida é ( metros Kelvin), portanto, não representa somente o comprimento de onda da radiação. Esta determinação é importante, pois, não se pode dizer que a Constante de Dispersão represente numericamente algum comprimento de onda. Constante de Dispersão de Wien com foco no comprimento de onda: b = (λ. máx.) T Constante de Dispersão de Wien com foco na frequência: Então: c b = ( f / Kelvin) c ( λ. máx.) T = (λ. máx.) T ( f / Kelvin) = c ( f / Kelvin) Desta relação pode-se concluir, também, que: T ( f / Kelvin) = ( f. máx) = (λ. máx.) ( f. máx) = c A frequência por Kelvin ( f / Kelvin) representa o aumento de frequência, com o aumento de 01 Kelvin à temperatura do corpo negro, mas, a Constante de Wien não representa a diminuição do comprimento de onda em relação ao aumento de temperatura. 61

62 O que levou Wilhelm Wien e os demais cientistas a não perceberem o significado da Constante de Dispersão em relação ao aumento de frequência por Kelvin na temperatura do corpo negro: A maioria das teorias físicas, em relação às emissões eletromagnéticas, foi desenvolvida baseada no comprimento de ondas e não na frequência das radiações. Como a frequência tem relação direta com a energia cinética, tornou-se difícil visualizar, o que, realmente, representava a maioria das Constantes utilizadas nestas determinações. Fato que ocorreu, também, em relação à Constante de Dispersão de Wien. Relações da Constante de Dispersão de Wien com a frequência por Kelvin e com a velocidade da luz: A Constante de Dispersão de Wien (b) representa o comprimento de onda (λ), multiplicada pela parte variável da frequência ( f ), ou seja, a temperatura em Kelvin (T ). 6

63 Quadro demonstrativo dessas relações: Energia cinética por Kelvin ( E. c./ Kelvin) determinada a partir da Lei de Wien: O número de giros por segundo ( hertz / s) que aumenta na frequência da radiação com o aumento de 01 Kelvin à temperatura do corpo negro, multiplicado pela Constante de Planck (h), resulta na energia cinética acrescida à radiação emitida a cada Kelvin adicionada a este corpo ( E. c./ Kelvin) : 63

64 Energia cinética por Kelvin: ( E. c./ Kelvin) = ( f / Kelvin) ( h) ( E. c./ Kelvin) = , , (9) J / K Energia cinética acrescida à radiação a cada Kelvin de temperatura adicionada ao corpo negro. ( E. c / Kelvin) = 6, J / Kelvin A energia cinética por Kelvin ( E. c./ Kelvin) e a frequência por Kelvin ( f / Kelvin) são Constantes. Determinação da Constante de Dispersão de Wien a partir da fórmula da Constante de Boltzmann: Do artigo de Max Planck intitulado: "Sobre a lei de distribuição da energia no espectro normal", tem-se que: Utilização da Constante de Boltzmann por Max Planck: ( c h) (λ. máx) = (4,9651) k T Onde: ( λ. máx) é o comprimento de onda da radiação máxima da distribuição à temperatura (T ). Razão entre a Energia cinética por Kelvin ( E. c./ Kelvin), determinada a partir Lei de Wien e a Constante de Boltzmann (k) : 64

65 Relação entre Energia cinética por Kelvin e a Constante de Boltzmann: ( E. c./ Kelvin) k 6, , = 3 = 4,9651 Ao substituir esta expressão na fórmula do artigo de Max Planck, tem-se: ( c h) (λ. máx) = (4,9651) k T ( c h) (λ. máx) = ( E. c./ Kelvin) T Determinação da Constante de Dispersão de Wien a partir da expressão do artigo de Max Planck: Substituindo a Constante de Boltzmann multiplicada por 4,9651 na equação de Planck, pode-se determinar sua relação com a equação de Wien: ( c h) (λ. máx) = ( E. c./ Kelvin) T Pela Lei de Wien: Então: (λ. máx ) = b T ( c h) b = ( E. c./ Kelvin) 34 ( ) (6, (9) 10 ) b = 6, b = 0, Constante de Dispersão de Wien encontrada a partir da equação que determina o comprimento da onda da radiação máxima emitida (artigo de Max Planck). 65

66 Relações entre a fórmula de Max Planck, a Constante de Boltzmann e a Energia Cinética por Kelvin na determinação matemática da onda máxima: A partir da Fórmula de Max Planck para determinação do comprimento de onda da radiação máxima emitida pelo corpo negro e compreendendo que essa fórmula tem relação com a Energia Cinética por Kelvin ( E. c./ Kelvin), percebe-se que, ao ser utilizada a Constante de Boltzmann (k), multiplicada por ( 4,9651), na verdade o que se está utilizando nesta determinação é a Energia cinética por Kelvin ( E. c./ Kelvin), pois, conforme foi demonstrado neste estudo, a Constante de Boltzmann (k) multiplicada por ( 4,9651) representa a Energia cinética por Kelvin ( E. c./ Kelvin). A partir desta determinação, consegue-se perceber, além da relação matemática, o sentido físico para a equação, já que é a mesma equação de Wien. Determinações sem a utilização da Constante de Boltzmann: Segundo Max Planck: ( c h) ( λ. máx) = (4,9651) ( k) ( T ) Como determinado neste estudo: ( E. c./ Kelvin ) = (4,9651) ( k) ( E. c / Kelvin) = 6, J / Kelvin Então: ( c h) ( λ. máx) = (4,9651) ( k) ( T ) = ( c h) ( λ. máx) = ( E. c./ Kelvin) ( T ) ( λ. máx) = ( f ( c h) / Kelvin) h ( T ) ( λ. máx) = ( f ( c) / Kelvin) ( T ) ( λ. máx) = , ( T ) 66

67 Equações equivalentes: ( c h) ( λ. máx) = (4,9651) ( k) ( T ) ( b) ( λ. máx ) = ( T ) (λ. máx) = ( f c / Kelvin) T c ( λ. máx ) = (λ. máx ) ( f. máx) = c c = f λ ( f. máx) A equação de Max Planck para o comprimento de onda da radiação máxima emitida é igual á equação de Wien (tanto com foco no comprimento de onda, quanto com foco na frequência). Relação entre o comprimento de onda da radiação máxima emitida ( λ. máx) e a energia cinética ( E. c.) desta radiação: Como foi determinado que: ( c h) ( λ. máx) = ( E. c./ Kelvin) ( T ) E a energia cinética por Kelvin multiplicada pela temperatura em Kelvin é igual à Energia cinética da Radiação, então: ( c h) ( λ. máx) = ( E. c./ Kelvin) ( T ) ( c h) ( λ. máx) = E. c. ( c h) E. c. = E. c. = f h λ 67

68 Relações encontradas a partir da Lei de Wien: Frequências e energias: (4,9651) ( k) ( T ) ( f. máx) = ( E. c.) = (4,9651) ( k) ( T ) ( h) ( E. c / Kelvin) ( T ) ( f. máx) = ( h) ( E. c / Kelvin) = f ( máx) ( h) ( T) c h T ( E. c.) = b c h ( E. c.) = ( λ. máx) c h ( E. c / Kelvin) = b Comprimento de onda da radiação máxima emitida: ( c h) ( λ. máx) = ( E. c./ Kelvin) ( T ) (λ. máx) = ( f c / Kelvin) T c h (λ. máx) = (4,9651) k T Constante de Boltzmann: k c h = ( 4,9651) ( b) ( E. c./ Kelvin) k = 4,9651 Constante de Dispersão de Wien: ( b ) = ( f c / Kelvin) c h ( b) = ( E. c./ Kelvin) c h T ( b) = E. c. 68

69 Valor da Constante de Boltzmann (valor acurado) determinada a partir da Energia cinética por Kelvin: Constante de Boltzman: ( E. c./ Kelvin) k = 4, k = 1, J / K As temperaturas das radiações eletromagnéticas determinadas pela Lei de Wien: Determinação das temperaturas das Radiações eletromagnéticas a partir energia cinética por Kelvin, determinada a partir da Lei de Wien: Demonstração das relações entre a Lei de Wien e a Lei de Planck na determinação da energia cinética das radiações eletromagnéticas. ( f ) ( h) = ( T ) ( E. c./ Kelvin) f = T ( f / Kelvin) Exemplos das determinações apresentadas neste estudo: Pode-se usar como exemplo a radiação vermelha do espectro do hidrogênio com 10 comprimento de onda de 6.564, m : Determinação da Temperatura da radiação vermelha do espectro do hidrogênio : λ = 6.564, m f = , hertz / s 69

70 A temperatura é uma razão entre a frequência da radiação e a quantidade de giros que aumentou por Kelvin, encontrada por meio da Lei de Wien (válida para qualquer radiação). E. c f T = T = ( E. c / Kelvin) ( f / Kelvin) T , hertz / s. = , hertz / s / Kelvin T = 4.414, Kelvin Relação entre energia cinética e temperatura das radiações eletromagnéticas determinada pela Lei de Wien: Determinação da energia cinética a partir da temperatura e da energia cinética por Kelvin encontrada a partir da Lei de Wien 10 Radiação vermelha ( λ = 6.564, m ): E. c. = T ( E. c./ Kelvin ) E. c. = 4.414, , E. c. = 3, (Esta energia cinética é a mesma encontrada pela fórmula de Max Planck) 19 J ( f ).( h) = ,... 6, (9) x10 34 = E. c. = 3, J Determinação da Temperatura das Radiações limites das Séries de Paschen, de Balmer e de Lyman: 70

71 Radiação limite da Série de Paschen: 10 λ = 8.01, m f = , hertz / s T = ( f f / Kelvin) = , , T = 3.533,59... K Radiação limite da Série de Balmer: 10 λ = 3.645, m f = , hertz / s T = ( f f / Kelvin) = , , T = 7.949, K Radiação limite da Série de Lyman: 10 λ = 911,67 10 m f = , hertz / s T = ( f f / Kelvin) = , , T = , K Determinação da energia cinética da radiação limite da série de Paschen, Balmer e Lyman, a partir da temperatura e da energia cinética por Kelvin, encontrada a partir da Lei de Wien: E. c. = T ( E. c./ Kelvin ) Energia cinética da radiação limite da Série de Paschen: E. c.( Paschen) = 3.533, , E. c.( Paschen) =, J 3 Energia cinética da radiação limite da Série de Balmer: 71

72 E. c.( Balmer) = 7.949, , E. c.( Balmer) = 5, J 3 Energia cinética da radiação limite da Série de Lyman: E. c.( Lyman) = , , E. c.( Lyman) =, J 3 Estas energias cinéticas são exatamente as mesmas encontradas pela equação da energia cinética de Max Planck: E. c. = f h Expressões decorrentes da relação entre energia cinética das radiações e temperatura: ( f ) ( h) = ( T ) ( E. c./ Kelvin) ( f ) = ( T ) ( f / Kelvin) f T = f = T ( f / kelvin) ( f / Kelvin) Determinação da temperatura pela frequência e determinação da frequência pela temperatura, pois, a frequência por Kelvin é constante. ( f / Kelvin) = , hertz / s / Kelvin Determinação física e matemática da Equação da Energia Espectral de Max Planck; Comparação entre os dados experimentais com as previsões clássicas e com a fórmula de Max Planck: A partir das observações experimentais, Wien obteve, também, uma fórmula que se aproximava da curva da densidade de radiação em função do comprimento de onda (energia espectral do corpo negro), mas era acurada apenas para pequenos comprimentos 7

73 de onda (altas frequências). Rayleigh e Jeans partiram das fórmulas da mecânica clássica para um oscilador e obtiveram uma fórmula que funcionava para grandes valores de onda (baixas frequências). A fórmula de Planck, utilizando o novo conceito de quantização da energia dos osciladores descreveu exatamente os resultados experimentais e, nos casos limites, as fórmulas de Wien e Rayleigh-Jeans. Uma lei empírica para a energia total emitida, como função da temperatura, já havia sido proposta em 1879 por Josef Stefan ( ). Foi demonstrada em 1884 por Ludwig Boltzmann ( ) usando argumentos termodinâmicos. Em junho de 1900, Lord Rayleigh (John William Strutt, ) mostrou que a chamada lei de equipartição da energia, um resultado fundamental da mecânica estatística clássica de James Clerck Maxwell ( ) e de Boltzmann, conduzia a uma predição sobre a forma da lei universal procurada. Experimentalmente, era muito difícil medir a distribuição espectral com a precisão necessária. Os resultados encontrados estavam em desacordo com a lei de Wien, para baixas frequências e com a Lei de Rayleigh, para altas frequências. Max Planck compreendeu que, uma nova forma de encarar o modo de como as partículas das paredes geravam as radiações eletromagnéticas, seria necessária para explicar o comportamento dessas radiações emitidas por corpos negros. Classicamente espera-se que as partículas das paredes oscilem com qualquer energia (permitida para uma dada temperatura), e assim emitissem radiação a qualquer comprimento de onda ou frequência. No entanto, para que Planck obtivesse sua fórmula, as partículas oscilando só poderiam emitir a radiação em quantidades específicas, e a energia destes seria proporcional à frequência na forma de: E. c = f h (A constante (h) ficou conhecida como constante de Planck, assim, a energia cinética da radiação emitida seria discretizada, ou, quantizada). A fórmula que interpolava entre essas duas leis (de Wien e Rayleigh-Jeans) fornecia um excelente ajuste a todos os dados experimentais conhecidos. Planck buscou uma justificativa teórica para a sua fórmula, a partir da teoria eletromagnética de Maxwell, da termodinâmica e da mecânica estatística. Usando as duas primeiras, reduziu o problema ao de encontrar a energia cinética de um oscilador harmônico de frequência ( f ) em equilíbrio termodinâmico com a radiação térmica à temperatura (T ), dentro de um recipiente fechado. Em Dezembro de 1900, Max Planck apresentou à academia das Ciências de Berlim mais uma comunicação sobre a teoria do corpo negro. Esta comunicação tornar-se-ia célebre, pois, Max Planck propunha acrescentar à física um postulado, a que chamou hipótese dos quanta. Com esta hipótese, desaparecia a catástrofe ultravioleta e o desacordo com os resultados experimentais. Desta forma, contra as ideias aceitas, Max Planck sugeriu que a emissão de energia radiante por um átomo apenas se pode fazer de maneira descontínua. Sendo ( f ) a frequência de uma onda, a energia só poderá ser emitida pela matéria por múltiplos quantizados. Esta discretização das energias de partículas vibrando 73

74 era tão radical que, mesmo reproduzindo exatamente os resultados experimentais, não foi aceita até que viesse a ser adotada por Einstein em O espectro de radiação de corpo negro é contínuo. Por isto os físicos à época não podiam conceber que as energias das ondas eletromagnéticas confinadas na cavidade não fossem também descritas por variáveis contínuas. Max Planck percebeu que os dados experimentais da função de distribuição de densidade de energia de um corpo negro, a energia média das ondas estacionárias, ao invés de ser uma constante, Constante de Boltzmann vezes a temperatura, como determinava a teoria clássica, deveria depender do comprimento de onda ou, equivalentemente, da frequência, e, ao invés de supor que esta energia era descrita por uma variável contínua, supôs um conceito de difícil aceitação à época, que a energia destas ondas era descrita por uma variável discreta, para calcular a energia média das ondas estacionárias na cavidade. Assim, Max Planck reescreveu a função de distribuição clássica de Boltzmann, adequada para a descrição de variáveis contínuas, apresentando a fórmula, que resolveu o problema da energia média das emissões do corpo negro. Fórmula de Max Planck para a medição da energia espectral do corpo negro em função da frequência e da temperatura: Fórmula de Planck para a energia espectral de um corpo negro: u 8. π. h. f f / T ) = c ( ( e f. h ) 1 kt Transformação da Fórmula de Planck utilizando as relações físicas e matemáticas encontradas a partir da Lei de Wien: A partir das relações entre energia cinética e temperatura, desenvolvidas neste trabalho, é possível determinar a energia espectral em função somente da temperatura. Aplicação das relações desenvolvidas para a determinação da energia espectral em função da temperatura: Transformando u ( f / T ) em u (T ) : Transformação da primeira parte da equação de Max Planck para a energia espectral em função da frequência e da temperatura: 74

75 Primeira parte da equação: 8. π. h. f 3 c 3 Como encontramos a relação da frequência com a temperatura pela Lei de Wien: f = T ( f / kelvin) Então a primeira parte da equação passa a ser: 3 8. π. h.( T ).( f 3 c / Kelvin) 3 Pode-se fazer o cálculo numérico entre todas as constantes chegando a um valor constante vezes a temperatura ao cubo. 5 6, x10 ( T ) 3 Transformação da segunda parte da equação de Planck: Segunda parte da equação: 1 ( e f. h ) 1 kt Como: f. h kt ( E. c./ Kelvin) ( T ) = k ( T ) ( E. c./ Kelvin) = = 4, 9651 k Então: 1 ( e f. h ) 1 kt 1 = (4,9651) ( e ) 1 Calculando, chega-se á seguinte Constante: 75

76 1 ( e f. h ) 1 kt = 1 (4,9651) ( e ) 1 = 3 7, Determinação da Radiação espectral em função somente da Temperatura: Unindo as duas partes da equação têm-se a energia espectral do corpo negro em função somente da Temperatura: Energia espectral do corpo negro: 8. π. h. f 3 c 3 1 ( e f. h ) 1 kt π. h.( T ).( f / Kelvin) = 3 c ( e 1 (4,9651) 1 u 5 ( T ) = 6, x10 ( T ) 3 7, u 7 ( T ) = 4, x10 ( T ) 3 (Energia espectral do corpo negro em função somente da Temperatura) Equação da Energia Espectral de Planck com utilização da Constante de Dispersão: Fórmula de Planck para mensuração da energia espectral com a utilização da Constante de Dispersão de Wien: Significado físico para a equação de Planck em relação a Constante de Dispersão de Wien: Como foi determinado neste trabalho que: c = ( b) ( f / Kelvin) 76

77 f = ( f / Kelvin) ( T ) Então: 8. π. h. f 3 c 3 = 8. π. h. (( f / Kelvin) ( T )) 3 (( b) ( f / Kelvin) ) 3 8. π. h.( T ) ( b) = π. h. f u T / f ) = 3 c ( (4,9651 ) 3 e 1 1 = 8. π. h.( T ) 3 ( b ) 3 e 1 (4,9651) 1 Equação de Planck com incorporação da Constante de Wien: 8. π. h.( T ) u T ) = 3 ( b) ( (4,9651 ) 3 e 1 1 u 7 ( T ) = 4, x10 ( T ) 3 Exemplo destas determinações (Ex.: Determinação da energia espectral para um corpo negro a Kelvin): Pela equação, desenvolvida neste estudo, a energia espectral em função somente da temperatura é: u 7 ( T ) = 4, x10 ( T ) 3 u 7 ( T ) = 4, x10 (5.000) 3 u( T ) = 6, Pela equação de Planck a energia espectral em função da frequência e da Temperatura é: 16 J Como: f = ( f / Kelvin) ( T ) f = ( , ) (5.000) 77

78 f = , hertz / s Pela equação de Max Planck: 8. π. h. f u( T / f ) = 3 c 3 1 ( e f. h ) 1 kt u( f / T ) = 6, J Determinação da Radiação espectral em função somente frequência u ( f ) : Foi determinado neste estudo que: u 7 ( T ) = 4, x10 ( T ) 3 Como: Então: ( T ) = ( f f / kelvin) 7 u ( f ) = 4, x10 ( f 3 f / Kelvin) 3 u 60 ( f ) = 4, x10 ( f ) 3 Usando a frequência do exemplo anterior: f = , hertz / s A energia espectral em função somente da frequência é: u( f ) = 6, J 78

79 u (λ) : Determinação da Radiação espectral em função somente do comprimento de onda Foi determinado neste estudo que: u 60 ( f ) = 4, x10 ( f ) 3 Então: ( ) 4, u λ = x A energia espectral em função somente do comprimento de onda é: 10 c ( ) λ 3 1, u( λ) = 3 ( λ) 34 Usando a frequência do exemplo anterior: f = , hertz / s λ = 5.795, metros A energia espectral em função somente do comprimento de onda é: 1, (5.795, ) u( λ ) = J u( λ ) = 6, J Verifica-se que: 16 u ( T / f ) = u (T ) = u( f ) = u( λ ) = 6, J 79

80 Equações que determinam a energia espectral (equações equivalentes): Equação de Max Planck: 8. π. h. f u( T / f ) = 3 c 3 1 ( e f. h ) 1 kt Equações Produzidas neste estudo: u 7 ( T ) = 4, ( T ) 3 u 60 ( f ) = 4, ( f ) 3 1, u( λ) = 3 ( λ) 34 u ( f ) : Prova da precisão dos cálculos apresentados a partir das relações entre u(t ) e Para que sejam encontrados os resultados a seguir, faz-se necessário que as razões apresentadas neste estudo estejam corretas. Dividindo-se a equação da energia espectral em relação à frequência u( f ) pela equação em relação à temperatura u (T ), se encontra quantos hertz / s aumentam na frequência da radiação com o aquecimento de 01 Kelvin ( f / Kelvin) : A razão entre u( f ) e u(t ) resulta em: f T u( f ) = ( f / Kelvin) u( T ) = ( f / Kelvin) = , hertz / s / Kelvin 80

81 Dividindo-se a equação da energia espectral em relação à temperatura u (T ), pela equação em relação à frequência u ( f ), se encontra o inverso do número de giros que aumenta em 01 segundo, com o acréscimo de 01 Kelvin à temperatura do corpo negro. A razão entre u(t ) e u( f ) resulta em: u( T ) u( f ) = ( f 1 / Kelvin) T 1 = = 9, f ( f / Kelvin) Estes resultados são os mesmos apresentados neste estudo a partir da Lei de Wien: f T = ( f / Kelvin) f T = ( f / Kelvin) Determinação da Constante Térmica (Constante de Temperatura) das radiações eletromagnéticas ( h T ) : A razão entre a Temperatura em Kelvin da radiação e a frequência representa a temperatura em um giro em Kelvin ( h T ) : Constante Térmica das radiações eletromagnéticas ( h T ) : ( T h ) = T = f ( f 1 / Kelvin) = 9, Kelvin A Constante Térmica tem o mesmo significado da Constante de Planck, para medidas distintas. A Constante de Planck é a energia cinética por giro e a Constante Térmica é a temperatura por giro das radiações eletromagnéticas. 81

82 Como representa a temperatura de um giro, a multiplicação desta constante ( h T ), pela frequência da radiação ( f ) determinará a temperatura da radiação eletromagnética: Determinação da temperatura das radiações limites das Séries espectrais do hidrogênio (Série de Paschen, Balmer e Lyman), utilizando a Constante da Energia Térmica ( h T ) : Constante Térmica ( h T ) : ( h T ) = 9, Kelvin Radiação limite da Série de Paschen: f = , hertz / s T = f ( h T ) T = 3.533,59... Kelvin Radiação limite da Série de Balmer: f = , hertz / s T = f ( h T ) T = 7.949, Kelvin Radiação limite da Série de Lyman: f = , hertz / s T = f ( h T ) T = , Kelvin Relação entre a Constante Térmica ( h T ) e a Constante de Planck (h) : A razão entre a Constante de Planck em Joule ( h J ) e a Constante Térmica em Kelvin ( h T K) é igual à Energia Cinética por Kelvin ( E. c./ Kelvin J / K) : 8

83 Relação entre a Constante de Planck e a Constante Térmica: 34, (9) 10 J 9, ( h) ( h ) K T = ( E. c./ Kelvin) 6 3 = 6, J / K Determinação matemática da Constante Térmica (por meio da Constante de Planck e da energia cinética por Kelvin): ( h) ( h T ) = ( E. c./ Kelvin) ( ) ( h h T ) = ( f / Kelvin) ( h) ( h T ) = ( f 1 / Kelvin) Determinação matemática da Constante Térmica (por meio da Temperatura e da frequência): T ( h T ) = f ( h T T ) = ( f / Kelvin) ( T ) ( h T ) = ( f 1 / Kelvin) 1 ( h T ) = 1 = 9, ( f / Kelvin) Kelvin Determinação da temperatura perdida pela radiação durante a propagação: Será demonstrado, em outro tópico, que as radiações eletromagnéticas perdem energia cinética durante sua propagação pela energia escura. Como foi determinada, neste estudo da Lei da Wien, a relação entre temperatura e energia cinética, quando for tratado desta perda de energia cinética (estudo da Constante de Hubble), será, também, quantificada essa energia perdida, em termos de temperatura para o meio (perda por giro, por segundo e por Megaparsec). 83

84 Max Planck e a ideia do oscilador harmônico: Para a proposição da equação da energia média do corpo negro, Planck considerou a existência na superfície do corpo negro de cargas elétricas oscilantes que emitem energia radiante, introduzindo, assim, a ideia de oscilador harmônico, que seria um sistema que oscila com frequência bem definida, de frequência ( f ) em equilíbrio termodinâmico com a radiação térmica à temperatura (T ), dentro de um recipiente fechado. Esses osciladores representavam os elétrons das paredes do recipiente e o equilíbrio resultaria das trocas de energia entre esses elétrons e a radiação eletromagnética. A distribuição espectral da energia total entre os osciladores de diferentes frequências deveria maximizar a entropia (medida da desordem de um sistema) para uma dada temperatura. Ao invocar ideias da mecânica estatística para impor essa condição, Max Planck só conseguiu justificar sua fórmula introduzindo conceitos totalmente contraditórios à física clássica. Em lugar de tratar a energia total dos osciladores como uma grandeza continuamente variável, considerou, porém, que o ponto mais importante de todo o cálculo era que a energia seria a soma de um número inteiro de partes iguais, empregando para isso uma constante, a Constante de Planck. Essa constante, multiplicada pela frequência comum dos osciladores, resultaria na energia. O que representam os osciladores harmônicos e a quantização da energia radiante de Max Planck segundo o Modelo Atômico proposto: Os osciladores harmônicos propostos pela Teoria de Max Planck representam elétrons e posítrons nucleares que, em certo nível de aquecimento, começam a se aniquilarem, produzindo emissões eletromagnéticas de origem nuclear, com tempos de giro por segundo (τ ') determinados pela energia cinética recebida pelo aquecimento e a elevação deste aquecimento determina uma onda menor ( λ =. π. r) a uma mesma velocidade de giro (c). A energia cinética das emissões é determinada pela temperatura do corpo negro (energia de aquecimento). O estabelecimento de uma onda menor ( λ =. π. r) quando a radiação apresenta maior energia cinética ( E. c.) é uma característica das radiações eletromagnéticas que diminuem de volume (diminuem o raio da radiação), proporcionalmente à diminuição do tempo de giro por segundo (τ '), o que determina frequências maiores ( f ) à mesma velocidade de giro (c). S. π. r λ velocidade. de. giro = = = = ( λ f ) = ( c) = m / s T τ ' 1/ f (Esta velocidade de giro é a velocidade linear, pois, o giro da radiação é sem deslizamento pela energia escura). 84

85 A cada Kelvin adicionado ao corpo negro, após este início de aniquilações, mais energia as radiações emitidas terão, não por causa de osciladores harmônicos, mas sim, por processos de aniquilação, com emissões de radiações com energias cinéticas maiores, determinadas pelo aumento da energia provocada pelo aquecimento do corpo negro (aumento de temperatura). As frequências das emissões serão contínuas com o aumento do aquecimento, porém, as energias serão quantizadas, pois, a energia da radiação é a energia cinética de um giro completo, multiplicada pelo número de giros dessa radiação por segundo. A energia cinética de um giro das radiações eletromagnéticas é a Constante de Planck, sendo, portanto, uma quantidade de energia específica e constante. O fato da energia de um giro ser específica e constante é o que leva ao conceito de quantização da energia, pois, tal energia (Constante de Planck) vezes a frequência determinará a energia cinética da radiação eletromagnética em razão do tempo (a frequência representa o inverso do tempo de giro e quanto menor o tempo de giro por segundo, produzido por uma radiação de volume menor, girando à mesma velocidade que uma radiação de volume maior, menor será o tempo de giro em um segundo e maior o número de giros por segundo, ou seja, maior a frequência). (Este assunto será tratado no estudo da estrutura das radiações eletromagnéticas). Ondas eletromagnéticas estacionárias confinadas na cavidade, na visão do Modelo proposto: Sem uma explicação para as emissões das radiações eletromagnéticas do interior da cavidade, acredita-se que existam ondas eletromagnéticas estacionárias confinadas no seu interior e que a temperatura provoque oscilações eletrônicas fazendo com que sejam emitidas estas radiações do interior da cavidade, no entanto, essas emissões são provenientes de aniquilações entre elétrons e posítrons, a níveis nucleares, com energia cinética determinada pela temperatura e não por oscilações dos elétrons das paredes internas da cavidade. Também, acredita-se que ocorram emissões e absorções em níveis variados nas paredes dessa cavidade, mas, como a radiação eletromagnética é matéria, não há possibilidade de ser absorvida como se fosse somente energia, portanto, sempre é refletida, como foi explanado no estudo das reflexões das radiações eletromagnéticas, mostrando que tais radiações possuem processos de reflexões diferentes, dependendo de suas energias cinéticas. A teoria atual afirma que um corpo emite a qualquer temperatura, mas esta afirmação está incorreta, pois, há diferenças entre as emissões produzidas por temperaturas altas e as emissões a temperaturas que não chegam a produzir aniquilações (temperaturas abaixo do limite para ocorrerem os processos de aniquilações). Um corpo quando não submetido a temperaturas, que possam produzir aniquilações entre elétrons e posítrons nucleares, não emitem radiações, apenas refletem as radiações que chegam com diferentes energias cinéticas, com energia cinética específica. Se este corpo é aquecido e, ainda, não tenha iniciado processos de aniquilações, esta energia 85

86 também provoca reflexões com grau crescente de energia, mas esta reflexão não é a mesma (mesma origem) dos processos de aniquilações (verdadeiras emissões). As emissões a temperaturas acima do limite de início de aniquilações são verdadeiramente emissões, já as produzidas abaixo deste limite, são na verdade processos de reflexão, em que as radiações incidentes são incorporadas e trocadas por radiações emitidas com energia cinética característica desses núcleos, somadas à energia térmica adicionada (trocas das substâncias magnéticas, da radiação, com as substâncias magnéticas constituintes dos elétrons e os posítrons dos prótons e nêutrons nucleares, conforme explanado no estudo das interações das radiações com a matéria comum). Processo de contagem utilizado por Max Planck no cálculo da distribuição da energia e suas influências: Com a utilização da constante de proporcionalidade (h), Planck rompeu com a noção de continuidade da energia, além deste fato, ele, também, usou um processo não ortodoxo de contagem no cálculo da distribuição estatística da energia, pois, como cada frequência multiplicada pela sua constante de proporcionalidade, determinava uma energia cinética quantizada, não poderia ser utilizado como medida da distribuição dessa energia, os cálculos empregados até então. Desta forma, foi utilizado um novo processo de contagem no cálculo de distribuição estatística em sintonia matemática com os resultados dos experimentos realizados. Por si só, o fato da utilização do método estatístico não cria nada fora do contexto científico, no entanto, apresentou-se como uma saída não comumente utilizada nessa época e este fato influenciou a comunidade científica nas determinações de várias teorias que posteriormente vieram a ser apresentadas, entretanto, pela falta de demonstrações matemáticas determinísticas ou interpretações físicas concretas, foram levadas ao campo das probabilidades, indistintamente, nascendo desta mudança filosófica e de métodos de pesquisa, inúmeras teorias e entendimentos, que em termos matemáticos e lógicos, não apresentam coerência com os acontecimentos reais. Albert Einstein foi um dos que se opôs a estas interpretações estatísticas, travando uma longa discussão teórica contra os físicos quânticos, especialmente sob a orientação de Bohr e seu grupo da Escola de Copenhague. As contraposições de Einstein, que buscava erros na teoria quântica, foram explicadas por Bohr e seu grupo, e ajudaram a firmar a mecânica quântica como uma formulação correta. Max Planck não altera a interpretação da origem das radiações nas emissões do corpo negro na apresentação de sua lei: Extraordinariamente os resultados encontrados por Max Planck resolveram a questão da relação entre energia cinética e as radiações eletromagnéticas, apesar de não 86

87 apresentar mudança na interpretação da origem das radiações nas emissões do corpo negro, pois, todos os físicos já haviam aceitado, como uma verdade absoluta, que as radiações eram provenientes de oscilações de elétrons. Além da interpretação da origem das radiações, Max Planck, também não se posicionou em relação da energia cinética da radiação com uma provável quantificação de massa dessa radiação, pois, não percebeu que sua constante era uma quantidade mínima de energia cinética das radiações e como tal, teria que haver, na sua mensuração, velocidade e alguma massa envolvida. A interpretação da origem das radiações concretizou-se mais ainda, quando Niels Bohr apresentou a sua Teoria Atômica, postulando que, pelo impacto com um elétron acelerado, um elétron salta da sua camada, por receber energia e outro, que não recebeu esta energia, quanto ocupa a camada mais interna emita essa diferença de energia em forma de radiação eletromagnética. Por essa interpretação, as forças eletromagnéticas entre dois elétrons surgem pela emissão de um fóton por um dos elétrons e a sua absorção por outro elétron. Ocorrendo violação do princípio da conservação das energias, que por não ter uma explicação da mecânica de Newton, passou a ser tratada como uma nova física. Neste contexto nasce a Mecânica Quântica, que aceita que a conservação de energia não é necessariamente válida em pequenos intervalos de tempo, pois, o sistema pode "pedir emprestada" alguma energia para o elétron emitir o fóton e a energia será devolvida quando o outro elétron absorver o fóton em um processo de troca virtual de um fóton entre elétrons. A energia passa a ser conservada pelo sistema e não pelos fatores envolvidos. No estudo da energia das radiações, serão tratados aspectos físicos e matemáticos em relação à Constante de Planck e à quantização da energia. O efeito da interpretação da origem das emissões do corpo negro emissões produzidas por elétrons das camadas eletrônicas: Max Planck chegou à formulação matemática das emissões do corpo negro empiricamente, mas não interpretou a origem das emissões como sendo nucleares. A interpretação da origem das emissões (dos elétrons) já era um paradigma sem contestação, determinante para o desenvolvimento de teorias que já acrescentavam esta interpretação, não somente por Max Planck, mas por toda a comunidade científica. Esta interpretação, ainda, continua como um paradigma sem contestação. Para explicar as propriedades das radiações emitidas por um corpo negro, Planck precisou introduzir a hipótese radical de que, na natureza, as radiações são geradas e absorvidas em diminutas quantias de energia e não de modo contínuo (hipótese do quantum de energia). A noção de continuidade estava arraigada em toda a física clássica e na própria matemática utilizada para descrever os fenômenos físicos, o cálculo infinitesimal. A hipótese do quantum de energia foi um gesto extremo que o próprio Planck relutou em aceitar como realidade física. Albert Einstein utilizou o conceito de quantum para explicar o comportamento térmico dos sólidos submetidos a amplas variações de temperatura, além de contribuir para a aceitação da hipótese do quantum de energia. 87

88 A teoria de Einstein, também, não estava de acordo com os resultados experimentais em temperaturas muito baixas (abaixo de 50K para o diamante). Em 1906, não havia medidas de calor específico disponíveis nessa faixa de temperatura. Einstein posteriormente aprimorou o modelo, sugerindo duas frequências características para os osciladores. Somente em 1913, o físico holandês Peter Debye (1884*-1966+) propõe que os átomos em um sólido vibram em ondas (quantizadas) e não como osciladores independentes. Dessa forma, Einstein introduz a quantização da energia dos osciladores eletrônicos em seu modelo e, também, não coloca o núcleo atômico como ator principal no processo do calor específico dos sólidos. 88

89 O EXPERIMENTO DE FRANCK E HERTZ NA ÓTICA DO MODELO PROPOSTO O experimento e suas interpretações dentro de uma visão da quantização da energia: O resultado da experiência de James Franck e Gustav Ludwig Hertz é interpretado como mais uma confirmação da hipótese quântica que foi levantada por Einstein em 1905 para explicar o efeito fotoelétrico: a transferência de energia em sistemas atômicos é feita exclusivamente em quantidades discretas, e um único elétron do material absorve totalmente um fóton da radiação incidente. Porém essa não seria a única maneira de transferir energia para os átomos de qualquer substância. Os elétrons podem ser excitados por fótons ou por colisões. Historicamente, o primeiro fenômeno a ser observado foi o da excitação por fótons. Em 1817, Fraunhofer observou que quando a luz solar era decomposta através do uso de um prisma, havia estreitas linhas escuras no espectro contínuo. Este fenômeno só foi explicado em 1860, quando Kirchhoff e Bunsen propuseram que estas raias escuras correspondiam às linhas de absorção dos elementos presentes tanto na atmosfera solar como na atmosfera terrestre. Trabalho experimental realizado por James Franck e Gustav Ludwig Hertz: Desde 1911, esses dois físicos realizavam experiências sobre descargas elétricas nos gases, procurando uma relação entre a teoria quântica de Planck e o potencial de ionização dos gases utilizados. Esse potencial de ionização representava a diferença de potencial que devia ser aplicada aos raios catódicos (elétrons) com o objetivo de ionizar, por colisão, os átomos dos gases considerados. Até 1913, Franck e Hertz tinham conseguido medir os potenciais de ionização de diversos gases (hidrogênio, hélio, neon, oxigênio, etc.), usando aquela técnica. No entanto, em 1914 eles encontraram resultados surpreendentes, apresentados na reunião da Sociedade Alemã de Física, realizada no dia 4 de abril de A experiência relatada por Hertz relacionava-se com o estudo da colisão de elétrons com vapor de mercúrio à pressão de 01 mm de Hg. Através de um amperímetro, eles mediram a corrente elétrica do anodo (folha cilíndrica de platina) em função do potencial acelerador aplicado ao catodo (fio de platina incandescente). Com isso, eles estudaram a velocidade dos elétrons antes e depois da colisão com os átomos de mercúrio, através da expressão: 89

90 MeVe. ² E. c = Observaram que a corrente elétrica aumentava com o potencial até quando este atingia o valor aproximado de 4,9.. volts, caindo em seguida, de maneira brusca. No entanto, à medida que o potencial crescia novamente, a corrente voltava também a crescer, até quando o potencial atingisse o valor aproximado de 9,8.. volts, quando de novo a corrente voltava a cair bruscamente. Esse comportamento corrente versos potencial repetiase sempre que o potencial fosse um múltiplo de 4,9.. volts, indicando que o elétron poderia sofrer mais de uma colisão inelástica com o vapor de mercúrio. Esses valores críticos do potencial eram acompanhados pela emissão de luz de comprimento de onda de ( λ ).531, Αº. Os pesquisadores encontraram um comportamento similar, embora menos pronunciado, quando substituíram o vapor de mercúrio por hélio, sendo o potencial crítico deste em torno de 1 volts. Para interpretar tais resultados, Franck e Hertz utilizaram as ideias de Johannes Stark, sobre a origem das séries espectrais que, em 1908, propusera um modelo segundo o qual as séries espectrais se relacionavam com o processo de ionização de átomos e moléculas, e que sua frequência ( f ) era ligada ao potencial de ionização (ev.) através da expressão: ( f ).( x) = ev. Planck. Determinando o valor para a incógnita (x) próximo ao valor da Constante de Quando a energia cinética do elétron ( E. c.) atingia o potencial crítico de ionização (ev.), uma parte dela era usada na ionização e a outra, emitida como luz de frequência ( f ). Mudança da interpretação original de Franck-Hertz: Em 1914, Albert Einstein escreveu uma carta a Paul Ehrenfest, admitindo que a experiência de Franck-Hertz confirmava a hipótese de Bohr. Apesar disso, os dois autores 90

91 da descoberta continuavam a acreditar que os potenciais críticos observados referiam-se aos potenciais de ionização, resultado da energia cinética da aceleração dos elétrons incidentes. Em 1915, Bohr interpreta essa experiência, à luz do seu Modelo Atômico. Na sua intepretação, Bohr afirmava que o potencial crítico correspondia à diferença de energia entre os estados estacionários do átomo neutro; e a observada emissão de luz era devida ao retorno de elétrons de estados estacionários mais energéticos, para estados menos energéticos. Os elétrons subiam para estados mais energéticos por causa das colisões com os raios catódicos. Apesar desta explicação, novas experiências realizadas por Franck e Hertz em 1916, ainda foram por eles interpretadas da mesma maneira como em Somente em 1919, eles aceitaram a interpretação de Bohr e em 195 ganharam o Prêmio Nobel de Física, considerados os responsáveis pela confirmação da hipótese de Bohr, terminando com a polêmica sobre a origem das emissões. Interpretação para o Experimento de Franck-Hertz baseado no Modelo Atômico proposto: 1. Quando aplicado uma diferença de potencial aos elétrons livres há a formação de corrente elétrica, que pode ser acelerada, aumentado esta diferença de potencial e quando a diferença de potencial é inferior a 4,9... e. V., os elétrons acelerados da corrente elétrica não conseguem produzir aniquilações nos núcleos do gás de mercúrio;. Quando a diferença de potencial é de 4,9... e. V.. Os elétrons acelerados têm energia cinética suficiente para produzir processos de aniquilação com posítrons externos dos núcleos do mercúrio produzindo radiação eletromagnética; 3. Neste momento a corrente elétrica diminui, pois, os elétrons da corrente elétrica são aniquilados com posítrons externos dos núcleos atômicos dos átomos de mercúrio; 4. Em cada aniquilação o núcleo atômico emite um elétron e um neutrino do elétron e um antineutrino do posítron (com baixa energia por se tratar de emissões de elemento estável). Com o aumento da diferença de potencial (mais 4,9... e. V. ), esses elétrons emitidos terão novamente energia cinética capaz de produzir novos impactos. Quando esta diferença potencial é 9,8... e. V., os elétrons conseguem novamente produzir aniquilações com os posítrons externos dos prótons dos núcleos dos átomos de mercúrio, produzindo radiações eletromagnéticas, caindo novamente a corrente elétrica; 5. A cada aumento da diferença de potencial, o processo será semelhante com picos de diminuição de corrente elétrica para múltiplos de 4,9... e. V., específico para o gás de mercúrio; 91

92 6. As colisões que seriam elásticas e com o aumento da diferença de potencial se tornariam inelásticas em determinados picos, com liberação de energia proveniente da mudança de nível atômico dos elétrons não ocorre, pois, as radiações emitidas se tratam de interações de elétrons acelerados com posítrons nucleares externos e formação de radiações eletromagnéticas em processos de aniquilação. 7. Aumentando-se a densidade do gás ocorre aumento das emissões pelo aumento das aniquilações e com isto diminuição da corrente elétrica. Diminuindo-se a densidade ocorre a diminuição das emissões pela diminuição das aniquilações e menores baixas da corrente elétrica. Consequências da interpretação baseada no Modelo Atômico proposto: 1. Por esta interpretação, a experiência de Franck e Hertz não confirmam a hipótese de Bohr, que afirmava que o potencial crítico correspondia à diferença de energia entre os estados estacionários do átomo neutro; e a observada emissão de luz era devido ao retorno de elétrons de estados estacionários mais energéticos, para estados menos energéticos;. Os resultados destes eventos não se relacionam com excitações dos elétrons do mercúrio de um nível de energia para outro; 3. Os elétrons não absorvem, nem emitem radiações quando mudam de camada eletrônica; 4. As emissões são provenientes de interações de elétrons com posítrons nucleares; 5. O eletromagnetismo repulsivo entre elétrons (Barreira de Coulomb) não permite o choque entre elétrons acelerados e elétrons orbitais e consequentemente não ocorre quantização da energia proveniente de excitações de elétrons das camadas eletrônicas; 6. As colisões dos elétrons acelerados com posítrons nucleares somente ocorrem em regiões determinadas pelo eletromagnetismo do elétron que orbita cada próton, o qual ele está neutralizando magneticamente. (Será tratado no estudo das raias espectrais do hidrogênio); 7. A radiação emitida, com comprimento de onda ( λ ).531, Αº, representa uma radiação com frequência ( f ) , hertz / s. Multiplicando-se essa frequência pela Constante de Planck (h), encontramos a Energia cinética da 9

93 radiação que é coincidente com a Energia cinética do elétron acelerado. Deixando claro que a radiação é produzida pela energia cinética do choque do elétron; MeVe. ² 8. A energia cinética do impacto do elétron ( E. c. = ) é igual à energia cinética da radiação produzida pelo impacto ( E. c. = f. h ). Ambas 19 4,9... e. V. ( 7, J ). 9. Percebe-se que a interpretação original do experimento relacionava corretamente a energia cinética de impacto do elétron acelerado com o átomo, produzindo emissões, porém, não relacionava este impacto com o núcleo atômico; 10. Pela fórmula da energia cinética pode-se determinar a velocidade do elétron acelerado no experimento de Franck e Hertz: Velocidade do elétron acelerado no experimento de Franck e Hertz: MeVe. ² E. c. = ( E. c.) Ve = Ve = m / s Me Velocidade que produz a energia cinética capaz de produzir a emissão de radiação (massa do elétron de 9, (40) kg., indicada pelo Comitê para Ciência e Tecnologia (CODATA) em 010). 11. A interpretação original da energia cinética do elétron acelerado se relacionar diretamente com o a energia cinética da radiação está sendo considerada na determinação matemática das emissões eletromagnéticas espectrais do átomo de hidrogênio, que serão apresentadas no estudo das suas raias espectrais. 93

94 EMISSÕES ESPECTRAIS E O MODELO ATÔMICO DE NIELS BOHR: Interpretação de Niels Henrick David Bohr sobre a emissão de radiações eletromagnéticas: No fim do século XIX, foram realizados os primeiros experimentos envolvendo o espectro de radiação atômica, emitido quando descargas elétricas atravessavam gases compostos pelo elemento hidrogênio. Buscava-se, com esses experimentos, responder qual era a estrutura interna de um átomo. Para responder a esta questão os cientistas buscavam examinar a natureza da luz que os átomos emitiam. O átomo de hidrogênio é o mais simples átomo da natureza, constituído por um elétron orbital e um próton localizado em seu centro de forças. Com uma estrutura tão simples, não foi surpreendente para os cientistas que o átomo de hidrogênio apresentasse, como resultado de experiências espectroscópicas, os mais simples dos espectros de emissão dentre todos os elementos conhecidos. O espectro do hidrogênio sendo então bem conhecido representava um elemento essencial na compreensão da estrutura atômica. Classicamente, se esperava que o espectro da radiação atômica emitida fosse contínuo, isto é, que o átomo irradiasse energia de maneira contínua. Assim, A previsão da física clássica, no átomo de hidrogênio, em órbita em torno do próton em uma trajetória circular de raio (r), sob a ação de uma força (centrípeta) de natureza eletrostática e que sob a ação de uma força centrípeta o elétron estaria acelerado, possuindo um movimento orbital de uma carga elétrica em movimento acelerado. Esta predição da física clássica (leis da eletrodinâmica), o elétron deveria irradiar toda a sua energia emitindo um espectro contínuo de radiação ao espiralar para o centro do átomo. Isto porque, de acordo com as previsões clássicas, toda carga elétrica acelerada irradia uma onda eletromagnética cuja frequência é igual ao de um movimento periódico e esse elétron perderia, em seu movimento orbital, energia por radiação, gerando um espectro contínuo, pois a energia dependeria, de apenas uma variável contínua, (r). A perda de energia por radiação implicaria em que o raio orbital se tornasse cada vez menor e a frequência da radiação cada vez maior, um processo que somente terminaria quando o elétron se chocasse com o núcleo atômico. As predições da mecânica clássica indicavam ainda que o elétron levaria menos de um micro segundo para atingir o núcleo! Os resultados experimentais não corroboravam com esta hipótese de radiação espectral contínua. Os resultados experimentais obtidos com o hidrogênio indicavam um espectro discreto de emissão atômico: as várias linhas de emissão nas regiões do espectro ótico e não ótico eram sistematicamente espaçadas em várias séries. Assim, quando excitados por um agente externo, átomos irradiam apenas em certas frequências bem definidas. Em caso contrário, átomos não irradiam. Johann Balmer propôs uma equação empírica que matematicamente conseguia chegar aos valores das ondas das emissões na faixa visível (série de Balmer). Johannes Rydberg propôs uma equação empírica relacionada às linhas espectrais, também para as 94

95 séries não visíveis, onde tentava explicar matematicamente estas radiações, mas sua fórmula só é válida para o hidrogênio. A Teoria de Niels Bohr: Niels Henrick David Bohr introduziu três postulados fundamentais: 1. Postulado das Ondas ou Estados Estacionárias: os elétrons se movem em um átomo somente em certas órbitas, sem irradiar energia;. Postulado da Frequência: os átomos irradiam somente quando um elétron sofre uma transição de um estado estacionário para outro, sendo a frequência ( f ) da radiação emitida, relacionada às energias das órbitas; 3. Princípio da Correspondência: no limite de grandes órbitas e altas energias, os resultados quânticos devem coincidir com os resultados clássicos. O primeiro postulado estabelece que o átomo de hidrogênio, pode existir, sem irradiar energia, em qualquer estado de um conjunto discreto de estados estacionários, com energias bem determinadas, isto é, energias quantizadas. O segundo postulado estabelece que, o átomo de hidrogênio absorve ou emite energia, somente, quando passa de um estado estacionário para outro estado igualmente estacionário. Neste caso, o elétron orbital absorve ou emite um quantum de radiação, ou seja, um fóton. Os elétrons podem girar em órbita somente a determinadas distâncias permitidas do núcleo. Os cálculos de Bohr mostraram quais as órbitas possíveis. A primeira órbita situa-se um pouco aquém de um Angstrom do núcleo ( 0,59 A º ). A segunda órbita permitida situa-se em um pouco mais de que 0 Angstroms do núcleo (,116 A º ), ou seja, a segunda órbita permitida seria, portanto, a quarta órbita (n=4). Para Bohr não existe limite para o número de órbitas teoricamente possíveis. Por exemplo, a centésima órbita de Bohr para o átomo de hidrogênio estaria dez mil vezes, mais afastada do núcleo, do que a primeira órbita, a uma distância de Angstroms. Assim, a lei de Bohr afirma que os elétrons agem como se o espaço ao redor do núcleo atômico possuísse trajetos invisíveis, porém, Bohr não deu justificativa para esta estranha situação. Neste ponto chegou à sua segunda lei. Segundo Niels Bohr, um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita de maior energia para uma de menor energia. Além disso, um átomo absorve energia quando um elétron é deslocado de uma órbita de menor energia para uma órbita de maior energia. Em outras palavras, os elétrons saltam de uma órbita permitida para outra à medida que os átomos irradiam ou absorve energia. As órbitas externas do átomo possuem mais energia do que as órbitas internas. As ideias de Bohr pareciam funcionar muito bem, mas, nem Bohr nem ninguém poderiam compreender exatamente como funcionava. 95

96 Modelo de Bohr e a Teoria de Louis de Broglie: Louis de Broglie observou que suas equações, ( F = E / h) e ( λ = h / p), levam a uma interpretação física da quantização do momento angular do elétron orbital no átomo de hidrogênio, como postulado por Bohr. O que ele percebeu é que para uma onda estacionária ao longo de uma circunferência, o comprimento da circunferência da órbita corresponde a um número inteiro de comprimentos de onda (. π. r = n. λ). Desta expressão e das relações de Louis de Broglie resulta, classicamente, (. π. r = n. λ = n. h / p = nh / m. v) ou então ( m. v. r = L = nh / π ). Assim, considera-se que Louis de Broglie tornou possível explicar os estados discretos de energia postulados por Bohr em termos de ondas estacionárias. Emissões eletromagnéticas produzidas pelos impactos dos elétrons acelerados com posítrons nucleares do próton de hidrogênio: Descargas elétricas em gases compostos pelo hidrogênio fazem com que elétrons se choquem com prótons dos hidrogênios e atinjam posítrons externos desses núcleos, ocorrendo processos de aniquilação. Nesses processos de aniquilação são liberadas radiações eletromagnéticas que não tem relação com emissão de radiação do elétron orbital. A energia cinética das emissões depende da energia cinética de impacto dos elétrons acelerados com o posítrons externos dos núcleos dos átomos do gás. A afirmação que os elétrons ao ganharem energia pulem para outras camadas e quando regressam para camadas mais internas emitam radiação eletromagnética decorre de uma interpretação incorreta sobre a origem dessas emissões de radiações eletromagnéticas, pois, não se relacionam com elétrons e sim com processos de aniquilações desses elétrons com posítrons externos componentes dos núcleos atômicos dos gases, por onde é incidida corrente elétrica com graus diferentes de velocidades de aceleração desses elétrons. O elétron que gira ao redor do próton está contido pela força de contenção que este elétron sofre devido ao equilíbrio da força de atração magnética entre este elétron e o posítron a mais do próton deste hidrogênio e a força de resistência da energia escura que envolve este próton, pois a energia escura exerce uma compressão concêntrica na matéria, numa espécie de competição com a matéria, para o preenchimento do volume ocupado pelos elétrons e posítrons constituintes deste próton. Esta compressão produz um aglutinamento desta energia escura e este aglutinamento produz uma barreira de resistência para que o elétron da eletrosfera seja atraído, mas, não consiga vencer essa barreira de resistência dessa energia escura aglutinada. A força de contenção é o resultado do equilíbrio entre a força de resistência da energia escura aglutinada e a força de atração magnética. Existe para cada camada eletrônica uma força de contenção do elétron que é maior na camada K, e para cada camada mais distante do núcleo esta força de contenção seja menor, mas, isto não representa dizer que o elétron em si possua uma quantização 96

97 específica de energia, que se relacione com o raio (distância do elétron em relação ao centro do átomo) ou com a camada eletrônica, pois esta relação representa uma interpretação incorreta das reais forças envolvidas. Esta força de contenção é a resultante entre a atração entre o próton e o elétron e a força de resistência da energia escura aglutinada ao redor deste núcleo atômico, criando tal força de contenção na camada eletrônica possível para este elétron. A força de contenção não tem relação com a força centrípeta de natureza eletrostática. Esta força de atração entre este elétron e o posítron a mais do próton é de natureza magnética (força de atração magnética) e o movimento orbital é consequência das interações do campo magnético existente e do campo elétrico que se forma no movimento do elétron. Este movimento é um movimento uniforme, somente deixando de ser uniforme se receber energia cinética externa, como por exemplo, de uma radiação eletromagnética que se choca com este elétron e transfere energia cinética a este elétron, que pode ser uma radiação que chega ou que é emitida pelo núcleo atômico, que pode ser causada por diversos fatores. As raias espectrais do hidrogênio foram interpretadas sem haver inclusão, em qualquer teoria, do núcleo atômico, como participante das emissões das radiações eletromagnéticas. Gases submetidos à corrente elétrica: Quando elementos químicos são submetidos a descargas elétricas ocorrem emissões eletromagnéticas. Os elétrons não emitem radiações quando retornam ao nível atômico como a teoria atual preconiza. As diferenças espectrais que ocorrem quando é submetida corrente elétrica em gases são resultantes de processos de aniquilações entre os elétrons da corrente elétrica e posítrons externos dos prótons do elemento químico. Quando um elétron é acelerado e choca-se com algum posítron localizado na linha equatorial do próton do hidrogênio, toda a força de impacto será transmitida à radiação produzida na aniquilação entre o elétron e este posítron externo deste próton, sendo que a radiação produto desta aniquilação receberá energia cinética deste impacto, determinante de sua frequência. Elétrons que se chocam nesta faixa, produzirão radiações com maiores frequências de emissão. Relações entre as fórmulas de Balmer e Rydberg nas emissões espectrais do hidrogênio: Sem saber, Balmer e Rydberg utilizam relações físicas de um choque de um elétron com uma esfera com dimensões do próton de hidrogênio, deixando nas suas fórmulas, evidências de que as emissões nas descargas elétricas em gases, são produzidas 97

98 por interações de elétrons acelerados com posítrons externos, constituintes dos núcleos atômicos. Esses eventos são completamente descritos pela Mecânica Clássica. Determinação Matemática da Fórmula de Balmer: Análise das emissões nucleares para a série de Balmer: Na análise das frequências das raias espectrais, Balmer contou com uma aceleração de elétrons específica, diferente das utilizadas para as outras séries. A maior frequência para cada série é dependente da velocidade do elétron que irá se chocar com o posítron externo do próton. Como as radiações são consideradas emissões de elétrons que retornam a camadas mais internas, a maior energia cinética do elétron para a série de Balmer ( 3,4.. ev.) seria a energia necessária para que o elétron retornasse da terceira camada para a segunda e emitisse a quantidade limite para esta série em forma de radiação, ou seja, uma radiação de frequência de , hertz / s., mas, as emissões são de origem nuclear, pelo impacto de um elétron acelerado com um posítron externo constituinte do próton do hidrogênio. Em cada impacto do elétron acelerado com um posítron nuclear, será produzida uma radiação com a frequência produzida pela energia cinética do impacto. As emissões explicadas pela Mecânica Clássica: Produção de radiação com energia máxima para a série: Quando o choque do elétron acelerado ocorre no posítron localizado na linha equatorial do próton, a energia cinética do impacto produzirá emissões com frequências máximas para esta série (a velocidade dos elétrons acelerados determina a série). A maior frequência das emissões produzidas por aceleração de elétrons nessa série é aquela resultante do choque de um elétron nesta linha equatorial do próton. 98

99 Correspondência da fórmula da energia cinética do impacto do elétron no posítron nuclear e a fórmula de Max Planck para energia das radiações eletromagnéticas: A energia cinética do impacto do elétron no posítron nuclear, na faixa equatorial do próton do hidrogênio e a respectiva energia da radiação eletromagnética emitida neste evento são equivalentes: Comprimento de onda da radiação limite da Série de Balmer: λ = 3.645, m Frequência da radiação limite da Série de Balmer: F = , hertz / s. A energia cinética do elétron acelerado é igual à energia cinética da radiação, produto da aniquilação entre este elétron e um posítron do próton do hidrogênio: MeVe. E. c. = E. c. = ( f ) ( h). 99

100 MeVe. E. c. = = ( F).( h) ( F).( h) = , , (9) 10 A energia cinética do impacto é a mesma energia cinética da radiação emitida, ou seja, a energia cinética da radiação limite da Série de Balmer E. c. = ( f ) ( h). MeVe. E = ( f ) ( h) , , (9) = 19 5, J.s. ( 3, e. V.) Da expressão anterior, conclui-se que: MeVe. E =, então : Ve = E Me 1, , (40) Kg Ve = Ve = , m / s Velocidade acurada do elétron acelerado da série de Balmer, considerando a massa do elétron indicada pelo Comitê para Ciência e Tecnologia em 010 (CODATA): 31 ( 9, (40) 10 kg ). J. s 100

101 Energia Cinética do impacto do elétron com incidência angular: A energia cinética de impacto é determinante para a energia do produto do processo de aniquilação (essa energia determina a frequência da radiação emitida). A energia cinética ( E. c.) é o produto da massa do elétron (Me) pela velocidade do elétron incidente ao quadrado ( Ve ) dividido por dois ( ), e para incidências anguladas multiplica-se este valor pelo cosseno do ângulo ( Cos. A) entre a componente vertical e a direção do vetor de incidência do elétron no núcleo. Ocorrência do choque do elétron acelerado em um plano inclinado com o núcleo do hidrogênio: O elétron orbital da primeira camada apresenta movimento de rotação no seu eixo (spin) que determina o movimento de translação. Estes movimentos determinam para o próximo elétron da primeira camada eletrônica o seu spin e o seu movimento orbital, que será obrigatoriamente de spin contrário ao primeiro elétron e em relação ao movimento orbital, será uma órbita perpendicular a do primeiro elétron (Princípio de exclusão de Pauli). 101

102 No átomo de hidrogênio, como somente possui um elétron, os elétrons acelerados somente terão penetração quando o elétron do hidrogênio estiver orbitando pelo lado oposto ao da incidência da corrente elétrica e somente poderá se chocar em local permitido pelo campo eletromagnético do elétron orbital. Portanto, perpendicular à órbita do elétron orbital e variando conforme ele orbita (a possibilidade eletromagnética para o impacto vai se alterando durante a órbita do elétron do hidrogênio). Outro fator determinante do local do choque é a distância (d), pois, o elétron acelerado, após ser possível sua penetração em direção ao próton, terá que percorrer, cada vez mais, um espaço um pouco maior para ocorrer o choque. Estas distâncias progressivamente maiores do centro para a periferia e a possibilidade eletromagnética para o impacto provocada pela velocidade do elétron orbital (que é acompanhado pelo seu campo eletromagnético) determinam impactos cada vez mais afastados, da linha equatorial para os estremos do próton. Esta penetração possível e a distância maior que terá que ser percorrida é determinante, para que somente em alguns ângulos sejam possíveis os processos de aniquilação, resultando, assim, as raias específicas do hidrogênio. A inclinação não é do elétron da corrente elétrica e sim determinada pela inclinação da esfera do próton, pois a incidência é perpendicular à órbita do elétron e, somente, será permitido choque, com incidência perpendicular com variações de 0º a 90º em relação à faixa equatorial coincidente com o plano da órbita do elétron. Sendo assim, a cada choque mais afastado do centro, mais inclinado estará o núcleo em relação à corrente elétrica. A força de impacto é dependente desse ângulo em que o elétron atinge o posítron externo e em resposta as frequências serão determinadas pela energia cinética do impacto. Um choque com um plano inclinado, produzido por um elétron, obedece a seguinte equação: MeVe. E. c. =. Cos.. A Onde: Me = Massa do elétron; Ve = Velocidade do elétron incidente (elétron acelerado da Série); Cos..Α = Cosseno do ângulo de incidência do elétron no próton de hidrogênio. Foi determinado que: MeVe. Ec = = ( f ).( h) 10

103 ( f ).( h) = , , (9) ( f ).( h) = 5, J. s Representa a energia cinética do impacto, que é igual à energia cinética da radiação emitida, produto da aniquilação do elétron incidente com um posítron constituinte do próton do hidrogênio. 34 Pode-se determinar a energia cinética de cada frequência emitida da série de Balmer que não atinja a linha equatorial do próton do hidrogênio pela seguinte relação: ( f ) ( h) = ( F) ( h) Cos.. A Simplificando a equação tem-se: ( f ) = ( F) Cos. A Cos. A = f F Onde: (F) = Frequência limite da Série de Balmer: ( F ) = , hertz / s. ( f ) = Frequências das demais radiações emitidas na Série de Balmer: Assim, determina-se o ângulo de incidência do elétron e, também, da emissão da radiação, pois, são conhecidas as frequências emitidas (raias espectrais do hidrogênio). Série de Balmer (no vácuo) e seus ângulos correspondentes: Estão sendo utilizados os valores das ondas no vácuo, e a velocidade da luz em ( c ) = m / s que produziriam a maior frequência da série de Balmer 103

104 ( , hertz / s.), bem como, o menor comprimento 10 de onda da série: ( λ ) = 3.645, metros : Ondas no vácuo Aº Frequências 14. x...10 hertz / s Radiações Cossenos dos ângulos  6564,700 4, Vermelha 0, ' 19" 486,740 6, Verde 0, '50" 4341,730 6, Azul 0, '81" 410,77 7, Violeta 0, '87" 3971,195 7, , '3" 3890,151 7, , '64" 3836,47 7, , '47" 3798,976 7, , '48" 3771,701 7, , '89" 3751,17 7, , '7" 3735,430 8, , Ultravioletas 1 68'81" 37,997 8, , '36" 3713,07 8, , '89" 3704,906 8, , ' 15" * , , '58" * 369 8, , '53" * , '09" * , , '70" * , , '07" * , , '80" Até chegar à radiação eletromagnética resultante do impacto na linha equatorial do próton. 3645,068 8, Ultravioleta 1, '00" Estas ondas não estão com seus valores para o vácuo Linhas específicas de impacto dos elétrons acelerados na Série de Balmer, bem como os ângulos de impacto em relação ao Próton do Hidrogênio: Estas linhas determinadas acabam produzindo impactos do elétron com um plano inclinado e a partir da zona equatorial, em cada ângulo possível de ocorrer tal impacto a radiação terá sua energia cinética e, consequentemente, sua frequência ( f ) determinada pela multiplicação da frequência máxima da série (F) pelo cosseno do ângulo de incidência ( Cos. A). Isto significa dizer que, a quantização da energia espectral, é uma interpretação incorreta dos acontecimentos físicos. Isto não é quantização da energia espectral, é apenas uma singularidade, que ocorre devido às influências eletromagnéticas do átomo. 104

105 A interpretação da quantização da energia das emissões espectrais: A ideia de quantização de Max Planck tem relação com a energia cinética de giro da radiação (h), que é determinada pela sua massa (mf ) e sua velocidade de giro (c) mf c ( h) ( h = = Constante de Planck), sendo que a energia cinética da radiação ( E. c = ) τ ' é a razão entre esta Constante (h) e o tempo deste giro em segundos (τ ') (alterável para 1 cada radiação específica) e como o inverso do tempo de giro é a frequência ( = f ), então, τ ' a energia da radiação é essa energia por giro (h) multiplicada pela frequência ( f ) ( E. c = ( h) ( f )). Esta quantização não tem o mesmo sentido que as energias discretas que ocorrem nas emissões espectrais específicas dos elementos químicos. A energia das emissões espectrais não é quantizada. A possibilidade eletromagnética de impacto determinada pelo campo eletromagnético do elétron orbital do hidrogênio, por exemplo, e a determinação dos ângulos de impacto após a linha equatorial do próton desse hidrogênio determinam as emissões específicas (discretas). Mas, isto não quer dizer que a energia espectral seja quantizada como princípio, apenas, significa que as emissões produzidas por choques de elétrons no núcleo, produzem emissões com 105

106 quantidades específicas de energia por possuírem linhas determinadas de impacto nesse núcleo, em ângulos, diferentes e específicos, como demonstrado neste estudo. Outra questão muito importante, a considerar, é que as camadas eletrônicas não têm participação alguma nesta quantização, como determina a teoria atualmente aceita. O que leva à conclusão atual, que o momento angular orbital do elétron seja quantizado, é a interpretação incorreta da origem das emissões eletromagnéticas e, consequentemente, toda a formulação matemática baseada nessa interpretação. Relações entre o espectro do hidrogênio e a fórmula empírica de Johann Balmer: Na resolução matemática dos espaçamentos das raias espectrais das emissões do hidrogênio, Johann Balmer utilizou como constante o valor de uma onda ( λ ) = 3644Αº, que é a menor onda da série (frequência limite - mais alta frequência da série), que produzia ótimos resultados se multiplicada por uma fórmula empírica na determinação dos comprimentos em Angstroms de todas outras ondas do espectro do hidrogênio emitidas em sua série. Esta onda representa a radiação ultravioleta limite de sua série que é resultante do impacto do elétron na faixa equatorial do próton do hidrogênio (0º - zero grau). Determinação física e matemática da fórmula de Balmer, a partir da fórmula da Energia cinética das radiações do espectro do hidrogênio: Pela Energia cinética das radiações: ( f ) ( h) = ( F) ( h) Cos.. A, tem-se ( f ) = ( F) Cos.. A Substituindo as frequências pelas ondas tem-se: ( f ) = ( F) Cos.. A c ( f ) = ( λ) c ( F ) = ( λ ) Então: c c = Cos.. A ( λ) ( λ ) 1 1 = Cos..A. ( λ ) ( λ ) 106

107 Logo: ( λ ) = ( λ ) 1 Cos..A c 1 ( λ ) = F Cos.. A MeVe. ( λ ) = c /.( h) 1.. Cos A. h. c 1 ( λ ) = MeVe. Cos.. A (Expressões matemáticas da Fórmula de Balmer e seu significado físico) Onde: (Me) = Massa do elétron; (Ve) = Velocidade do elétron acelerado; (F) = Maior frequência da radiação emitida na Série; ( f ) = Frequência emitida; (c) = Velocidade da luz; (λ) = Comprimento de onda da radiação emitida; ( λ ) = 3.645, m. = Menor Comprimento de onda da Série de Balmer. As emissões decorrentes de aniquilações entre os elétrons acelerados e os posítrons externos constituintes do próton do hidrogênio: No choque, do elétron acelerado com um posítron nuclear, ocorrerão processos de aniquilação com formação de uma radiação eletromagnética com energia cinética determinada pela energia cinética do impacto. As emissões dependem dos ângulos do impacto e estes ângulos são específicos, conforme comentado anteriormente. 107

108 A figura acima mostra que todas as ondas de emissão do hidrogênio, da série de Balmer, são encontradas multiplicando-se, a menor onda das emissões ( λ ) = 3645,068Αº, pelo inverso do Cosseno dos ângulos entre a componente vertical e a direção do vetor de incidência do elétron no núcleo do hidrogênio. Determinação da Fórmula de Balmer pela utilização dos ângulos de incidência do elétron acelerado: 108

109 Como foram encontrados os ângulos entre a componente vertical e a direção do vetor de incidência, foi possível, também, determinar qual relação entre os números empíricos descobertos por Balmer e a formulação Física em que as radiações são provenientes de choques dos elétrons com os núcleos de hidrogênio. Determinação da velocidade dos elétrons acelerados da Série de Lyman: Será utilizada a fórmula da energia cinética newtoniana para determinação da velocidade dos elétrons acelerados na Série de Lyman, assim como, na série de Balmer. A velocidade dos elétrons acelerados da série de Lyman é exatamente o dobro da velocidade dos elétrons acelerados da Série de Balmer: MeVe. E. c. = = ( F ) ( h) ( F ) ( h) = , , (9) 10 A energia cinética do impacto é a mesma energia cinética da radiação emitida: ( F ) ( h) = 18, J.s. ( 13, e. V.) 34 Da expressão anterior, conclui-se que: MeVe. E =, então : Ve = E Me, , (40) 10 Kg Ve = 31 Ve = , m / s Velocidade acurada do elétron acelerado da Série de Lyman, considerando a massa do elétron indicada pelo Comitê para Ciência e Tecnologia em 010 (CODATA): 31 ( 9, (40) 10 kg ). 18 J. s 109

110 Ângulos de impacto na Série de Lyman: Para as frequências da série de Lyman, como a maior frequência é F = , hertz / s., foram encontrados os seguintes resultados angulares: Cos.. A = f ( frequência. emitida) F( frequência. máxima. da. Série) Ondas Frequências Radiações Cossenos dos ângulos  x...10 hertz / s 1.15,685 4, , '50" 1.05,735 9, , '87" 97,538 30, , '64" 949,744 31, , '6" 937, , Ultravioletas 0, '7" 930,7490 3, , '36" 96,650 3, , ' 15" * 93 3, , '53" * 91 3, , '70" * 919 3, , '80" Até chegar à radiação eletromagnética resultante do impacto na linha equatorial do próton. 911,67 3, Ultravioleta 1, '00" Estas ondas não estão com seus valores para o vácuo. 110

111 Linhas específicas de impacto dos elétrons acelerados na Série de Lyman, bem como os ângulos de impacto em relação ao Próton do Hidrogênio: Na série de Lyman a Energia Cinética ( Me. Ve / ) é quatro vezes maior que na série de Balmer. Isso representa que os elétrons acelerados apresentam, na determinação das emissões da Série de Lyman, velocidade ( Ve.. Série.. de.. Lyman.188. km / s) duas vezes maior que a velocidade da Série de Balmer ( Ve.. Série.. de.. Balmer km / s). Determinação física e matemática da fórmula empírica de Rydberg: Relação entre o espectro do hidrogênio e a fórmula empírica de Johannes Rydberg: Johannes Rydberg utilizou uma fórmula empírica que determina as ondas emitidas em todas as séries, desde que o resultado de sua fórmula fosse divisor do número 01 (um). Rydberg utiliza uma constante que representa a frequência máxima da série de Lyman dividida pela velocidade da luz: 111

112 F , Hertz / s Cons tan te. de. Rydberg = = c m / s = 1, m Esta constante, multiplicada pelos números empíricos da fórmula (que representam o cosseno do ângulo entre a componente vertical e a direção do vetor de incidência do elétron no choque com o próton do hidrogênio para a série de Lyman), resulta nas ondas da série de Lyman. Para as outras séries, Rydberg, sem perceber, multiplicou esse produto pelas relações ao quadrado das velocidades de cada série em relação a serie de Lyman (definidos na fórmula original por números empíricos). Relações da Fórmula de Rydberg com os reais fatores envolvidos na determinação dos inversos dos comprimentos das ondas de todas as Séries espectrais do hidrogênio: Na determinação dos comprimentos de ondas de todas as séries, Rydberg utilizou números empíricos que se relacionam com impactos dos elétrons acelerados com pósitrons nucleares, produzindo a energia cinética das emissões eletromagnéticas. Essas relações estão relacionadas no quadro abaixo: 11

113 Por acreditar que as emissões eram provocadas por transições dos elétrons, das camadas eletrônicas mais externas para as mais internas, seria possível que esses elétrons poderiam possuir localização em camadas muito afastadas (tendendo ao infinito), mas como, as raias não se relacionam com camadas eletrônicas, os resultados de varias transições são impossíveis para a dimensão nuclear do hidrogênio. O Resultado da Fórmula de Rydberg e suas correspondências: A causa para que a fórmula de Rydberg apresente resultados tão corretos está na utilização do inverso da onda limite 1, que representa a maior frequência da Série de λ Lyman (F), dividida pela velocidade da luz (c), ou seja, esse inverso da onda limite é a 1 F constante de Rydberg Ry = = e a utilização de números (empíricos) que se λ c relacionam com o cosseno do ângulo de impacto do elétron acelerado no próton do hidrogênio, bem como a utilização da relação ao quadrado da velocidade do elétron acelerado em cada série em relação à velocidade da série de Lyman. 113

114 O que as fórmulas de Balmer e de Rydberg representam: Tanto Balmer quanto Rydberg utilizaram empiricamente, sem perceberem, números que se relacionam com a Energia Cinética de impacto do elétron com a esfera nuclear e os números empíricos representam relações matemáticas e físicas entre o impacto e o próton do hidrogênio, descritos inteiramente pela Mecânica Clássica. Suas fórmulas não levaram em consideração as frequências envolvidas nas suas determinações. Relacionaram com as ondas (Balmer) e com o inverso das ondas (Rydberg), provavelmente, este fato dificultou a compreensão dos números empíricos empregados e a visualização da relação de tais números empíricos com o próton nuclear. Observação: Em qualquer série é possível aplicar a fórmula de Balmer, somente é necessário multiplicar a menor onda da série pelo inverso do cosseno do ângulo. No caso da série de 10 Lyman, a constante de Balmer ( λ ) = 3645, m teria que ser substituída por 10 ( λ ) = 911,67 10 m. Os comprimentos das ondas emitidas na série de Lyman podem ser determinados pela seguinte equação: ( λ ) = 911, Cos.A A fórmula de Rydberg é a mesma de Balmer, somente que ele encontra os resultados representados pela equação abaixo de forma invertida e multiplica o resultado pelas relações ao quadrado entre as velocidades das outras séries em relação à Série de Lyman. Relação da Fórmula de Balmer com a Fórmula de Rydberg para a Série de Lyman: Balmer ( λ ) = 911, Rydberg ( ) = Cos. A 10 Cos.A 911,67 10 λ 114

115 Onde: 911,67 10 F = c 1 7 = Ry = 1, m 1 10 A expressão acima vale para a série de Lyman. Para as demais, multiplica-se essa equação pela relação de velocidade do elétron acelerado ao quadrado, de cada série em relação à série de Lyman, pois, a Constante de Rydberg já representa a frequência máxima E. c. MeVe. da radiação emitida na Série de Lyman F = =, dividida pela velocidade da h. h F 1 luz (c) =, portanto, a velocidade do elétron acelerado para a série de Lyman já c λ está embutida na fórmula de Rydberg. Assim, para que a fórmula se adeque às velocidades dos elétrons acelerados das outras séries, é necessário que a mesma seja multiplicada pela relação ao quadrado dessas velocidades com a Série de Lyman: 1 λ( m) = Cons tan te. de. Rydberg.( m ) Cos.. A ( ), ( ),. ( ), ( ), ( ) Ou seja: 1 1 = Cons tan te. de. Rydberg...( m λ( m) Cos. A. de. cada. série ), ou (1),(4),(9),(16),(5), ou(36) 1 λ( m) = MeVe. /.( h) Cos. A. de. cada. série c (1),(4),(9),(16),(5), ou(36) 1 λ( m) = MeVe.. h. c Cos. A.. de. cada. série (1),(4),(9),(16),(5), ou(36) (Expressão matemática da Fórmula de Rydberg e seu significado físico) 115

116 F Na fórmula original, a Constante de Rydberg c está sendo utilizada em metro 7 1 ( 1, m ), ao dividir a unidade ( 1) pelo resultado, encontra-se o comprimento da onda, também, em metro 1 resultado = λ. Análise dos ângulos de impacto dos elétrons no próton de hidrogênio nas séries de Paschen, Balmer e Lyman: 116

117 Os ângulos de impacto das séries espectrais do hidrogênio apresentam distâncias de espaçamentos diferentes devido às diferenças das velocidades dos elétrons, característica de cada série espectral. Quanto mais os elétrons estão acelerados, mais distantes se encontram, em relação aos outros elétrons da corrente elétrica. Para ocorrer esta distribuição de choques em que os elétrons com maiores velocidades chocam-se mais espaçados, além da influência da velocidade do elétron orbital e do fato de que a cada impacto, mais distante da linha equatorial do próton, será percorrida uma distância maior, tem que haver outra variável nas determinações destes impactos, pois, sem essa variável, os impactos teriam que ocorrer em relação inversa ao que realmente ocorrem. O campo elétrico dos elétrons acelerados tem relação com suas velocidades (mais energia cinética resulta em comprimentos de ondas maiores para os elétrons), e isto faz com que os elétrons se mantenham, na corrente elétrica, mais próximos ou mais afastados, dependendo dessa velocidade. Os ângulos de impacto da série de Lyman se repetem nas outras séries espectrais, demonstrando que as velocidades se alteram, alterando, por isto, a distância dos elétrons ordenados na corrente elétrica. Como os elétrons acelerados da Série de Lyman estão 04 vezes mais afastados, em relação aos elétrons acelerados da Série de Balmer, deveriam se chocar 04 vezes mais distanciados no núcleo se a velocidade fosse igual, mas, como a velocidade destes elétrons é duas vezes maior, percorrem a mesma distância em metade do tempo, se chocando duas vezes mais espaçados que os elétrons da Série de Balmer. Será apresentado, no estudo da Constante de Coulomb, que as dimensões dos elétrons são proporcionais à sua energia cinética, e este fato faz com que os elétrons com maior energia cinética, possuam comprimento de ondas maiores, o que faz com que fiquem mais afastados em relação aos outros elétrons na corrente elétrica. 117

118 CONTRAPOSIÇÃO À TEORIA DE NIELS BOHR E À TEORIA DE LOUIS DE BROGLIE: Contraposições ao Modelo Atômico de Bohr: A interpretação que as emissões eram produzidas por elétrons já era estabelecida como uma verdade solidificada, antes mesmo de Niels Bohr desenvolver sua teoria atômica. Quando Bohr se inteirou das fórmulas de Balmer e Rydberg (determinação dos outros comprimentos das ondas do espectro de emissões do hidrogênio), estabeleceu uma teoria que tratava os dados produzidos por essas emissões (representação dos números empíricos), como se fossem relacionados às energias quantizadas nas camadas eletrônicas, desenvolvendo um sentido físico para esses números empíricos utilizados tanto por Balmer quanto por Rydberg. No quadro abaixo estão colocados dados que mesmo não completos na época do desenvolvimento de sua Teoria Atômica (falta de determinação de algumas séries), foram considerados (previstos) na interpretação das emissões pelo Modelo Atômico de Niels Bohr: Como demonstrado, esses números representam relações físicas, de choques de elétrons com posítrons externos do núcleo do hidrogênio, tendo como resultado, processos 118

119 de aniquilação e emissões de radiações eletromagnéticas, com energias determinadas pela equação apresentada neste quadro. Os postulados de Niels Bohr: O Postulado das ondas ou estados estacionárias: Os elétrons se movem em um átomo somente em certas órbitas, sem irradiar energia. Este postulado estabelece que, o átomo de hidrogênio pode existir, sem irradiar energia, em qualquer estado de um conjunto discreto de estados estacionários, com energias bem determinadas, isto é, energias quantizadas, mas, elétrons não irradiam energia. Não há estas energias quantizadas nos elétrons. Não são os elétrons que emitem ou absorvem fótons. O Postulado da Frequência: Os átomos irradiam somente quando um elétron sofre uma transição de um estado estacionário para outro, sendo a frequência da radiação emitida relacionada às energias das órbitas. Este postulado está equivocado, pois as emissões de radiações não estão relacionadas com elétrons das camadas eletrônicas e sim com o núcleo atômico. Análise sobre a interpretação física da quantização do momento angular do elétron orbital no átomo de hidrogênio do Modelo de Bohr equacionado pela Teoria de Louis de Broglie: Quanto à Teoria de Louis de Broglie em relação ao modelo de Bohr que suas equações levariam a uma interpretação física da quantização do momento angular do elétron orbital no átomo de hidrogênio, como postulado por Bohr e que uma onda estacionária ao longo de uma circunferência, o comprimento da circunferência da órbita corresponderia a um número inteiro de comprimentos de onda, tornando possível a explicação dos estados discretos de energia postulado por Bohr em termos de ondas estacionárias fica sem sentido, já que a base teórica de Niels Bohr é produto de uma interpretação incorreta da origem das emissões eletromagnéticas. Todos os teóricos interpretam que a origem das emissões eletromagnéticas, por elementos químicos submetidos à corrente elétrica, é proveniente do elétron orbital. Atualmente, ainda é um paradigma sem contestação e baseado nessas circunstâncias, Niels Bohr, como outros, desenvolveu sua teoria baseada em premissas incorretas, produzindo, assim, formulações matemáticas, também, não condizentes com os acontecimentos. O momento angular orbital do primeiro elétron é determinado pelo equilíbrio entre a força de resistência da energia escura condensada que envolve o núcleo e a força de atração 119

120 magnética entre esse elétron e o posítron a mais do próton, mantendo esse elétron contido em seu loco específico para cada núcleo atômico (depende do volume nuclear). Para os demais elétrons irá depender de relações eletromagnéticas, entre o próximo elétron a preencher seu loco e os elétrons que já preencheram suas posições. A partir da definição do primeiro elétron, os demais ocuparão orbitais possíveis determinadas por tais forças e assim cada camada é determinada pelas forças eletromagnéticas envolvidas. Isto não corrobora com a ideia de existência de camadas estacionárias como determina a Teoria de Niels Bohr apoiada na possibilidade determinada pela Teoria de Louis de Broglie sobre a quantização do momento angular do elétron orbital. Outro fator a ser observado, refere-se às relações, em que Louis de Broglie determina para uma partícula e seu comprimento de onda: Relações da Teoria de Louis de Broglie: h (λ) = p ( λ ) = h M. v (. π. r = n. λ = n. h / p = nh / m. v) ( m. v. r = L = nh / π ) Onde: n = 1,, 3, 4, 5, 6... Louis de Broglie estrutura a base de sua Teoria, utilizando a Constante de Planck para a determinação do comprimento de onda de qualquer partícula concluindo que para uma onda estacionária ao longo de uma circunferência, o comprimento da circunferência da órbita corresponde a um número inteiro de comprimentos de onda (. π. r = n. λ). No entanto, conforme apresentado neste estudo, a Constante de Planck se trata da energia cinética por giro da radiação eletromagnética. Energia específica para as radiações eletromagnéticas, que não apresenta qualquer relação física intrínseca com qualquer outra partícula. Percebe-se que a Teoria de Louis de Broglie que explicaria os estados discretos de energia postulados por Bohr, em termos de ondas estacionárias, não tem consistência com os fatos envolvidos. Como as medidas encontradas são iguais, nota-se que sua teoria foi criada a partir dos dados da Teoria Atômica de Niels Bohr, no sentido de dar um sentido físico a ela. Pela Teoria de Louis de Broglie, a frequência em cada órbita (número de translações) do elétron, também, é relacionada com a camada eletrônica (n), ou seja, o 10

121 número de giro do elétron em seu eixo (Spin), na suposta primeira camada do hidrogênio ( n = 1), por exemplo, seria um giro e assim por diante. Bohr: Coincidências entre os raios das camadas estacionárias de Louis de Broglie e Niels Velocidade do elétron da primeira camada (pela Teoria de Bohr): Ve = , m / s Comprimento da onda do elétron (Pela Teoria de Louis de Broglie): h ( λ ) = = ( λ ) = 3, Aº MeVe. Comprimento da circunferência da primeira e segunda camada (n=1) e (n=) nh. π. r =. π. r = (1) (3, ) = 3, A º MeVe. Para (1) (3, ) n (1) ( R1) = e.π () (3, ) n () ( R) =.π ( R 1) = 0,59.. Aº, (R ) = 1,058.. Aº e assim sucessivamente. (Os resultados são os mesmos descritos por Niels Bohr) Após o estudo da Constante de Coulomb (Significado matemático e físico da Constante de Coulomb) serão apresentadas inconsistências das medidas descritas acima, pois, nesse estudo serão apresentados conceitos, sem os quais, não se consegue visualizar tais inconsistências. 11

122 CRÍTICAS À EQUAÇÃO E AO SIGNIFICADO FÍSICO DA CONSTANTE DA ESTRUTURA FINA Segundo a Teoria aceita, a Constante de estrutura fina, é considerada como universal. É uma grandeza que tem origem na observação de finas estruturas nos espectros dos elementos alcalinos, tais como lítio, sódio, potássio e outros, além do próprio hidrogênio. São todos átomos que possuem apenas um elétron em sua última camada de energia do estado não excitado. A compreensão desse fenômeno se deu à luz da correção relativística para as transições de estados mais excitados quando estes perdem a degenerescência do número quântico orbital para produzir as raias no espectro observado. Possui algumas características peculiares e sua natureza é compreendida apenas dentro do contexto relativístico. Por ser de natureza relativística, essa constante também vai desempenhar um papel primordial na constituição do núcleo atômico, onde governa a física quântica relativística. Partículas constituintes do núcleo são resultados da interação entre partículas elementares carregadas eletricamente. Por exemplo, o nêutron é constituído de um próton, um elétron e um neutrino. Agindo tenuamente em ambiente onde governam forças de intensidade inimaginável, como a força eletromagnética, a constante de estrutura fina, porém, acaba por desempenhar papel fundamental. Relação matemática para corrigir a energia cinética da radiação emitida da fórmula de Niels Bohr para a Fórmula da Energia Cinética Newtoniana: A teoria atual relaciona a energia cinética da radiação emitida como originária do elétron que após o impacto, pula para uma camada de mais energia e em um pequeno intervalo de tempo algum elétron deste nível de energia volta à camada original e emita essa diferença de energia em forma de radiação. Como um elétron emite a radiação, em período posterior, ocorre violação do princípio da conservação das energias ou da conservação dos momentos neste pequeno intervalo. Dessa forma, a Mecânica Quântica aceita que a conservação de energia não é necessariamente válida em pequenos intervalos de tempo. Este processo em que a energia não é conservada pelos fatores envolvidos (o elétron que recebeu o impacto), mas, pelo sistema, é chamado de troca virtual de um fóton entre elétrons. Por causa desta interpretação, não houve a possibilidade de se utilizar a Fórmula da energia cinética para mensurar esta energia emitida, pois, ela era apenas devolvida por algum elétron, posteriormente, em um pequeno intervalo de tempo. Desta forma, ficou impossível dissociar esta energia cinética de um elétron que retorna de um nível maior para outro de menor energia. Para mensurar matematicamente essa energia, houve a necessidade de um artifício matemático, embutido na fórmula da Teoria atual, para adequar aos valores reais dessa energia emitida, supostamente, pelo elétron orbital. 1

123 Assim, foi apresentada a Fórmula, que relaciona a energia cinética da radiação, emitida pelo elétron orbital, com a massa do elétron e com a velocidade da luz (Fórmula da energia de Albert Einstein ( M. c ), com o número atômico ( Z ), com a camada eletrônica (α ). ( n ) e a introdução da Constante da Estrutura Fina ) E( n) = Z. α. Me. c ( n) Tem-se, então, para o estado fundamental ( n = 1) do átomo de hidrogênio ( K = 1) :. Me. c 1 511KeV E( 1) = α = x = ( h).( c).( Ry) = 13, 6eV (137) Sabe-se que a Constante da Estrutura Fina (α ) é: Ve (1) , ( α ) = (α ) = = c (α ) = 7, = ( α ) = 1 137, Observação: A Teoria atual considera que a velocidade Ve (1) seja a velocidade do elétron orbital da camada K, mas, como demonstrado matematicamente nas determinações das energias cinéticas das radiações emitidas, produzidas pelos impactos dos elétrons nos posítrons nucleares do hidrogênio, esta velocidade é do elétron acelerado da Série de Lyman. A velocidade da luz não se enquadra nestas relações, mas, como é utilizada a Fórmula da Energia de Albert Einstein ( M. c ) para altas velocidades, foi utilizada uma relação matemática, a Constante da Estrutura Fina para anular a velocidade da luz e 13

124 substituí-la pela velocidade do elétron acelerado da Série de Lyman, Transformando a Fórmula de Niels Bohr na Fórmula da energia cinética Newtoniana. Após estas considerações, pode-se substituir a Constante da Estrutura Fina na Fórmula (da Teoria atual) e encontrar a relação corrigida dessa Fórmula (que é a própria Fórmula da Energia Cinética Newtoniana):. Me. c Ve Me. c E (1) = α = ( ). c Ve E. c = c Me. c x E. c = MeVe. Esta transformação demonstra que a fórmula da energia de Albert Einstein não mensura a energia emitida e que foi utilizada a fórmula da energia cinética de Newton, o que é uma grande evidência que não ocorre emissão pelo elétron orbital, pois, esta energia é imediata e resultante de um impacto e não dá para usá-la, para uma emissão em um momento posterior, como no caso de um elétron que retorna a uma camada de menor energia e emita a diferença de energia em forma de radiação. Camadas eletrônicas não possuem níveis de energia, não sendo, portanto, quantizadas como afirma a Teoria atualmente aceita. A Constante da Estrutura Fina é uma relação matemática para corrigir a energia cinética da radiação emitida da teoria de Niels Bohr (que utiliza a Teoria de Einstein), para a Fórmula da Energia Cinética Newtoniana. E (1) = α. Transforma.( Me. c ). em = MeVe. A energia cinética da radiação limite da Série de Lyman é determinada pela Fórmula da energia cinética do impacto do elétron acelerado: E. c = MeVe. (9, (40) 10 = 31 ) ( , ) = 18 E. c. =, J. s Ve = , m / s 14

125 (Relação da energia cinética com a massa do elétron acelerado e sua velocidade na Série de Lyman) 15

126 PROVA MATEMÁTICA INCONTESTÁVEL DO QUE REPRESENTA A FREQUÊNCIA LIMITE DAS RADIAÇÕES EMITIDAS NAS SÉRIES ESPECTRAIS DO HIDROGÊNIO: O Modelo de Niels Bohr, também fornece uma expressão da Constante de Rydberg em termos de Constantes Fundamentais e, sem perceber, oferece uma prova matemática incontestável do que representa fisicamente e matematicamente a Constante de Rydberg. O modelo de Bohr utiliza o comprimento de onda Compton do elétron hc hc λ e COMPTON = dividida por π, ou seja, Me.c D e COMPTON = :. π. Me. c Fórmula de Niels Bohr para a Constante de Rydberg (relação empírica em que Constantes Fundamentais são usadas para determinar a Constante de Rydberg): Ryd. H α = (4π ) ( D e CP ) Como o comprimento de onda Compton do elétron é normalizada por π, então: ( λecp ) =. π h. c Me. c h. c. π. Me. c D ecompton ( λ e COMPTON ) = ( e ) COMPTON = D Utilização do que representa a Constante da Estrutura Fina (α ) e o Comprimento de onda Compton do elétron na Fórmula empírica de Niels Bohr: Como: Ve ( Lyman) h. c ( α ) = e, ( D e COMPTON ) =. c. π. Me. c Então: Ryd. H α = (4π ) ( D e COMPTOM ) = Ve c Ryd. H = h. c (4π ) π. Me. c 16

127 Simplificando esta relação empírica encontra-se o que representa fisicamente a Constante de Rydberg: Ryd. H Ve c = h. c (4π ) π. Me. c Ryd. H MeVe. =. h. c Na determinação matemática da fórmula de Rydberg, apresentada neste trabalho, foi determinado que a Constante de Rydberg é a Frequência limite da Série de Lyman dividida pela velocidade da luz e chegou-se ao mesmo resultado que se chega com a Fórmula de Niels Bohr com a utilização das supostas Constantes Fundamentais : F Ryd. H =, como: c F MeVe. = h Ryd. H MeVe. =. h. c Niels Bohr demonstra, por meio dessa Fórmula para a Constante de Rydberg, que a frequência limite (F) da radiação emitida em cada Série é igual à massa do elétron multiplicada pela sua velocidade ao quadrado dividida por dois, isto é, demonstra que a frequência limite da radiação emitida em cada Série é igual à Energia cinética do elétron dividida pela Constante de Planck (h) e, ao mostrar isto, está implicitamente mostrando que só podemos ter esta energia cinética por um choque desse elétron em algum posítron nuclear. MeVe. A energia cinética da radiação (E) é igual a ( E = F h), e como ( F = ). h MeVe. então, E = h é igual à energia cinética da radiação, ou seja, a Energia cinética. h da radiação emitida é igual à energia cinética do choque do elétron em um posítron do próton do hidrogênio, ou seja, a energia cinética do elétron acelerado determinada pela MeVe. fórmula da energia cinética Newtoniana ( E = ). Surpreendentemente, Niels Bohr, sem perceber, contrapõe-se, matematicamente, à sua própria Teoria Atômica, ao apresentar a fórmula da suposta "Constante de Rydberg" com a utilização das supostas "Constantes Fundamentais", além de validar o que, originalmente, James Franck e Gustav Ludwig Hertz propuseram, na interpretação da origem da energia cinética das radiações emitidas, no experimento por eles realizado (Experimento de Franck e Hertz), ao afirmarem que a energia cinética da radiação emitida era exatamente igual à energia cinética do elétron acelerado e, provavelmente, essa radiação era decorrente da energia cinética do elétron acelerado na corrente elétrica que atravessava o gás. 17

128 A apresentação da fórmula com a utilização das "Constantes Fundamentais", também contrapõe Albert Einstein, pois o mesmo considerou que Franck e Hertz confirmaram, com o experimento, a hipótese atômica de Niels Bohr. James Franck e Gustav Ludwig Hertz. após alguns anos, aceitaram a posição equivocada apresentada pela Teoria de Niels Bohr, dentro da concepção, também equivocada de Albert Einstein em relação à origem da energia das radiações emitidas. Poucos anos mais tarde, após essa concordância, ambos foram laureados pelo prêmio Nobel de Física... O convencimento de Albert Einstein, que se tratava de uma das maiores evidências, para a validade de toda a Teoria de Niels Bohr: Niels Bohr, ao encontrar empiricamente o valor numérico da constante Rydberg para o hidrogênio, estipulou que ela deveria ser proporcional ao quadrado da carga do núcleo, prevendo que o espectro do átomo do hélio ionizado, uma vez, deveria ser semelhante ao do hidrogênio, com a multiplicação da constante de Rydberg por quatro. Tal interpretação foi confirmada com a descoberta do hélio e para Albert Einstein essa confirmação foi uma das mais convincentes evidências para a validade das ideias da Teoria Niels Bohr. No entanto, esta conclusão acertada, a respeito do hélio ionizado, apesar do convencimento de Einstein, não poderia ser considerada garantia para a validade da Teoria de Niels Bohr. O que representa a relação da Constante de Rydberg com a energia cinética na Teoria de Bohr: Da expressão que relaciona a constante de Planck, a velocidade da luz e a Constante de Rydberg, conclui-se que representa a frequência limite da Série de Lyman vezes a constante de Planck: E. c = ( F) ( h). Utilização da Constante de Planck em eletro Volt: Pode-se obter: ( c) ( ) E. c = ( h) Ry F E. c = ( h) =... c ou ( c) ( ) = ( h) ( F) 13, ev 18

129 MeVe. E. c = ( ) /( q) = 13, ev MeVe. Para se determinar a energia cinética ( ), em eletro Volt, deve-se dividir esta expressão (que resulta em energia cinética em Joule), pela suposta carga elétrica fundamental, em Coulomb (q). ( q) = 1, (35) C O sinal negativo da Fórmula de Niels Bohr seria indicativo de emissão da radiação pelo elétron orbital, o que na realidade não ocorre. O átomo quântico de Neils Bohr e sua consideração sobre a relação entre a constante de estrutura fina e a fraqueza da interação eletromagnética: Neils Bohr obteve, em termos apenas das constantes fundamentais e do número quântico, a expressão das energias permitidas para os estados ligados do átomo, chegando à conclusão que a ordem de grandeza da energia de ligação do átomo é uma dezena de ( e. V ) e as energias de excitação serão claramente da ordem de ( e. V ), deixando claro que a pequena dimensão destes valores em comparação com a energia de massa do elétron devese ao pequeno valor da constante de estrutura fina, ou ainda, a prova da interação eletromagnética ser uma interação fraca. Consequências destas determinações para as relações matemáticas da Teoria de Niels Bohr e suas interpretações quânticas: 1. A conclusão de Niels Bohr sobre a ordem de grandeza da energia de ligação do átomo e as energias de excitação, acreditando que a pequena dimensão dos valores da energia, em comparação com a energia de massa, do elétron, ter relação com a constante da estrutura fina, ou ainda, uma prova da interação eletromagnética fraca, não tem coerência com os resultados apresentados neste trabalho.. A suposta Constante da estrutura fina é um artifício matemático para acertar as relações físicas corretas e não tem importância física alguma, a não ser para a Teoria atual, pois, sem ela não se consegue acertar os valores experimentais mesmo aproximativos, mas, não que tal constante seja fundamental, mas, por ela ser a única saída encontrada. 19

130 3. A razão entre a velocidade do elétron acelerado da Série de Lyman e a velocidade da luz, não possui características peculiares e sua natureza ser compreendida apenas dentro do contexto relativístico é pretensioso, pois, esta razão não tem representação física e não desempenha nenhum papel na constituição do núcleo atômico, bem como a sua relação com a física quântica relativística é decorrente de sua valorização extrema, após ter sido utilizada para a determinação matemática da Teoria de Niels Bohr dentro do contexto da Teoria da Relatividade especial de Albert Einstein. Ambas desenvolvidas levando em consideração a premissa incorreta de que as emissões são provenientes do elétron orbital. 4. Segundo a Teoria, no hidrogênio à temperatura ordinária, os átomos estão no seu estado fundamental ( n = 1) e o espectro de emissão poderia ser observado produzindo-se uma descarga elétrica no gás, onde seriam induzidas transições para estados excitados ( n > 1) e que os átomos excitados voltariam ao estado fundamental através de uma série de transições, emitindo radiação. Mas, como mostra este estudo, essas afirmações não condizem com a realidade dos acontecimentos a nível atômico, pois, o fenômeno não é proveniente de emissões de elétrons. As séries se relacionam com emissões produzidas pelos impactos dos elétrons acelerados e não têm relação com emissões do elétron orbital e com a quantização das camadas eletrônicas. 5. Neils Bohr utiliza uma relação matemática, a Lei de Coulomb, em um evento que acreditava ser produzido pelo elétron orbital. Este fato produziu equívocos em toda sua Teoria Atômica: Pela Lei de Coulomb: F = K q 1 q d A Força (F) é igual à energia cinética ( E. c.) do elétron orbital, isto é, determinará sua velocidade: F E. c. = MeVe. Ve = E Me : 6. Niels Bohr utilizou esta relação, no entanto, utilizou a energia (E) das emissões, que não se relacionavam com a energia cinética do elétron orbital, por considerar que a velocidade encontrada fosse do elétron orbital da primeira camada (V 1). 130

131 7. A velocidade do elétron orbital do hidrogênio ( V orb ) decorre da mensuração da Energia (força) da Lei de Coulomb que somente pode ser definida se for encontrado a distância entre o centro de massa do elétron orbital e o centro de massa do próton. 8. Além de utilizar, incorretamente, a energia das emissões, para determinar a velocidade linear, utilizou também para determinar sua velocidade angular, o momento angular do elétron, bem como para a determinação dos raios das camadas eletrônicas do hidrogênio. 9. A expressão que determina os raios das órbitas, descrita abaixo, não representa matematicamente estas dimensões e nem determina o raio da órbita do estado fundamental do hidrogênio ou o raio de Bohr, pois, está se utilizando a velocidade do elétron acelerado como se fosse o elétron orbital e com isto, a equação chega, também, a determinações não representativas dessas grandezas: Supostos raios das outras camadas: r( n) = K. Ze. De. n De. n = Z. α. h. c Z.α Suposto raio da camada K do Hidrogênio: r ( 1) r( B) = 0,59Aº 10. Niels Bohr utiliza na determinação desta medida a Energia cinética produzida nas raias espectrais. Esta energia não tem relação com o elétron orbital: Suposto raio da primeira camada o hidrogênio: Relações incorretas: As emissões não ocorrem pelo elétron orbital e não tem relação com a camada eletrônica e o resultado encontrado por Niels Bohr, para os raios das camadas eletrônicas, não são representadas pelas medidas mensuradas, pois, não há relações físicas entre as grandezas usadas e essas medidas encontradas. A Frequência da radiação emitida é determinada pela energia cinética do elétron acelerado e não tem relação com o elétron orbital. A velocidade é do elétron acelerado e não do elétron orbital. 131

132 11. A Teoria de Bohr determina que a velocidade do elétron na órbita de número quântico (n) é encontrada pela seguinte equação, porém, é utilizada a velocidade do elétron acelerado, resultando em relações incorretas: Suposta velocidade do elétron nas outras órbitas: Como: Vn = Z.α. c n Então: Ve( Lyman) α c = c = Ve( Lyman) c Ve( Lyman) Vn = n ( Ve ) Elétrons. acelerados. nas. outras. Séries = ( Ve) Lyman (n) Representa, na realidade, a relação entre as velocidades dos elétrons acelerados das outras Séries com a Série de Lyman e não as camadas eletrônicas. 1. A velocidade do elétron orbital para o estado fundamental do hidrogênio, também, não é representada pela equação abaixo: Suposta velocidade do elétron em seu estado fundamental : 1 Ve Ve( 1) = α c =. c = c Ve. do. elétron. acelerado. da. Série. de. Lyman 137,077 c Ve.188. km / s 13. A velocidade do elétron acelerado, determinante da energia cinética das emissões da Série de Lyman: 13

133 Relações corretas entre a energia cinética do impacto do elétron acelerado na linha equatorial do Núcleo do hidrogênio determinante da frequência da radiação emitida após a aniquilação do elétron acelerado como um posítron nuclear. E. c. = ( F).( h) ( F) = E. c. ( F) = ( h) MeVe..( h) Ve = , m / s (Velocidade do elétron acelerado na Série de Lyman) 14. A esquematização abaixo não representa corretamente os atores envolvidos nas emissões das raias espectrais do hidrogênio e tem que ser revista: 15. A Teoria atual considera que, ao ganhar energia, o elétron pule para uma camada eletrônica de maior energia, no entanto, apesar desse elétron receber mais energia sua velocidade diminui à metade, diminuindo quatro vezes a sua energia cinética (como no suposto caso do elétron que pule da camada K para a L), além disto, um elétron que perde energia pulando da camada L para a camada K, emita a diferença de energia em forma de radiação, mesmo dobrando sua velocidade (quadruplicando sua energia cinética). 133

134 (Bohr concluiu que o elétron do átomo não emitia radiações enquanto permanecesse na mesma órbita, emitindo-as apenas quando em deslocamento de um nível de maior energia (órbita mais distante do núcleo, onde a energia cinética do elétron tende a diminuir enquanto que sua energia potencial tende a aumentar; mas, sua energia total aumenta) para outro de menor energia (órbita menos distante, onde sua energia cinemática tende a aumentar e sua energia potencial tende a diminuir; mas, sua energia total diminui). Pela sua Teoria, as órbitas não se localizariam a quaisquer distâncias do núcleo, pelo contrário, apenas algumas órbitas seriam possíveis, cada uma delas correspondendo a um nível bem definido de energia do elétron. A transição de uma órbita para a outra seria feita por saltos, pois, ao absorver energia, o elétron saltaria para uma órbita mais externa (conceito quantum) e, ao emiti-la, passaria para outra mais interna (conceito fóton). Cada uma dessas emissões aparece no espectro como uma linha luminosa bem localizada). 16. Esta interpretação passa para a camada eletrônica a quantização da energia e, pelo que foi dito, o elétron recebe o impacto, ganha energia cinética, pula para outra camada por causa desta energia, mas como a camada é quantizada, este elétron tem mais energia, mesmo com uma velocidade que é a metade da anterior e quando volta á camada anterior, perde energia, emite radiação e ainda dobra sua velocidade quadruplicando sua energia cinética. 17. Relações entre as Séries espectrais do Hidrogênio e a velocidade dos elétrons acelerados Conforme demonstrado na determinação das Séries espectrais do hidrogênio, as radiações são produzidas pelas aniquilações, em ângulos determinados, entre os elétrons acelerados e posítrons externos, constituintes do próton de hidrogênio e não tem relação com o elétron orbital ou com energias em camadas eletrônicas. As verdadeiras relações entre as velocidades dos elétrons acelerados com as emissões estão apresentadas a seguir: Séries Velocidade dos elétrons acelerados (km/s) Energia Máxima em eletro Volt Frequência Limite 14 ( x..10 hertz / s)) Comprimento de onda limite (Angstroms) Relação das velocidades ao quadrado com a série de Lyman Lyman.188,347 13,613 3, ,67 - Balmer 1.094,173 3,403 8, ,068 1/4 Paschen 79,449 1,51 3, ,403 1/9 Brackett 547,086 0,850, ,7 1/16 Pfund 437,669 0,544 1, ,675 1/5 Humphreys 364,74 0,378 0, ,61 1/36 134

135 A relação entre a velocidade do elétron (supostamente orbital) e a velocidade da luz: Ve A introdução da relação ( ) c tem relação com a transformação de ( m. c ) para MeVe. ( ), conforme demonstrado na determinação das emissões espectrais do hidrogênio, mas, na sua determinação são utilizadas outras constantes: Ve( Lyman) A Constante da Estrutura fina é simplesmente uma relação α = ( ), c mas, foi apresentada uma Fórmula empírica utilizando-se várias constantes até se chegar bem próximo aos valores da relação entre a velocidade do elétron e a velocidade da luz. A utilização destas constantes acabou por construir uma importância extrema, para uma relação que nada representa. Os erros desta equação serão mostrados após o estudo da Constante de Coulomb. e e α = = h. c.4π. εο. εο. h. c Ke. π 1/137 h. c Constantes utilizadas na Fórmula: (e) = Carga do elétron em Coulomb; (h) = Constante de Planck em Joule; (h) = Constante de Planck normalizada por ( π ) ; (c) = Velocidade da luz; (εο) = Constante Elétrica; (K) = Constante de Coulomb Conclusões sobre a utilização das Constantes Fundamentais na definição matemática da Constante da estrutura fina : Utilização dos valores das constantes na determinação da relação entre a velocidade do elétron acelerado e a velocidade da luz: α e. εο. h. c = 19 ( )(1, (35) 10 ) 1 8, , (9) =

136 α = 7, α = 1 137, ( ) Niels Bohr acreditava estar utilizando a suposta carga elétrica fundamental ( e = q), em Coulomb, mas, será demonstrado que ele utilizou nessa equação a energia cinética por giro [( e ) = ( e. c./ hertz) ] do Experimento de Millikan e a Constante de Planck (h), na mesma unidade de medida (ambas em Joule). 3 Ve Os valores obtidos aproximam bastante da relação ( ) c originalmente utilizada para a transformação de ( Me. c ), para produzir os resultados das emissões espectrais, mas, o emprego destas constantes não têm significado físico em relação aos reais acontecimentos, apenas chegam a um resultado numérico aproximado. Com a utilização dessa fórmula empírica não se chega à velocidade do elétron acelerado da Série de Lyman. Críticas à Fórmula apresentada para a determinação matemática da Constante da estrutura fina: Diferenças entre a velocidade do elétron na utilização da fórmula da Constante e a velocidade que se encontra com a utilização das raias espectrais do hidrogênio: Velocidade exata do elétron acelerado da Série de Lyman encontrada com a utilização das raias espectrais do hidrogênio: Ve = , m / s Velocidade do elétron pela fórmula de Niels Bohr, onde é utilizada a carga em Coulomb e a Constante de Planck em Joule: α e. εο. h. c α Ke π h. c e Ve =. εο. h Ke π Ve = h 136

137 Ve = , m / s Essa Velocidade é 656, m / s mais baixa que a velocidade correta encontrada no estudo das emissões produzidas pela energia cinética de impacto do elétron acelerado da Série de Lyman. Consequência da diferença de velocidades encontradas pela Fórmula acima e a encontrada pela utilização das raias espectrais do hidrogênio: A diferença de velocidade é substancial e representa uma energia cinética de: Energia Cinética que fica faltando ao se utilizar Fórmula das constantes citadas: E = 1, J Valor da Constante indicada pelo Comitê para Ciência e Tecnologia em 010 (CODATA - 010): Valor da Constante da estrutura fina segundo o Comitê: Observação: α = 7, (4) 10 3 = 1 137, (44) Este valor é uma relação entre uma velocidade específica do elétron acelerado na Série de Lyman, dividida pela velocidade da luz e este resultado não pode ser alterado, a não ser que as medições das radiações eletromagnéticas emitidas do espectro do hidrogênio ou da velocidade da luz não estejam corretas, o que não é verdadeiro. Então: Velocidade do elétron acelerado da Série de Lyman: Velocidade da Luz Ve = , m / s 137

138 c = m / s Valor acurado para a suposta Constante da Estrutura fina: Ve Lyman ( α ) = c = 3 7, = ( α ) = 1 137, Para a determinação da velocidade do elétron foi considerado o valor da massa do elétron indicado pelo CODATA em 010 ( 9, (40) 10.). 31 kg A suposta carga elétrica fundamental e a energia cinética por giro (por hertz): Para se chegar à velocidade (que a Teoria atual acredita ser do elétron orbital e não do elétron acelerado), Neils Bohr utiliza várias constantes, empiricamente, até que o resultado fique bem próximo da razão entre a velocidade do elétron acelerado da Série de Ve Lyman e a velocidade da luz. c Niels Bohr acreditava que estaria utilizando a suposta carga elétrica fundamental na fórmula, no entanto, percebe-se que está sendo utilizada a energia cinética por giro ( e = e. c./ hertz) em Joule (do Experimento de Millikan). A energia cinética por giro, tanto em Joule (J ), quanto em eletro Volt ( e. V ), é diferente para cada Velocidade específica do elétron. Equação original de Niels Bohr, em que é utilizada a carga elétrica fundamental em Coulomb e a Constante de Planck em Joule: e α. εο. h. c e Ve =. εο. h Utilização da energia cinética por giro ( e = e. c / hertz) e da Constante de Planck (h) na equação da Constante da Estrutura Fina de Niels Bohr: 138

139 Em sua fórmula Niels Bohr acreditou estar utilizando a suposta carga elétrica fundamental ( e = q), mas na verdade estava utilizando a energia cinética por giro do elétron acelerado da Série de Lyman ( e = e. c / hertz). Como a Constante de Planck, em eletro Volt, é igual à Constante de Planck, em Joule, multiplicada pela suposta carga elementar, então: Substituindo o valor da Constante de Planck em Joule para o valor em eletro Volt: e α =. εο. h. c α 19 (1, ). εο 19.( h 1, ).c Mesma equação, porém com a utilização da Energia cinética por giro ( e = e. c / hertz) e a Constante de Planck (ambas em eletro Volt): ( e. c./ hertz ev. ) α. εο. h. c α (1, εο.h.c 19 ) Equação de Niels Bohr: Equação de Bohr utilizando a Energia cinética por giro ( e = e. c / hertz) e a Constante de Planck (ambas em Joule), acreditando estar utilizando a suposta carga, em Coulomb, ao quadrado e a Constante de Planck, em Joule: ( e. c./ hertz J ) α. εο. h. c α, εο.h.c 38 Fórmula de Bohr com utilização da energia cinética por giro ( e = e. c / hertz) ao invés da suposta carga elétrica fundamental ( e = q) : α e. εο. h. c Ve e. εο. h Onde ( e ) = ( e. c./ hertz)), está na mesma unidade de medida da Constante de Planck (h). Estas definições serão muito importantes na determinação dos erros da fórmula de Bohr para a suposta Constante da Estrutura fina, bem como da velocidade do elétron, supostamente orbital. 139

140 Erros que levaram á determinação incorreta da velocidade do elétron supostamente orbital: A partir da determinação do que representa a Constante de Coulomb, apresentada no estudo das características elementares dos elétrons, serão demonstrados os erros cometidos, na definição da velocidade do elétron, na equação da Constante da Estrutura Fina de Niels Bohr (constituída por constantes fundamentais ). Aceitação de choques entre elétrons pela Teoria atual e a Barreira de Coulomb: A Lei de Coulomb não é considerada pela Teoria Atômica atual, pois, para ocorrer um choque entre elétrons, como a força é inversamente proporcional ao quadrado da distância (no caso dois elétrons), à medida que essa distância tende a zero, a força de repulsão tende ao infinito, não havendo possibilidade de ocorrer um choque entre esses elétrons (considerando a energia cinética dos elétrons acelerados nas Séries espectrais). 140

141 CONTRAPOSIÇÃO À EQUIVALÊNCIA ENTRE MASSA E ENERGIA Conceito da equivalência entre massa e energia na determinação da Teoria da Relatividade Especial de Albert Einstein: A energia e a massa eram consideradas propriedades mensuráveis diferenciadas. A partir de Albert Einstein, foi introduzida na Física Moderna a equação da equivalência entre massa e energia. O conceito da equivalência entre massa e energia de Albert Einstein une os conceitos de conservação da massa e conservação da energia. O inverso também é válido, energia pode ser convertida em partículas com massa de repouso. A quantidade total de massa e energia em um sistema fechado permanece constante. Energia não pode ser criada nem destruída, e em qualquer forma, energia acumulada exibe massa. Na Teoria da Relatividade, massa e energia são duas formas da mesma coisa, e uma não existe sem a outra. A concepção da Teoria da Relatividade foi estabelecer uma relação de um corpo com velocidade em comparação com a velocidade da radiação eletromagnética. Einstein baseou-se na crença que a radiação eletromagnética seria uma energia proveniente de uma massa que se transformou completamente em energia ao atingir a velocidade da luz ( E = m. c ), e que o mesmo aconteceria se um corpo fosse levado a ter alta velocidade, próxima à velocidade da luz. Na formulação de sua Teoria, o processo seria contínuo em que a transformação iria acontecendo à medida que a velocidade fosse sendo mais elevada, até um limite máximo, que seria próximo à velocidade da luz. Formulação da transformação de massa em energia: E = m.c Onde, (E) é a energia, (m) é a massa e (c) é a velocidade da luz no vácuo, se o corpo está a se mover à velocidade (v) relativa ao observador, a energia total do corpo é: E = γ. m. c, onde γ = 1 v 1 c O (γ ) surge em relatividade na derivação das Transformações de Lorentz. 141

142 Considerações sobre a equivalência entre massa e energia na Teoria da Relatividade Especial de Albert Einstein: Quando em sua Teoria é colocada uma relação da Energia com a massa e a velocidade da luz, entende-se que esta matéria é transmutável em energia, mas, isto não ocorre com as radiações ou com outra matéria a elevadas velocidades. Em relação às radiações eletromagnéticas, há confusão sobre qual energia Albert Einstein estaria tratando na sua teoria sobre a equivalência entre massa e energia. A energia da transformação da matéria (do elétron e do posítron) ou a energia cinética que os produtos do processo de aniquilação são emitidos. Albert Einstein constrói sua teoria de intercâmbio entre matéria e energia, sem avaliar o processo de aniquilação entre o elétron e o posítron, já que a descoberta do posítron é posterior à sua Teoria e, assim, apresentou-a levando em consideração relações entre a velocidade de um objeto material e a velocidade da luz, construindo suas bases teóricas, na crença na equivalência entre matéria e energia e mesmo depois da descoberta do posítron na interação com elétrons e produção de radiação, não mudou as bases de sua Teoria. Ainda hoje, é uma avaliação tomada como correta, mas, à luz, de uma nova interpretação do processo de aniquilação e mudanças na formação do Modelo Atômico aceito, a relatividade especial passa a não representar os reais fatores envolvidos. A energia que a teoria tenta quantificar, em relação às radiações eletromagnéticas, é a energia cinética produzida pelas forças magnéticas de atração recíproca entre o elétron e o posítron, que é a energia que impulsiona as radiações originárias deste encontro (a energia cinética produz a velocidade de rotação da radiação (de spin), que produz sua velocidade linear). Não ocorre a transformação de matéria em energia, como prediz a Teoria de Albert Einstein. Os produtos do processo de aniquilação deixam a condição de matéria comum, pela saída do neutrino e do antineutrino e mesmo assim, tais produtos continuam sendo matéria. A energia cinética da radiação é determinada pela força de atração magnética entre o elétron e o posítron (e vice-versa). A energia (energia cinética de impulsão das radiações), não é produzida pela transformação das matérias envolvidas ( E = m.c massa do elétron mais a massa do posítron multiplicadas pela velocidade da luz ao quadrado). 14

143 As substâncias magnéticas da radiação (positiva unida à negativa) não são aniquiladas, nem consumidas ou absorvidas, apenas, a matéria é de baixíssima densidade, pela saída dos potencializadores de massa, da substância magnética negativa (neutrino) e da substância magnética positiva (o antineutrino). Mesmo, após suas interações, continuam como matéria (com densidade extremamente baixa, com volume, movendo-se em giro). Quanto aos resultados recentes, que afirmam que a fórmula de Albert Einstein está correta, em relação à energia produzida por meio do intercâmbio matéria/energia, está sendo medida em um Modelo Atômico irreal, em que não está sendo considerada a enorme quantidade de elétrons e posítrons na formação dos núcleos atômicos, e que essa é uma fonte imensa de energia, que as partículas magnéticas positivas (posítrons) e as partículas magnéticas negativas (elétrons) quando se encontram impulsionam os produtos do processo de aniquilação (em caso de uma ficção nuclear produzida por algum meio). A dilatação de massa - Conceito decorrente da Teoria da Relatividade Especial, abandonada posteriormente por Albert Einstein: Um objeto a altas velocidades, próximo da velocidade da luz não pode ser acelerado até, ou mais do que, a velocidade da luz, não importando quanta energia é transferida ao sistema. Como uma força constante é aplicada no objeto e, portanto, trabalho é feito sobre ele, sua velocidade não aumentará pela quantidade especificada pela fórmula da energia cinética ( E. c. = m. v / ). Ao invés, a energia provida para isto continua a aparecer como massa, mesmo que a taxa de aumento de velocidade pare. A massa relativística do objeto aumenta no que é conhecido como dilatação da massa. A massa relativística de um objeto é expressa em função de sua velocidade relativa em relação à velocidade da luz. Assim, para altas velocidades é utilizada a formulação da energia de Einstein. Observando o que acontece com as radiações eletromagnéticas percebe-se que mesmo quando a radiação possui maior energia devido à maior frequência, sua velocidade permanece constante e não ocorre o aparecimento de mais massa, ideia inicial para 143

144 proposição da Teoria da Relatividade Especial, mas, posteriormente abandonada sem determinação dos motivos. Em relação às radiações eletromagnéticas, ocorre de maneira completamente diferente desta proposta inicial de Einstein, pois, quanto mais energia cinética a radiação possuir, menor o tempo de giro da radiação, produzido pela diminuição do raio da radiação (diminuição do volume da radiação), produzindo radiação com maior frequência (maior número de giros por segundo). A massa permanece constante, e uma prova desta afirmativa é a constância da energia produzida por giro da radiação que é a energia encontrada por Max Planck (a massa da radiação (mf ) vezes a velocidade de giro ao quadrado ( c ) sobre dois, é constante, indicando que não aparece mais massa). Pode-se concluir disto, que a massa relativística, que é expressa em função de sua velocidade relativa em relação à velocidade da luz, é uma interpretação incorreta dos reais fatores envolvidos na manutenção da constância da velocidade da luz. A energia cinética que impulsiona os produtos do processo de aniquilação trata-se de uma espetacular característica da união de um elétron e um posítron e quando livres é uma energia específica e máxima de impulsão. O acréscimo de mais energia à radiação provocará aumento da sua frequência (mais energia proporciona mais giros por segundo) sem aumento de sua massa. Considerar que a densidade da massa da radiação é maior estaria correto, pois, o raio da circunferência de giro da radiação vai diminuindo (o volume vai diminuindo) com a diminuição do tempo de giro. A massa permanece constante e a densidade aumenta. O volume irá diminuindo com manutenção da massa, produzindo uma maior densidade da massa na radiação, mas, não por dilatação da massa e sim por diminuição do volume para a mesma massa. Conclusões sobre a equivalência energia e matéria: 1. A radiação produto da interação do elétron com o posítron (quando livres) é impulsionada pela energia cinética proveniente das forças magnéticas de atração recíproca entre esse elétron e esse posítron e não por transformação de matéria em energia.. A equivalência entre matéria e energia não ocorre, já que é produto da aniquilação, a radiação, que apresenta massa, apesar de densidade extremamente baixa, neutrinos e antineutrinos, também, massivos. A energia cinética que apresentam não é determinada pela equação de transformação de matéria em energia. 3. A energia não é de origem da transformação da matéria em energia. Essa Energia cinética não vem das massas envolvidas e sim das forças de atrações magnéticas envolvidas (atração entre o elétron e o posítron), não ocorrendo equivalência entre matéria e energia conforme a concepção de energia 144

145 descrita pela fórmula de Albert Einstein para esta equivalência, onde, ( E = m. c²). 4. A interpretação incorreta das emissões espectrais provenientes de elétrons orbitais influenciou as determinações matemáticas da Teoria, pois, a partir da definição incorreta das radiações emitidas, foi introduzida a constante da estrutura fina, que nada mais é, que um artifício matemático para a transformação da fórmula da energia usada ( E = m. c²), para a fórmula correta da energia cinética de Isaac Newton, mesmo utilizando a velocidade do elétron acelerado da série de Lyman, como se fosse do elétron orbital. 5. A Teoria da Relatividade Especial relaciona a velocidade da luz com objetos a altas velocidades com a mesma concepção incorreta de transformação de matéria em energia na produção de radiação gama do encontro do elétron com o posítron. 6. A Teoria da Relatividade Especial não mensura nem a energia cinética da radiação nem a energia cinética deste corpo em movimento, apenas usa como referencial um observador externo em relação ao comportamento relativo da energia cinética da radiação com o de um corpo a alta velocidade em uma concepção incorreta em relação à transformação de matéria em energia. Sendo assim, significa dizer que esta relação (relatividade) não representa corretamente as relações de matéria e energia, tanto das radiações eletromagnéticas, quanto de um corpo em alta velocidade. 7. A relação que Einstein introduz na concepção de sua fórmula da equivalência entre massa e energia ( E = m. c²), não pode substituir à fórmula da energia m. v cinética ( E = ), pois, o conceito da origem da energia cinética das radiações é incorreto (proveniente da transformação de matéria em energia). 8. A energia desta impulsão é proveniente das forças magnéticas de atração recíproca entre o elétron e o posítron, no processo de aniquilação, impulsionando uma matéria (de baixa densidade), sem ser originária da transformação dessa matéria em energia, à velocidade da luz com frequência, também, determinada por esta energia cinética. 9. A força de atração magnética entre o elétron e o posítron faz com que a radiação produzida pelo encontro do elétron com o posítron (substância magnética negativa do elétron unida à substância magnética positiva do posítron) gire à velocidade da luz. 10. Essa elevada energia cinética, proveniente da força de atração magnética entre o elétron e o posítron, produz diminuição do diâmetro das substâncias magnéticas em união, fazendo com que a radiação gire à velocidade limite (velocidade da luz) e apresente um número de giros por segundo proporcional 145

146 a esta diminuição de volume, ou seja, quanto menor dimensão a radiação possuir, girando a uma velocidade constante, menor será o tempo para essa radiação completar um giro e como o inverso deste tempo de giro é igual à frequência, maior será essa frequência. 11. Desta forma, percebe-se que a radiação é uma matéria que é impulsionada pela energia cinética resultante da força de atração recíproca entre o elétron e o posítron no processo conhecido incorretamente como aniquilação. 1. A energia e a massa são propriedades mensuráveis diferenciadas e a equação da equivalência, introduzida por Albert Einstein na Física Moderna, resulta da interpretação incorreta da origem das energias das radiações eletromagnéticas, pois, não há a transformação de matéria em energia, bem como, não há como transformar energia cinética em matéria. Estas conclusões mostram que conceitos da Relatividade especial de Albert Einstein, em que para objetos a altas velocidades, próximos da velocidade da luz, não pode ser utilizada a mecânica clássica, estabelecendo que essa relatividade especial seja uma correção à Mecânica Clássica, pois, a mesma, estaria incorreta, podendo somente ser utilizada em baixas velocidades comparadas à velocidade da luz, terá que ser revista, pois, conceitualmente Albert Einstein ao interpretar que a energia cinética é proveniente da transformação de matéria em energia, utiliza esta concepção incorreta para determinar que um corpo que chegue próximo à velocidade da luz teria sua matéria transformada em energia o que não é verdadeiro, e as radiações são provas disto, pois, se propagam à km/s e mesmo possuindo muita energia, como as radiações gama, conservam a mesma massa. Como o espaço por onde a radiação propaga-se é a energia escura, que é constituída pela própria radiação sem energia cinética e, portanto, possuidora de massa, há atrito entre a radiação e este tecido material (o Éter lumífero) com perda de energia cinética crescente pelas radiações com mais energia cinética. Isto determina um limite superior para a velocidade das radiações. A Energia Cinética das radiações e a Física Clássica: A radiação eletromagnética é matéria de baixíssima densidade em movimento e não somente energia. Esta premissa básica impede que seja utilizada a fórmula de Einstein para se mensurar a energia cinética desta partícula, apesar de diferente da matéria normal. A energia das radiações eletromagnéticas, conforme explanado anteriormente, será tratada utilizando a fórmula da Mecânica Newtoniana para energia cinética, do mesmo modo que foi utilizado na determinação das raias espectrais do hidrogênio. 146

147 DETERMINAÇÃO MATEMÁTICA E SIGNIFICADO FÍSICO DA CONSTANTE DE PLANCK Considerações iniciais sobre a velocidade das radiações eletromagnéticas e a Energia cinética ( E. c.) : A substância magnética positiva em união com a negativa (radiação) é emitida da interação do elétron com o posítron, com as seguintes características: - Tende-se a ter em mente que existe um movimento de rotação e um movimento linear, mas não é isto que ocorre. O movimento da radiação é como o movimento de uma roda que sai rolando em uma superfície sem deslizamento. Essa rolagem é contínua, pois, a velocidade de m / s é o quociente entre o comprimento da circunferência (. π. r), que é a distância percorrida em um giro (onda a λ ) e o tempo de um giro ( τ '= 1/ f ), que é igual a (c) a que é a velocidade de giro da radiação ( c = s / t). a ( c =. π. r / τ '). - Quando menos tempo completa-se um giro, menor será o raio da circunferência da radiação e a frequência em 01 segundo será maior. - Quanto mais tempo completa-se um giro, maior será o raio da circunferência e a frequência em 01 segundo será menor. - Esta propriedade determina a energia cinética da radiação ( f. h), a amplitude da onda, o comprimento da onda (. π. r), A constância da velocidade da luz e a constância da fórmula de Planck para a energia em um giro (h). - A radiação tem seu tempo de giro aumentado, por se relacionar com o aumento do raio da circunferência (apresentam aumentos proporcionais). - Como na fórmula da velocidade da luz, o raio e o tempo de um giro são divisores, apesar do aumento do tempo de giro e do raio, a velocidade fica constante, mas, para um giro os comprimentos de ondas serão maiores. Produzindo a diminuição da frequência. Serão menos giros por segundo, em consequência da diminuição da energia cinética da radiação. 147

148 Expressões matemáticas que determinam essas considerações: Energia Cinética das Radiações: A energia cinética da radiação é o produto da frequência da radiação pela constante de Planck (h). A Energia mínima já é conhecida, falta a sua determinação matemática. Max Planck não se posicionou a respeito, mas, mesmo assim, introduziu sua constante que deixa claro que a radiação (substância magnética positiva unida à negativa) possui massa, pois, apresenta uma constante que multiplicada pela frequência resulta na energia cinética da radiação. Esta constante representa a energia cinética de um giro da radiação, e sabe-se que energia cinética é resultado do produto da massa pela velocidade ao quadrado dividido por dois: m. v E. c. = A aplicação desta fórmula será encontrada a energia produzida por um giro da radiação energia cinética encontrada por Max Planck ( (h) - Constante de Planck). Estabelecendo o raio da radiação, será possível estabelecer o comprimento da circunferência da radiação, que representa o espaço que foi percorrido em um giro. A velocidade de um giro é o comprimento da circunferência da radiação (. π. r ) dividido pelo tempo de um giro ( τ '). Para se encontrar o tempo de um giro dividi-se 01 segundo pela frequência e obtémse, assim, o tempo que a radiação completou um giro. Então, o tempo de um giro ( τ '), é: τ ' = 1 f S. π. r A velocidade em um giro é: v = =, substituindo na fórmula da Energia T τ ' Cinética tem-se a expressão matemática da Constante de Planck:. π. r mf. c ( 1) h = mf. () h = τ ' Onde: h = Constante de Planck (Energia cinética de um giro); mf = Massa das radiações eletromagnéticas (Massa dos fótons); 148

149 . π. r τ ' = Velocidade de giro das radiações eletromagnéticas (Velocidade da luz). A expressão entre parênteses na equação ( 1) é a velocidade da luz (c) e o comprimento da circunferência (. π. r.) é o comprimento da onda da radiação ( λ ) e o tempo de giro (τ ') é 01 segundo divido pela frequência ( 1/ f ). Desta relação verifica-se que a velocidade de giro é a própria velocidade da luz ( v = c). Este fato determina que a radiação gira sem deslizamento pelo espaço (pela energia escura), pois percorre metros em 01 segundo (número de giros por segundo vezes o comprimento da onda ( f λ = c) ). Da equação ( 1) chega-se a: π. r λ c = c = τ ' τ ' λ c = c = f λ. 1/ f 149

150 DETERMINAÇÃO DA MASSA DAS RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS Fórmula da relação da Energia Cinética e a massa da radiação eletromagnética (substâncias magnéticas, positiva unida à negativa): Constante de Planck: ( ) c h = mf. Esta é a energia encontrada por Max Planck e representa a energia cinética produzida por um giro (um hertz). Para encontrarmos a energia da radiação multiplicamos o valor desta energia pelo número de giros da radiação em um segundo, que é a frequência ( f ), então a ( E. c.) Energia cinética total em um segundo será: c ( ) E. c. = mf.. f E = h. f Como se sabe o valor de (h) pode-se encontrar a massa radiação eletromagnética: ( ). h mf = c ( ) Considerações sobre essa massa após a determinação da quantidade de energia que é perdida em cada giro da radiação: No estudo sobre a perda de energia cinética da radiação pelo atrito com a energia escura, tratado no estudo da Constante de Hubble, foi definida a quantidade de energia perdida por giro e como a Constante de Planck representa a quantidade de energia mínima de um giro, determinada empiricamente, ela representa a energia mínima já sem a energia mínima perdida pelo giro. Assim, na determinação da massa das radiações eletromagnética esta energia perdida por giro deve ser considerada na determinação dessa massa. Então, a 150

151 energia cinética produzida pela massa da radiação (mf ), girando à velocidade da luz (c), tem que ser a soma da energia cinética de um hertz ( h Constante de Planck), mais a energia perdida pelo atrito em um hertz ( Cpe Constante da Perda de Energia Cinética em um giro). Como esta perda de energia cinética em um giro (Cpe) foi determinada neste trabalho no estudo do desvio para o vermelho: -50 Cpe = 1, J. s Então: c E. c. ( h) + ( Cpe) = mf. mf.( h + Cpe) = = c Resultando em: mf.( h + Cpe) 50 = mf = 1, kg c Massa das radiações eletromagnética considerando a energia cinética perdida em um giro (Cpe). Como a energia cinética perdida por giro (Cpe) é muito pequena em relação à energia cinética em um giro (Constante de Planck), se não for considerada não há alteração substancial na massa da radiação:.( h) 50 mf = mf = 1, kg c O raio da circunferência da radiação eletromagnética (r) é dado pela expressão:. π. r c = τ ' c. τ ' r = r. π λ =. π r = D 151

152 cτ. ' Observa-se pela equação ( r = ), que o raio da circunferência da radiação. π eletromagnética (r) é diretamente proporcional ao tempo de um giro (τ '), Quanto menor o tempo de um giro (τ '), menor será o raio da circunferência da radiação (r), maior a frequência ( f ) e menor a onda da radiação (λ). Quanto maior o tempo de um giro (τ '), maior será o raio da circunferência da radiação (r), menor a frequência ( f ) e maior a onda da radiação (λ). Esta característica determina, também, a amplitude da onda. Quanto menor o tempo de um giro, menor a onda e menor a amplitude (o raio é menor), quanto maior o tempo de um giro, maior a onda e maior a amplitude da onda (o raio da circunferência do giro da radiação é maior). Uma roda maior girando na mesma velocidade irá alcançar o mesmo espaço em 01 segundo ( metros ), ou seja, mesma velocidade da luz, porém, com menores quantidades de giros por segundo (menor frequência). O tempo de um giro (τ ') aumenta proporcionalmente ao aumento do raio da circunferência da radiação. Esse fato produz onda maior e frequência menor e, em consequência, menor energia cinética da radiação, porém, a velocidade da radiação permanece constante. 15

153 A constância da velocidade das radiações eletromagnéticas: O tempo de um giro (τ ') e o raio (r) da fórmula são divisores um do outro e quando aumentam ou diminuem, o fazem na mesma proporção, não produzindo mudança da constância da velocidade da luz (c). A constante de Planck (h), também, mantém-se para radiações de diferentes frequências, pois, também apresenta na fórmula a divisão entre o raio (r) e o tempo de um giro (τ '), que apresentam variações proporcionais e quando são divididos mantém o (h) constante. Este fator é uma prova que não ocorre dilatação de massa com o aumento de energia, pois, para todas as frequências a Constante de Planck é a mesma. Limite para o aumento do raio (r) da circunferência de giro da radiação: Como há um limite mínimo do volume das substâncias magnéticas da radiação (aquela produzida pela energia cinética máxima produzida na aniquilação de um elétron e um posítron, quando livres), é razoável haver, também, um limite máximo para o aumento de volume dessas substâncias magnéticas da radiação. Consequência de um limite máximo volumétrico da radiação: Ocorrendo este limite máximo do aumento do raio (r) e, ainda, ocorrendo perda de energia cinética com diminuição da frequência, a radiação irá deixar de apresentar uma velocidade constante e a cada interação sua velocidade irá diminuir tendendo a zero, quando a frequência tender a zero. A Energia escura é formada pelas radiações eletromagnéticas, sem ou com baixíssima energia cinética, com volume e com baixíssima densidade 50 ( 1, kg - para cada substância magnética positiva unida com a negativa). Utilização de Radiações para exemplificação do estudo descrito acima: 153

154 Serão utilizadas, para exemplificar estas considerações apresentadas, as radiações limites da Série de Lyman ( λ = 911,67 Aº ) e da Série de Balmer ( λ = 3.465,068Aº ). Determinação da Velocidade de giro (c) para as duas radiações: 10 ( λ ) = 911,67.. x..10 m ( f ) = , hertz / s 10 ( λ ) = 3.645,068.. x..10 m ( f ) = , hertz / s A velocidade de giro da radiação é determinada pelo quociente entre o comprimento da onda ( S =. π. r) e o tempo em que a radiação completa um giro ( T = τ ') que 1 representa um segundo dividido pela frequência ( ): f Constância da velocidade das radiações limites das duas séries: Velocidade de giro da radiação limite da Série de Lyman: 10 S. π. r λ 911, m velocidade. de. Spin = = = = = m / s = ( c) 16 T τ ' 1/ f 3, x..10 s Velocidade de giro da radiação limite da Série de Balmer: 10 S. π. r λ 3.645,068.. x..10 m velocidade. de. Spin = = = = = m / s = ( c) 16 T τ ' 1/ f 1, x..10 s A radiação completa um giro à velocidade da luz (c), independentemente, de possuir mais ou menos energia (mais ou menos frequência) ou de mais ou menos volume (até o limite máximo de aumento do volume da radiação). O que se altera no comprimento da onda (. π. r) é somente o raio (r). Demonstrase, assim, que o raio da circunferência (r) e o tempo de um giro (τ ') da radiação limite de Balmer é 04 vezes maior que o raio da circunferência (r) e o tempo de um giro (τ ') da 154

155 radiação limite de Lyman e que esses aumentos são proporcionais. Essa proporção mantém a velocidade das radiações constante. Esta alteração do raio da circunferência da radiação (r) proporcional ao tempo de um giro (τ '), determina a amplitude e o comprimento da circunferência de giro da onda (λ). Para tempos de giros menores, ocorrerão mais giros em um segundo, ou seja, maiores frequências das radiações ( f ) e para tempos de giros maiores, ocorrerão menos giros em um segundo, ou seja, menores frequências das radiações. Percebe-se que, a velocidade da luz é, portanto, a velocidade de giro e para que se tenha uma distância percorrida em um segundo ( metros ), esta radiação somente pode estar girando sem deslizamento pela energia escura. A velocidade de giro (de spin) é a própria velocidade da luz e quanto mais energia cinética, mais giros ocorrerão em um segundo devido à diminuição volumétrica da circunferência da radiação provocada pela diminuição do raio da radiação, não tendo influência em sua velocidade. Aumentando a Energia cinética, a velocidade se mantém constante, a massa se mantém constante (prova disto é a constante de Planck que se relaciona com a massa da radiação ser igual para qualquer radiação), ocorrendo apenas aumento de densidade da radiação por diminuição do volume dessa radiação. A velocidade somente passará a não ser mais constante, a partir do momento em que a expansão volumétrica das substâncias magnéticas da radiação atinja o limite máximo, neste momento a diminuição de energia provocará diminuição da frequência (aumento no 1 tempo de giro). Esse aumento de tempo de giro ( τ ' = ) sem ocorrer o aumento da f onda (. π. r) provocará impacto na velocidade de giro, que deixa de ser constante. A radiação passa a perder frequência por perda de energia cinética e consequentemente velocidade. Dessa forma, a radiação vai perdendo cada vez mais energia e velocidade, até se transformar em energia escura.. π. r. π. r c = π. r.(lim. máximo).. x..( τ ' 1/ f f ) = ( c) Perda.. de.. Velocidade 155

156 Características espaciais das radiações eletromagnéticas: As radiações eletromagnéticas somente assumem forma circular quando giram, pois, são estruturas duais. A circunferência se estabelece no giro. Dependendo da orientação espacial da radiação em relação, por exemplo, a uma fenda produzida, somente passarão por ela, as radiações que couberem no espaço permitido pela fenda e esta característica é produzida porque, são estruturas duais que se movimentam girando, possuindo diâmetros diferentes. O diâmetro da circunferência que a radiação descreve no movimento de giro (spin) é maior que a largura (o diâmetro da largura é metade do diâmetro da circunferência de giro). 156

157 Dependendo da inclinação da radiação, em relação à fenda, o diâmetro (diâmetro relativo) poderá se alterar do menor diâmetro (largura) até o maior diâmetro (da circunferência do giro), conforme representação esquemática. Não importa o sentido do giro (do spin), pois, o que importa são as dimensões da radiação. Quando se fala em dimensões, fala-se em volume e em massa. Quanto menor o tempo de giro menor será o raio das radiações. 157

158 CARACTERÍSTICAS ELEMENTARES DOS ELÉTRONS Segundo o que se acredita, atualmente, a carga elementar do elétron seria ( q) = 1, (35) C., e em 01 Volt esta carga elétrica teria uma energia 38 cinética de E. c. =, J. s. É importante observar que esta energia cinética é específica para uma velocidade específica do elétron e a partir dela pode-se determinar a energia cinética do elétron do Experimento de Millikan e, em consequência, a velocidade do elétron. 38 Esta energia cinética ( e. c. =, J. s) representa a energia cinética de um giro do elétron, ou seja, é a razão entre a energia cinética do elétron, a uma determinada velocidade, e a sua frequência. A razão entre esta energia cinética por giro em Joule ( ec / hertz J ) e a suposta carga elétrica elementar em Coulomb ( q C), é igual à energia cinética por giro em eletro Volt ( ec / hertz e. V.). Relações entre energia cinética por giro Joule e a suposta carga elétrica fundamental: ( e. c./ hertz J ) ( e. c / hertz ev. ) = ( q C), V = 1, (35) 10 C 19 1, (35) 10 e J Estes fatos apontados e o entendimento mais acurado destas afirmações serão tratados a seguir e trás uma avaliação atômica diferente do que até agora se acredita, pois, a carga elementar de um elétron é a razão entre a energia cinética por giro em Joule, específica, pela energia cinética por giro em eletro Volt, também, específica (determinada, por definição, a partir da suposta carga elétrica fundamental) e não uma característica intrínseca na sua essência. Tem-se que entender o que leva um elétron a aumentar sua velocidade. Como se pode perceber, pela Lei de Coulomb, a força que atrai ou provoca repulsão é muito grande e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as partículas. Esta força que a Fórmula de Coulomb mensura não é realmente elétrica, e sim, é uma força magnética que provoca a energia cinética e, em consequência, a velocidade do elétron. Esta força magnética de atração provoca o aumento de velocidade de encontro, entre um elétron e um posítron, tão grande, que acaba arremessando os produtos desse encontro, 158

159 no chamado processo de aniquilação, à velocidade da luz, com imensa energia cinética, traduzida pela elevada frequência da radiação. A força magnética de atração entre uma partícula magneticamente negativa e uma magneticamente positiva produz este aumento de velocidade tanto do elétron como do posítron (força magnética de atração entre ambos). Quando estão livres se atraem até se chocarem produzindo emissões da radiação, do neutrino do elétron e do antineutrino do posítron, no processo de aniquilação. Agora, se esta força magnética de atração for entre um elétron e um posítron, internalizado no próton, devido à massa desse próton ser, aproximadamente 1836 vezes a massa desse elétron, será o elétron que terá nele aplicado toda força de Coulomb, determinando sua velocidade e, em consequência, sua energia cinética. Destas considerações podemos dizer que, em um átomo de hidrogênio, por exemplo, a velocidade do elétron orbital será determinada pela totalidade da força de Coulomb, entre o elétron orbital e o próton do hidrogênio (força entre o elétron e o posítron a mais do próton do hidrogênio), que determinará a sua energia cinética (sua velocidade). O elétron e o posítron, em velocidade, criam eletricidade, pois, são magnéticos e, ao se movimentarem, criam campo elétrico proporcional á velocidade. Quanto aos experimentos onde são feitas medições de carga, tem-se que considerar que a diferença de potencial é preponderante para estabelecimento da velocidade do elétron e, em consequência, o estabelecimento de sua energia cinética, bem como, a sua energia cinética por giro. A suposta carga elétrica fundamental é uma constante determinada por definição, pois, a unidade de medida de energia cinética em eletro Volt é a energia cinética por giro em Joule dividida por esta suposta carga elétrica definida (ou medida especificamente para o experimento de Millikan). Métodos de obtenção do valor da suposta carga do elétron: Robert Andrews Millikan e Begeman iniciaram, em 1907, a repetição do experimento de H.A. Wilson na busca de identificar a carga do elétron. Esses trabalhos são divididos em três etapas caracterizadas por métodos. Esses métodos foram: o Método I, Método II (gota de água isolada com alto campo elétrico) e Método III (gota de óleo com alto campo elétrico). Com o Método I, Millikan e Begeman obtiveram, para a carga do elétron, o valor 19 médio em torno de 1,3 10 Coulomb. Uma fonte de erro muito importante nos métodos baseados na câmara de bolhas era a dificuldade de se levar em consideração o efeito da evaporação das gotículas de água resultava em valores superestimados para o número de gotículas e, consequentemente, em valores subestimados para a carga do elétron. O principal problema era reduzir o efeito da evaporação. Para ultrapassar este problema Millikan utilizou um forte campo elétrico (obtido com uma tensão da ordem de 10 mil Volts) para imobilizar a camada superior da nuvem de gotículas ionizadas e com isso acompanhar seu processo de evaporação. Ao ligar a bateria, a nuvem se dissipou completa e imediatamente, ao invés de ficar imobilizada. Observações sucessivas levaram 159

160 Millikan a descobrir que depois da "explosão" da nuvem, algumas minúsculas gotículas permaneciam, proporcionando, pela primeira vez, a observação de gotas individuais; estava nascendo o Método II, onde, gotas iniciavam o movimento, depois paravam, e às vezes invertiam a direção do movimento quando o campo elétrico era desligado e depois ligado. Todavia, o problema da evaporação continuava. Tentativas para resolver o problema da evaporação desembocaram no experimento pelo Método III, chamado de experimento da gota de óleo. Para concluir essa fase do trabalho de Millikan, com a colaboração de Begeman, chegou à conclusão de que os valores das cargas das diversas gotículas eram sempre múltiplos exatos da menor carga que eles haviam obtido, ou seja, a carga em 01 volt. A carga elementar do elétron e a energia cinética referente a um giro (um hertz): A energia cinética referente a 01 giro do elétron em Joule ( e. c./ hertz J ), dividida pela energia cinética referente a 01 giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V ), é tratada como sendo a carga elétrica elementar do elétron em Coulomb ( q C) (mesma carga elétrica elementar para o próton e para o posítron). No experimento da gota de óleo de Robert Andrews Millikan a suposta carga elétrica em Coulomb é igual ao quadrado da energia cinética referente a 01 giro em Joule ( e. c./ hertz J ) e igual à energia cinética referente a 01 giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V ) : 19 ( q) = ( e. c / hertz) J ) = ( e. c./ hertz e. V ) = 1, (35) 10 C. A energia cinética por giro em Joule ( e. c./ hertz J ) ou em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V ), corresponderia à energia cinética que um elétron ganha por cada Volt acrescentado à diferença de potencial. Por definição, a energia cinética por giro em eletro Volt ( e. V ), é a divisão entre a energia cinética por giro, em Joule, pela suposta carga fundamental (q), em Coulumb (C), então, qualquer quantidade específica de energia cinética por giro em Joule, dividida pela energia cinética por giro em eletro Volt, resultará sempre na suposta carga elétrica fundamental. No entanto, será demonstrado que a energia cinética por giro ( e. c./ hertz) se altera conforme se altera a energia cinética ( E. c.), mostrando que a carga elétrica fundamental passa a existir apenas por definição já que a energia cinética por giro em eletro Volt foi definida em função dessa suposta carga elétrica fundamental. 160

161 Reflexões sobre a suposta carga elétrica fundamental: A velocidade linear do elétron é determinada pela velocidade de giro, pois, o giro é sem deslizamento e a velocidade linear é a própria velocidade de giro, produzindo um comprimento de onda ( λ e) que dividido pelo tempo de um giro em segundos (Tg) 1. seg. Tg = produz a velocidade de um giro do elétron: fe A velocidade de um giro do elétron é: S Ve = T. π. r. Ve = Tg ( λe) Ve = Ve = ( λ e) ( fe) 1/( fe) Tende-se a pensar em um elétron com uma velocidade linear em metros por segundo produzindo a energia cinética, mas, a característica de girar sem deslizamento faz MeVe. com que o elétron possua a energia cinética ( E. c. = ) no giro e a velocidade aqui expressa é a velocidade de giro (mesma velocidade linear em metros por segundo). (Esta velocidade de giro do elétron determina a velocidade linear) Por definição, quando uma carga de 01 Coulomb se desloca através de uma diferença de potencial de 01 Volt, o trabalho realizado corresponderia a 01 joule. 01 elétron-volt é a quantidade de energia cinética ganha por um único elétron quando acelerado por uma diferença de potencial elétrico de um Volt, no vácuo. Trabalho diferença. de. potencial = C arg a 1. Joule 1. Volt = 1. Coulomb Após a definição da suposta carga elétrica fundamental em Coulomb (q), foi estabelecida a energia cinética em eletro Volt ( E. c. e. V ) em relação à energia cinética em Joule ( E. c. J ), bem como, a energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V.) em relação à energia cinética por giro em Joule ( e. c./ hertz J ). A partir da definição da suposta carga elementar qualquer que seja a diferença de potencial, utilizada para determinar essa carga, em qualquer experimento, sempre será encontrado o mesmo valor da suposta carga, pois, a divisão entre a energia cinética em 161

162 Joule ( E. c. J ) pela energia cinética em eletro Volt ( E. c. e. V ), bem como a divisão da energia cinética por giro em Joule ( e. c./ hertz J ) pela energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V.), resultará sempre nesta suposta carga, já que, a energia cinética, bem como a energia cinética por giro (ambas em eletro Volt) é determinada pela suposta carga elétrica fundamental (carga constante). Quando se aplica uma diferença de potencial específica, esta ddp produz a velocidade de giro do elétron, sem deslizamento, produzindo a velocidade linear. Assim, para cada diferença de potencial específica, o elétron apresentará uma energia cinética específica e, consequentemente, uma velocidade específica. No experimento da gota de óleo, provavelmente, a medida foi executada em vários intervalos de uma aplicação específica de diferença de potencial e toda vez que se media a energia cinética do elétron por giro ( e. c / hertz), se encontrava a mesma energia cinética, ou seja: 38 ( e. c./ hertz J ) =, J. Percebe-se que a suposta carga elétrica fundamental foi determinada a partir de uma energia cinética por giro, específica, para uma determinada velocidade, também específica, do elétron. 16

163 Para se chegar a esta energia cinética por giro, em Joule, a velocidade do elétron acelerado no experimento teria que ser específica. Como a velocidade de um giro, após a aplicação da diferença de potencial, é constante, dá impressão que a energia cinética seja quantizada, pois, para cada giro completo haverá sempre uma quantidade específica de energia cinética (energia cinética por giro). Ao se utilizar uma mesma diferença de potencial, os valores da energia cinética por giro será sempre constante. Mas, para potenciais diferentes o valor será constante, porém, proporcional à velocidade produzida pela diferença de potencial (proporcional à energia cinética). Percebe-se que a raiz quadrada dessa energia cinética por giro, específica 38 ( e. c / hertz J ) =, J, é exatamente igual à suposta carga elétrica fundamental, bem como, a divisão dessa energia cinética por giro, em Joule, por esta suposta carga elétrica, resulta na energia cinética por giro, em eletro Volt. Por definição, a carga elétrica foi determinada pela raiz quadrada de uma energia cinética por giro, em Joule, específica para a velocidade do elétron do experimento. Energia cinética por giro específica para a velocidade do elétron do experimento: ( e. c./ hertz J ) =, J ( q ) =, ( q) = 1, (35) 10 Determinação, por definição, da suposta carga elétrica em Coulomb. 19 C Também, por definição, foi determinada que a divisão dessa energia cinética, por giro em Joule ( e. c / hetrz J ), por esta suposta carga elétrica em Coulomb ( q C), representaria uma nova unidade de medida de energia cinética por giro, o eletro Volt ( e. c / hertz e. V ). Determinação, por definição, de uma nova unidade de medida para energia cinética por giro em eletro Volt: ( e. c./ hertz J ) ( e. c./ hertz ev..) = ( q C) No caso específico do experimento, como a energia cinética por giro, em Joule, é específica, a sua divisão pela suposta carga elétrica fundamental resulta em: 163

164 19 ( e. c / hertz ev..) = 1, (35) 10 ev. Energia cinética por giro, em eletro Volt, específica para a velocidade do elétron do experimento (energia cinética específica). Determinação matemática da Constante de Coulomb (K) e do seu significado físico, a partir dos conceitos apresentados: A Constante de Coulomb ao quadrado ( K ) é igual à razão entre a Energia cinética ( E. c.) e a Energia cinética por giro ( e. c./ hertz). Como a energia cinética ( E. c.) é alterável, conclui-se que, a energia cinética por giro ( e. c./ hertz), também terá que ser variável e proporcional à energia cinética, pois, o valor da Constante (K) não se altera com as mudanças de energia cinética do elétron. Determinação matemática e física da Constante de Coulomb (K) : A velocidade de giro do elétron determina sua velocidade linear, pois, gira sem deslizamento pela energia escura e sua velocidade de giro é determinada pelo comprimento de sua circunferência dividida pelo tempo em percorreu este comprimento de onda (tempo de giro):. π. r Ve = Tg λe Ve = Tg Como se conhece as velocidades dos elétrons pode-se determinar os comprimentos de ondas dos elétrons, pela multiplicação da velocidade (Ve) pelo tempo em que o elétron leva para percorrer o comprimento de sua circunferência (Tg). A energia cinética por giro ( e. c./ hertz) é a energia cinética ( E. c.) dividida pelo número de giros (frequência). 164

165 Como: E. c. E. c. K = Ec = K ( e. c / hertz) ( e. c./ hertz) = ( e. c./ hertz) K Então: E. c. ( e. c./ hertz) = Ec = ( fe) ( e. c / hertz) fe A Constante de Coulomb, ao quadrado ( K ), representa o número de giros do elétron por segundo, ou seja, a frequência ( fe ). A frequência é igual ao inverso do tempo de um giro do elétron: Determinação matemática do tempo de um giro dos elétrons: 1 1 Tg = Tg = Tg = ( εο 4. π ) segundos fe K Relações entre a Constante de Coulomb, a energia cinética e a energia cinética por giro, do elétron: Para o estabelecimento do valor da carga do elétron, o experimento de Millikan foi realizado com os elétrons a uma velocidade de giro específica, pois, somente com um valor fixo poderia se chegar ao valor da energia cinética por giro encontrada, mas, como se pode perceber o experimento não conseguiu determinar que essa energia cinética por giro, nada mais é que a energia cinética, dividida pela Constante de Coulomb ao quadrado E. c. ( e. c / hertz) =. K A energia cinética por giro ( e. c./ hertz) é produzida pela divisão da energia cinética do elétron (Ec.) pela constante de Coulomb ao quadrado ( K ), sendo que este valor é, portanto, a frequência dos elétrons. Para se chegar ao valor desta energia cinética específica, a velocidade do elétron no experimento de Millikan, determinada pela diferença de potencial (ddp), é de: 165

166 Pela representação matemática da Constante de Coulomb: E. c. K = ( e. c / hertz) Energia cinética por giro do elétron do experimento de Millikan: ( e. c / hertz) =, J Determinação matemática da Energia cinética do elétron do Experimento de Millikan: E. c = K ( e. c./ hertz) E. c =, Determinação da Velocidade do elétron no experimento de Millikan: 18 J Ve( Millikan) = E. c. Me Ve ( Millikan) = , m / s Desta forma, percebe-se que a energia cinética por giro em Joule ( e. c./ hertz J ) encontrada, no experimento, não representa uma energia cinética constante, mas, como foi definida que a energia cinética em Joule, dividida pela suposta carga elétrica resultaria na energia cinética por giro em eletro Volt, por definição, a suposta carga elementar fundamental, sempre será a divisão da energia cinética por giro em Joule pela energia cinética por giro em eletro Volt, portanto um valor constante. Para maiores velocidades, maiores serão as energias cinéticas por giro em Joule ( e. c / hertz J ) e, em consequência, a energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V.) será maior, pois, a razão entre ambas, será constante e igual à suposta carga elétrica fundamental. Em suas equações Niels Bohr utiliza a carga elétrica fundamental para determinar velocidades. Essa suposta carga não tem as mesmas relações com as velocidades dos elétrons, como têm a energia cinética e a energia cinética por giro. Assim, a utilização da suposta carga elétrica fundamental produziu, ainda mais equívocos na teoria atômica de Bohr (além a interpretação equivocada da origem das emissões). 166

167 Mensuração de energia em eletro Volt ( e. V.) : Conforme apresentado, a energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V ) é a razão entre a energia cinética por giro em Joule ( e. c./ hertz Joule) dividida pela suposta carga elétrica fundamental em Coulomb (q) : ( e. c./ hertz Joule) ( e. c / hertz ev. ) = ( q C), c./ hertz ev. ) = 1, (35) 10 C ( e ( e. c./ hertz ev. ) = 1, (35) 10 ev. 38 J Relações corretas entre velocidades e energias cinéticas em substituição à relação entre velocidades e a suposta Carga Elétrica Fundamental: Percebe-se que a energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V ) se altera na mesma proporção da energia cinética por giro em Joule ( e. c./ hertz Joule) e, J mesmo assim, a relação será constante e igual à Carga Elétrica Fundamental em e.v. Coulomb ( q C). Na determinação da relação entre a suposta carga elementar e a massa do elétron, se ( e. c / hertz) for utilizada a energia cinética por giro, percebe-se que os resultados serão Me completamente distintos daqueles em que for utilizada a suposta carga elétrica fundamental q para esta relação, pois, a suposta carga elementar é um valor constante e essa Me relação será constante, o que não ocorrerá com a utilização da energia cinética por giro ( e. c./ hertz), já que esta energia é alterável e essa relação, também, será alterável. Este fato é de muita importância, pois, a definição acima, impossibilita avanços nas determinações corretas, quando se utiliza esta suposta carga elétrica fundamental, em substituição às energias cinéticas em Joule, para se mensurar velocidades. 167

168 Consequência imediata para formulações físicas que utilizam a carga elétrica no lugar da energia cinética por giro para determinações de velocidades: Como a Unidade de medida em eletro Volt é resultante da suposta carga elétrica fundamental, tanto uma como a outra, não representam relações corretas entre energias cinéticas e velocidades, na utilização da equação de energia cinética ( E. c = MeVe. / ) ou K da Energia cinética por giro ( e. c./ hertz) =. E. c. As formulações em que se utiliza a suposta carga elétrica fundamental (resultante da energia cinética por giro do Experimento de Millikan) para determinação de velocidades dos elétrons, muito diferentes das velocidades dos elétrons do experimento da gota de óleo ( Ve (exp erimento) = , m / s ), o erro será muito grande. Para formulações em que as velocidades são próximas, este erro será minimizado. A diferença da energia cinética por giro ( e. c./ hertz), para grandes diferenças de velocidades dos elétrons, em relação à velocidade do elétron do experimento de Millikan será, também, muito grande. Como exemplo, será utilizada a velocidade dos elétrons acelerados na Série de Lyman e na Série de Balmer: Energia cinética por giro em Joule do elétron acelerado das Séries de Lyman e de Balmer: Energia cinética por giro do elétron acelerado da Série de Lyman: E K = e E K e = ( e. c./ hertz) Lyman =, Energia cinética por giro do Experimento de Millikan: ( e. c./ hertz) Miliikan =, J 38 J A partir da energia cinética por giro do elétron do Experimento de Millikan, ao se tentar determinar a velocidade do elétron da Série de Lyman, o erro será pequeno, no entanto, substancial para provocar equívocos na teoria. 168

169 Energia cinética por giro do elétron acelerado da Série de Balmer: ( e. c./ hertz) Balmer = 0, Energia cinética por giro do Experimento de Millikan: ( e. c./ hertz) Miliikan =, J 38 J A partir da energia cinética por giro do elétron do Experimento de Millikan, ao se tentar determinar a velocidade do elétron da Série de Balmer, o erro será bastante elevado. Relação entre a carga e a massa do elétron: Após a determinação da suposta carga foi possível determinar a massa do elétron, mas, pode-se verificar que, ao se relacionar essa carga com a massa do elétron, está sendo relacionado, na verdade, a energia cinética por giro, específica para velocidade do elétron do experimento de Millikan, com a massa. Neste estudo foram determinadas as relações existentes entre energia cinética por giro e a energia cinética do elétron, onde a massa é parte integrante da equação. Relação entre massa e energia cinética por giro (em Joule): Para qualquer energia cinética do elétron (qualquer velocidade do elétron), as relações, apresentadas abaixo, serão verdadeiras, desde que seja utilizada, ao invés da suposta carga elementar, a energia cinética por giro (em Joule). Relação entre energia cinética por giro e a massa do elétron (relação determinada, neste estudo):. MeVe K ( e. c./ hertz) = K ( e. c./ hertz) Me = Ve Determinação da relação entre energia cinética por giro (em Joule) e a massa do elétron: 169

170 Somente se chega às determinações numéricas abaixo, se for utilizada a velocidade e a energia cinética por giro (em Joule) do elétron do Experimento de Millikan: Ve ( Millikan) = , m / s ( e. c./ hertz J ) Millikan =, J ( e. c./ hertz) Ve = Me K ( e. c./ hertz) 8 Me =, J / kg. Esta igualdade é verdadeira, quando a energia cinética por giro ( e. c./ hertz), específica para a velocidade do elétron do experimento de Millikan, está em Joule. Quando a energia cinética por giro ( e. c./ hertz) estiver em eletro Volt, a energia cinética ( E. c.), determinada pela massa do elétron e pela velocidade MeVe. E. c. =, também, tem que estar em eletro Volt ( e. V ). Para que isto ocorra, tem-se que dividi-la pela suposta carga do elétron (q). Relação entre massa e energia cinética por giro (em eletro Volt): Para qualquer energia cinética do elétron (qualquer velocidade do elétron) estas relações, representadas abaixo, são verdadeiras, desde que se utilize, ao invés da suposta carga, a energia cinética por giro (em eletro Volt): MeVe. MeVe.. MeVe = K ( e. c./ hertz).( q) ( q) K Me = ( e. c./ hertz) ( q) Ve Determinação da relação entre energia cinética por giro (em eletro Volt) e a massa do elétron do experimento de Millikan: 170

171 Somente se chega às determinações numéricas abaixo, se for utilizada a velocidade e a energia cinética por giro (em eletro Volt) do elétron do Experimento de Millikan: Ve ( Millikan) = , m / s ( e. c./ hertz ev..) Millikan = 1, (40) ev.. ( e. c./ hertz) Me = ( e. c./ hertz) Ve = Me K ( q), ( q) 8 ( e. c./ hertz) Me = , ( e. c./ hertz) Me = 1, ev./ kg. Relação entre a energia cinética por giro em eletro Volt ( e. V.) e a massa do elétron, considerada como se fosse a relação entre a suposta carga e a massa do elétron. Como exemplo, serão verificadas estas relações, utilizando a velocidade do elétron acelerado da Série de Lyman e da Série de Balmer. Elétron acelerado da Série de Lyman: Relação entre a energia cinética por giro e a massa do elétron acelerado da Série de Lyman: Ve ( Lyman) = , m / s ( e. c./ Hertz J ) Lyman =, J. MeVe = K ( e. c./ hertz), =,

172 Me K ( e. c./ hertz) Ve ( ,) (, ( , ) = = 9, (40) kg. 38 ) ( e. c./ hertz) Ve = Me K = ( e. c./ hertz) 8 Me =, J / kg. Como a Energia cinética por giro em Joule ( e. c./ hertz J ) se altera com a alteração da ( e. c./ hertz) velocidade do elétron, a relação, também se altera na mesma proporção. Me Relação entre energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V.) e a massa do elétron acelerado da Série de Lyman: ( e. c./ hertz) = Me = Ve K ( q) ( e. c./ hertz) Me =, ( q) 8 = e. c./ hertz) = 1, Me ( 11 ev./ Kg Como a Energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V.)) se altera com a alteração da velocidade do elétron, a relação proporção. ( e. c./ hertz), também, se altera na mesma Me Encontrando a massa correta do elétron para a relação do elétron acelerado da Série de Lyman (utilizando a relação entre a energia cinética por giro, em eletro Volt, e a massa do elétron): 17

173 ( e. c./ hertz J ) ( e. c./ hertz ev. ) = ( q) = 1, ev.. ( 11 e. c./ hertz ev..) = 1, Me ev./ Kg 19 1, Me = Me = 9, (40) 10 kg 11 1, Elétron acelerado da Série de Balmer: Relação entre a energia cinética por giro em Joule e a massa do elétron acelerado da Série de Balmer: Ve ( Balmer) = , m / s ( e. c./ hertz J ) Balmer = 0, J MeVe. = K ( e. c./ hertz) 5, = 5, K ( e. c./ hertz) Me = Ve ( ,) (0, ( , ) 38 ) Me = 9, (40) kg ( e. c./ hertz) Ve = Me K ( e. c./ hertz) 8 Me = 0, J / kg. Como a Energia cinética por giro em Joule (e) se altera com a alteração da velocidade do ( e. c./ hertz) elétron, a relação, também se altera na mesma proporção. Me 173

174 Relação entre energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V.) e a massa do elétron acelerado da Série de Balmer: ( e. c./ hertz) Me Ve = = K ( q) ( e. c./ hertz) Me 8 0, = = ( q) ( 11 e. c./ hertz) = 0, Me ev./ Kg Como a Energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c./ hertz) se altera com a alteração da ( e. c./ hertz) velocidade do elétron, a relação, também se altera na mesma proporção. Me Encontrando a massa correta do elétron para a relação do elétron acelerado da Série de Balmer (utilizando a relação entre a energia cinética por giro, em eletro Volt, e a massa do elétron): ( e. c./ hertz J ) ( q) 0, , (35) 10 ( e. c./ hertz) ev..) = = ( e. c./ hertz ev..) = 0, ( 11 e. c./ hertz) = 0, Me 19 ev./ Kg ev. 19 0, Me = Me = 9, (40) 10 kg 11 0, Percebe-se que se for utilizada a suposta carga elétrica fundamental (q), na determinação da massa do elétron na equação em eletro Volt K q Me = Ve, ao invés 174

175 K ( e. c./ hertz ev. ) q da energia cinética por giro Me =, não se chega às relações Ve corretas encontradas neste estudo (a não ser se for utilizada a energia cinética por giro do Experimento de Millikan que em eletro Volt é igual à suposta carga elementar do elétron 19 ( e. c./ hertz ev. = ( q) = 1, (35) 10 ) ). O quadrado da suposta carga elétrica fundamental ( q ) representa a energia cinética por giro em Joule do Experimento de Millikan 38 ( e. c./ hertz J ) =, J. Para outras velocidades e, em consequência, outras energias cinéticas, ao se utilizar a suposta carga elétrica do elétron (q), não se chega aos resultados corretos para as relações apresentadas abaixo. A suposta carga elementar não é necessária para determinar a massa do elétron com a K ( e. c./ hertz) utilização da energia cinética por giro, em Joule, na equação Me =. Ve Este fato é determinante para muitas inconsistências apresentadas nas teorias que embasaram a apresentação do Modelo Atômico Padrão: Resumo: Relação entre massa e energia cinética por giro (em Joule): MeVe. K ( e. c./ hertz) = K ( e. c./ hertz) Me = Ve Relação entre massa e energia cinética por giro (em eletro Volt): MeVe. MeVe.. MeVe = K ( e. c./ hertz).( q) ( q) Me = K ( e. c./ hertz) ( q) Ve Onde: ( e. c./ hertz) Energia Cinética por giro específica para cada velocidade do elétron. (q) Suposta carga elementar, que é igual à energia cinética por giro (em eletro Volt), específica do experimento de Millikan, em Coulomb, ou seja: ( q) = ( e. c./ hertz ev. ) Millikan = 1, (35) C 175

176 A suposta carga elétrica fundamental é igual à energia cinética por giro (em eletro Volt) de uma energia cinética específica (Experimento de Millikan) e, conforme demonstrado matematicamente neste estudo, essa energia cinética por giro é variável e proporcional à energia cinética do elétron (depende da sua velocidade), não sendo, portanto, constante para qualquer velocidade. Outro aspecto a ser considerado é que a determinação da energia cinética em eletro Volt é produzida a partir da suposta carga fundamental, sendo que a razão entre a energia cinética em Joule e a energia cinética em eletro Volt, sempre resultará na suposta carga, não que isto prove a existência de uma carga elétrica fundamental, mas por determinação da definição da energia cinética em eletro Volt em relação à suposta carga elétrica fundamental e à energia cinética em Joule. Causas/consequências das inconsistências nas equações, em que se utiliza a suposta carga elétrica fundamental na determinação de velocidades. Causas: 1. Foi postulada uma suposta carga elétrica fundamental igual à raiz quadrada da energia cinética por giro em Joule ( e. c./ hertz J ), específica para uma energia cinética produzida por uma velocidade específica determinada no Experimento de Millikan;. Foi criada uma unidade de medida específica para esta suposta carga (o Coulomb); 3. Por meio desta carga, foi determinada uma nova unidade de medida para energia (o eletro Volt), que seria a energia cinética por giro em Joule ( e. c./ hertz J ), dividida por esta suposta carga em Coulomb (q) ; 4. A partir da determinação desta nova unidade de medida, a suposta carga elétrica fundamental (q), sempre será igual à energia cinética por giro em Joule ( e. c./ hertz J ), dividida pela energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V ). Consequências: 1. Para qualquer energia cinética específica (velocidade específica) a carga elétrica sempre será constante (por definição).. Nas determinações de velocidades específicas e da massa do elétron a utilização da carga elétrica não determina os valores corretos, pois, 176

177 representa uma constante que não apresenta as mesmas relações entre velocidade e massa, tal qual a energia cinética e a energia cinética por giro; 3. Quando a carga elétrica (q) é utilizada em equações, onde, deveria ser utilizada a energia cinética por giro ( e. c./ hertz J ), os resultados tornamse incorretos. 4. Estes fatos produziram grandes dificuldades de se entender os erros da Teoria Atômica atual, quando é utilizada esta suposta carga fundamental (q). 5. Qualquer experimento posterior que busque encontrar a carga elétrica fundamental (q) e utilize a definição: ( e. c./ hertz J ) ( e. c./ hertz ev.. =, sempre será encontrado o mesmo ( q) valor para essa suposta carga (q), já que a energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V ) foi criada pela divisão da energia cinética por giro em Joule ( e. c./ hertz J ), pela carga elétrica em Coulomb (q) supostamente encontrada no Experimento de Millikan. Determinação dos comprimentos de ondas dos elétrons, a partir da definição da frequência e do tempo de um giro dos elétrons: Foi determinado anteriormente o tempo (Tg) em que o elétron leva para percorrer seu comprimento de onda, bem como sua frequência ( fe ) : Tempo de um giro e frequência dos elétrons: fe = K 1 1 Tg = Tg = fe K Tg = ( εο 4π ) O tempo de um giro (Tg) e, em consequência, a frequência ( fe ) são constantes e iguais a: 177

178 Frequência (hertz/segundo): ( fe ) = K = , hertz / seg O tempo em que o elétron completa um giro (segundos): Tg = ( εο 4π ) = 1, seg. O tempo de um giro completo dos elétrons εο 4 ) e, em consequência, a ( π frequência ( K ), também é constante para qualquer velocidade dos elétrons. Desta forma, conclui-se que o comprimento de onda do elétron ( λ e) é proporcional à energia cinética. Quanto maior a energia cinética do elétron ( E. c.), maior o seu diâmetro, o que repercute diretamente no comprimento de sua onda ( λ e). O comprimento de onda do elétron ( λ e) é a razão entre a velocidade de giro e a εο 4 ) : frequência ( K ) ou a velocidade de giro multiplicada pelo tempo de um giro ( π Comprimento de onda dos elétrons: ( Ve) ( e) = fe Ve λ K λ ( e ) = ( λ e ) = ( Ve) ( εο 4π ) 178

179 Consequência da constância da frequência do elétron: O comprimento de onda do elétron ( λ e) é proporcional à energia cinética ( E. c.). Quanto maior a energia cinética do elétron maior o seu diâmetro. Como a frequência do elétron é a Constante de Coulomb ao quadrado e o comprimento de onda é determinado pela velocidade de giro (mesma linear) dividida pela frequência ( K ), à medida que a velocidade é maior, maior será o raio do elétron e, em consequência, maior o comprimento de onda do elétron. Uma esfera maior girando no mesmo tempo de giro que uma menor irá se deslocar mais em um segundo que a esfera menor, este é o princípio de deslocamento do elétron. A velocidade do elétron é determinada pelo comprimento de onda (que é variável aumenta com a energia cinética) dividido pelo tempo de um giro por segundo. Este tempo de um giro é constante e igual a ( εο 4π ) segundos. A velocidade do elétron pode ser determinada em função do comprimento de onda ( λ e) e da frequência ( fe = K ) : 179

180 Determinação da Velocidade a partir do comprimento de onda e da frequência: Ve = ( λ e) ( fe) Ve = ( λ e) ( K ) Demonstração prática dos princípios determinados: 180

181 Resumo das Relações entre a energia cinética ( E. c.), energia cinética por giro ( e = e. c./ hertz), tempo de giro ( Tg = ( εο 4. π ) ) e frequência ( fe = K ) : A Constante de Coulomb ao quadrado ( K ) é a razão entre a Energia cinética ( E. c.) e a energia cinética por giro ( e. c./ hertz), e, também é, a frequência ( fe ) do elétron. O resultado da multiplicação da Constante Elétrica (εο ) por ( 4π ), ao quadrado, é o tempo de 01 giro completo do elétron e é a razão entre a energia cinética por giro ( e. c./ hertz) e a energia cinética ( E. c.) : Frequência: Relações encontradas neste estudo: E. c. K = ( e. c./ hertz) E. c. ( fe ) = ( e. c./ hertz) 181

182 K = E e ( fe ) = E e Tempo de um giro do elétron: 1 E. c. Tg = ( e. c./ hertz) Tg = ( e. c./ hertz) E. c. ( e. c./ hertz) ( εο 4π ) = E. c. ( εο 4π ) = e E Tg = e E Relação entre frequência e tempo de giro: 1 1 ( fe ) = K = A frequência ( K ) é igual ao inverso do tempo Tg ( εο 4π ) que o elétron leva para dar um giro completo o seu comprimento de onda ( λ e). ( εο 4π ), ou seja, o tempo para percorrer Interpretação dos quadros demonstrativos das relações de medidas dos elétrons do experimento de Millikan e dos elétrons acelerados da Série de Lyman: Os elétrons não apresentam dimensões fixas, pois alteram o volume proporcionalmente á sua energia cinética ( E. c.). Com a alteração do volume, o comprimento de onda ( λ e), também, se altera. A propagação ocorre em movimento giratório sem deslizamento pela energia escura. Ocorre apenas alteração de volume e não de massa (altera a densidade). A relação de aumento de volume em relação ao acréscimo de energia cinética determina uma relação direta de energia cinética ( E. c.) com o comprimento de onda ( λ e). A frequência ( fe ) mantém-se constante e é a Constante de Coulomb ao quadrado ( K ) : 18

183 ( K = , hertz / s) Fato impressionante, pois ocorre uma relação da energia cinética ( E. c.) com aumento do comprimento de onda ( λ e) (um elétron com volume maior, com o mesmo tempo de giro (Tg) produz uma velocidade de giro maior e, em consequência, maior energia cinética), fato diverso do que ocorre com as radiações eletromagnéticas, já que nestas, a energia cinética é diretamente proporcional à frequência e inversamente proporcional ao comprimento de onda. O tempo de giro do elétron (Tg), tanto para um elétron com comprimento de onda maior como um comprimento de onda menor, é constante ( εο 4π ) e isto determina que a frequência também seja constante, pois a frequência é o inverso do tempo de um giro 1/( εο 4π ) = K. Dimensões do elétron com energias cinéticas diferentes: Quanto maior a energia cinética do elétron ( E. c.), maior seu raio (r) e, em consequência, maior o seu comprimento de onda ( λ e) : Elétrons acelerados Energia cinética em Joule (J ) Série de Paschen 19, Série de Balmer 19 5, Exp. Millikan 18, Série de Lyman 18, Frequência ( fe ) = K Comprimento de onda Ve ( λ e ) = K ( λ e ) = Ve ( εο 4π ) Velocidade dos elétrons ( Ve) = ( fe) ( λe) ( Ve) = ( K ) ( λe) 0, , , ,

184 , , , , , Os raios dos elétrons para energias cinéticas distintas: O elétron apresentará volume diretamente proporcional à sua energia cinética ( E. c) e assim, para cada velocidade específica (Ve) haverá um raio específico (r), conforme apresentado abaixo: Elétrons Raios dos elétrons em metros (r) Série de Paschen 15 1, Série de Balmer 15, Exp. Millikan 15 4, Série de Lyman 15 4, Energias cinéticas por giro ( e = ec / hertz) para diferentes energias cinéticas ( E. c.) e a suposta carga elétrica (q) : Conforme apresentado anteriormente, a suposta carga elétrica (q) é constante por definição, mas a energia cinética por giro ( e = ec / hertz) é variável e diretamente proporcional à energia cinética ( E. c.) específica. Esta correlação entre a energia cinética e a energia cinética por giro ( e = ec / hertz), determina a constância de (K) : E( E. c.) K = e( e. c./ hertz) (Energia cinética ( E = E. c.) e energia cinética por giro ( e = ec / hertz) na mesma unidade de medida). Desta equação pode-se afirmar que, para que (K) seja constante e como a Energia cinética ( E. c.) é variável, então, a energia cinética por giro ( e = ec / hertz), também, é variável e proporcional à variação da energia cinética do elétron. Desta forma, para cada 184

185 velocidade (Ve) específica (energia cinética específica ( E. c.) ) haverá uma energia cinética específica por giro ( e = ec / hertz). Serão relacionados, nas tabelas abaixo, os valores de algumas energias cinéticas por giro em Joule ( e. c./ hertz J ) e os valores de algumas energias cinéticas por giro em eletro Volt ( e. c./ hertz e. V.), dependentes das velocidades (Ve) específicas, bem como, a relação entre essas energias ( e. c./ hertz J ) /( e. c./ hertz e. V ) na determinação da suposta carga elétrica fundamental em Coulomb (q) : Velocidade dos elétrons ( e) = ( e. c / hertz J ) Energia cinética por giro (em J) Ve ( Lyman) = ,... m / s 38, J Ve ( Millikan) = ,... m / s 38, J ( ) Ve ( Balmer) = ,... m / s 38 0, J Ve ( Paschen) = ,... m / s 38 0, J 1- ( ) Esta energia cinética por giro em Joule ( e. c / hertz Joule) é exatamente igual ao quadrado da suposta carga elementar em Coulomb ( q ), determinada no Experimento de Millikan. - Ao se multiplicar essas energias cinéticas por giro em Joule (e) pela Constante de Coulomb ao quadrado ( K ), chega-se à Energia cinética do elétron acelerado de cada série (E). Isto é: Me Ve ( K ) ( e) =. Velocidade dos elétrons (Ve) ( e. c./ hertz e. V ) Energia cinética por giro em ( e. V.) Ve ( Lyman) = ,... m / s 19 1, ev.. Ve ( Millikan) = ,... m / s 19 1, (35) 10 ev.. ( ) Ve ( Balmer) = ,... m / s 19 0, ev.. Ve ( Paschen) = ,... m / s 19 0, ev.. ( ) Esta energia cinética por giro (em eletro Volt) é exatamente igual à suposta carga elementar em Coulomb (q). ( e. c./ hertz J ) ( e. c./ hertz ev. ) = ( q) Carga elétrica em Coulomb Para qualquer velocidade dos elétrons 1, (35) 10 ( ) 19 C ( ) Suposta carga elétrica fundamental (q), resultante da divisão entre energia cinética por giro em Joule ( e. c / hertz Joule) pela energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c / hertz e. V.). 185

186 ( ) A divisão da energia cinética por giro em Joule ( e. c / hertz Joule) pela energia cinética por giro em eletro Volt ( e. c / hertz e. V.) sempre será igual à suposta carga elétrica fundamental (q), pois, a Unidade de medida em eletro Volt é definida pela divisão da energia cinética em Joule pela suposta carga. Semelhanças e diferenças entre a mensuração da Energia cinética das radiações eletromagnéticas e da Energia cinética dos elétrons: Energia cinética das Radiações eletromagnéticas: A energia cinética das radiações eletromagnéticas é determinada a partir da Constante Planck (h), que representa a energia cinética de um giro, dividida pelo tempo em que a radiação levou para produzir este giro completo (τ '), percorrendo na energia escura o comprimento de sua onda (λ). Este tempo de um giro é igual ao inverso da frequência da radiação por segundo ( τ ' = 1/ f ), então, a Energia cinética é igual, também, à Constante de Planck multiplicada pela frequência ( E. c = f h) : Energia cinética das radiações eletromagnéticas: h E. c = τ ' 1 τ '= E. c = f h f Energia cinética dos elétrons: A energia cinética dos elétrons é determinada a partir da enérgica cinética por giro ( e. c./ hertz), dividida pelo tempo em que o elétron levou para produzir este giro completo (Tg), percorrendo na energia escura o comprimento de sua onda ( λ e). Este tempo de Giro (Tg) é constante e igual ao inverso da frequência do elétron ( Tg = 1/ fe) (frequência constante), então a energia cinética é igual, também, á frequência, constante, multiplicada pela energia cinética por giro (energia cinética referente a um giro do elétron), que se altera em função da velocidade do elétron. O tempo em que o elétron leva para dar um giro completo é constante e igual a ( εο 4π ) segundos, então a energia cinética do elétron é igual à enérgica cinética por giro ( e. c./ hertz) dividida por este tempo ou, também é, essa energia cinética por giro 186

187 ( e. c./ hertz) multiplicada pela frequência do elétron, que é igual ao inverso do tempo de um giro completo, ou seja, ( K ). Energia cinética dos elétrons (E) ( e. c./ hertz) E. c = Tg 1 Tg = E. c = fe ( e. c./ hertz) fe ( e. c./ hertz) 1 E. c = = ( K ) ( εο 4π ) ( εο 4π ) E. c = K ( e. c./ hertz) E. c. = E ( e. c./ hertz) = e E = K e Relação entre energia cinética por giro e a frequência das radiações eletromagnéticas e dos elétrons: Nas radiações eletromagnéticas a energia cinética em um giro (h) é constante e a frequência ( f ) se altera, pois o tempo de um giro se altera (τ ') : h E. c = E. c = f h τ ' Nos elétrons, a energia cinética em um giro se altera ((. c./ hertz) ) ( fe ) é constante, pois, o tempo de giro (Tg) é constante: e e a frequência ( e. c./ hertz) E. c = E. c = fe ( e. c./ hertz) Tg 187

188 ( e. c./ hertz) E. c = E. c = K ( e. c./ hertz) ( εο 4. π ) e = ( e. c./ hertz) E. c = K e Inconsistências das equações de Niels Bohr e da Teoria de Louis de Broglie: Ao ser determinada a relação entre a Constante de Coulomb (K) e a Constante elétrica (εο) em relação à energia cinética (E) e à energia cinética por giro (e), pode-se visualizar as inconsistências das medidas dos raios das supostas camadas do hidrogênio, pelas fórmulas de Niels Bohr e de Louis de Broglie (estes resultados inconsistentes foram interpretados por Erwin Schroedinger e acabaram sendo determinantes na formulação da sua suposta Equação de onda): Medida de Niels Bohr (notação K( n) e r = ): E Determinação do raio das camadas eletrônicas (Teoria de Bohr): r = K ( n) e E Transformação da suposta carga elétrica ao quadrado ( q ) pela energia cinética por giro em Joule ( e = e. c./ hertz J ) : Equação utilizando a suposta carga elétrica: K(1) e r(1) = ( (e) seria a suposta carga elétrica fundamental (q) ). E Mesma equação utilizando a energia cinética por giro em Joule: 188

189 Passa a ser K(1) e r(1) = ( (e) representa a energia cinética por giro em Joule E ( e. c./ Hertz) ). A equação, para determinação do raio pela Teoria de Bohr, utilizando os valores corretos apresentados neste trabalho (energia cinética por giro ( e = e. c./ hertz J ) ao invés da suposta carga elétrica ao quadrado ( q ) ), resulta na raiz quadrada do tempo de giro do elétron divido por dois Tg ( εο 4π ) ( εο 4. π ) = =. Inconsistência da equação de Bohr para a determinação do raio da primeira camada (raio de Bohr): Conforme demonstrado no estudo da suposta carga do elétron (q), para a energia cinética apresentada (energia cinética do elétron acelerado da série de Lyman), a energia cinética por giro ( e = e. c./ hertez) é de: Como: E K = e E K e = e =, , ( e. c./ hertz) = (e) =, J Então: r(1) = K e E , , (, ) 38 = K e r(1) = = E 1, r ( 1) = 0,556.. Aº 10 ( εο 4π ) = 189

190 Inconsistência- O suposto raio da primeira camada seria igual à raiz quadrada do ( Tg) tempo de giro do elétron dividido por dois ( ). O tempo de giro do elétron não tem relação com a medida em Angstroms do raio da suposta primeira camada orbital do átomo de hidrogênio. ( Tg) r (1) = ( εο 4π ) r (1) = r ( 1) = 0, Aº Conforme demonstrado no estudo sobre o elétron, o suposto raio de Bohr, apresentado por esta equação, seria a raiz quadrada do tempo de giro do elétron, dividida por dois. Somente se percebe o tempo de giro do elétron, quanto se acerta a energia cinética por giro ( e. c./ hertz) específica para a velocidade do elétron acelerado da Série de Lyman. A energia cinética por giro ( e =, x10 38 J ), específica para a velocidade do elétron acelerado da Série de Lyman é diferente da suposta carga elétrica fundamental ao quadrado 38 ( q =, x10 C), deixando claro que, para suas equações, Niels Bohr teria que utilizar a energia cinética por giro específica para a Série de Lyman e não a suposta carga elétrica ao quadrado, determinada a partir do experimento de Millikan, não que com isto chegaria à mensuração do raio, pois o erro era insanável, uma vez que utilizou a energia cinética do elétron acelerado como se fosse a energia cinética do elétron orbital. O raio da suposta segunda camada determinada tanto pelas equações de Niels Bohr, como pelas de Louis de Broglie, seria igual à raiz quadrada do tempo de giro do elétron em segundos: Suposto raio da Segunda Camada do hidrogênio: K() e r() = = E r () = 1, = ( εο 4π ) = ( εο 4. π ) r () = 1, Como demonstrado no estudo da Constante de Coulomb, este resultado se refere à raiz quadrada do tempo de giro do elétron em segundos ( Tg ). 190

191 Inconsistência Mesma relação inconsistente entre tempo de um giro com a medida em Angstroms da suposta segunda camada orbital do átomo de hidrogênio. ( εο π r ) = ( 4 ) r ) = ( 4 ) ( εο π r () = 1, O raio de Bohr r (1), utilizando as relações entre enérgica cinética por giro ( e = e. c./ hertz), energia cinética ( E = E. c.) e a Constante de Coulomb (K) determinadas neste estudo: Foi demonstrado neste trabalho, no estudo da Constante de Coulomb (K), que: Então: e ( εο 4π ) = Como E K 1 = ( εο 4π ) K e r(1) = E ( εο π r 1) = K ( 4 ) 1 ( εο π ( εο 4π ) r 1) = ( 4 ) ( εο 4π ) r (1) = r ( 1) = 0, Aº Notação para o comprimento do raio da primeira camada, também utilizada pela Teoria de Niels Bohr (equação onde Niels Bohr utiliza o comprimento de onda Compton do elétron λ e ), normalizada por (. π ) e a Constante da Estrutura fina (α ) ( CP e CP D r( 1) = ): α Como ( De) é igual ao comprimento de onda Compton do elétron ( λ ecp ) por (. π ) : h. c h. c λ e CP = D e CP = Me. c. π. Me. c Então:, dividido 191

192 h. c De r( 1) = CP r( 1). π. Me. c h. c c = r (1) = α Ve. π. Me. c Ve c h. c h. r(1) = r(1) =. π. Me. c Ve. π. MeVe. r(1) = h.. π. MeVe. A equação de Bohr é a mesma apresentada por Louis de Broglie: De r( 1) = CP = α r(1) = h.. π. MeVe. As equações são as mesmas e chegam à mesma medida inconsistente que a notação anterior apresenta. De A utilização da constante da estrutura fina na fórmula r( 1) = CP, foi apenas um α artifício para substituir a velocidade da luz pela velocidade do elétron na fórmula do comprimento de onda Compton: h. c De. D e CP = (1) C h. r = r(1) =. π. Me. c α. π. MeVe. Erros na determinação da velocidade do elétron na expressão matemática da Constante da Estrutura Fina ) (α : A Constante da estrutura fina (α ) não tem importância física, mas, pode-se determinar porque as constantes utilizadas aproximam, mas, não determinam os valores exatos da velocidade do elétron acelerado da Série de Lyman que ao ser dividido pela velocidade da luz resultaria nessa constante. Pela Fórmula de Niels Bohr, a velocidade do elétron seria: Ke π ( α) = h. c 19

193 Ke π Ve = ( e = q C) h Ke π Ve = ( e = e. c./ hertz J ). h A energia cinética do elétron acelerado determina a energia cinética da radiação (radiação limite da Série de Lyman), então: E. c. = F h h = E. c. F A Constante de Coulomb ao quadrado é a razão entre a Energia cinética pela energia cinética por giro (será utilizada a unidade de medida em Joule, pois a Constante de Planck será utilizada nesta mesma unidade): E. c. K = E. c. = K e ( e) Substituindo na equação da Constante de Planck: E. c. h = F h = K e F Substituindo na Fórmula de Niels Bohr: 193

194 Onde: Ke π Ve = h Ve Ke π K e F = Ve = F π K F = , Frequência da radiação limite da Série de Lyman. (. π ) Expressão numérica para normalizar a Constante de Planck na fórmula inicial. K = , Constante de Coulomb. Expressão matemática e resultado: F π Ve = = , m / s K Análise crítica da Fórmula apresentada para a relação velocidade do elétron acelerado e a velocidade da luz: Na busca de representar a constante da estrutura fina, Niels Bohr utilizou a Constante de Planck normalizada por ( π 6, ). O resultado quase coincidiu com o real, porque na sua fórmula empírica foi utilizada a suposta carga elétrica ao quadrado que é igual à energia cinética por giro do 38 elétron do Experimento de Millikan ( J ). Esta energia cinética por giro é menor que a energia cinética por giro do elétron 38 acelerado na Série de Lyman ( J ), compensando um pouco o resultado, mas mesmo assim, não conseguindo acertar a velocidade do elétron acelerado dessa Série. Se for utilizado o valor correto para a energia cinética por giro, o resultado da sua equação empírica chegaria exatamente ao mesmo resultado expresso pela equação F π Ve =. K 194

195 Ve = Ke 38 π K (, ) π = = h h = , m / s Das relações apresentadas acima pode se chegar à energia cinética do elétron acelerado da Série de Lyman e a partir dela a sua velocidade, desde que se utilize a energia cinética por giro correta e a frequência da radiação limite da Série de Lyman (produzida pelo choque do elétron acelerado com um posítron na linha equatorial do próton de hidrogênio): F π = K Ke π h F Ke = F h K = e = E. c.( Lyman) K h Lyman: Onde: (e) Energia cinética por giro específica do elétron acelerado da Série de e = (F) Frequência máxima da radiação emitida pelo choque de um elétron acelerado, da Série de Lyman, em um posítron externo, localizado na linha equatorial do próton do hidrogênio: F = , J F h = ( , ) (6, (9) 10 K e = ( , ) = 34, = 18 F h = K e = E. c.( Lyman) =, J Determinação da velocidade do elétron acelerado, a partir desta energia cinética: E Ve( Lyman) = = , m / s Me 195

196 Se For utilizada a energia cinética por giro do experimento de Millikan (igual à suposta carga elétrica fundamental ao quadrado) ao invés da energia cinética por giro do elétron acelerado da Série de Lyman, o resultado será: ( e ) = ( q) = (1, (35) ) =, Ve = Ke 38 π K (, ) π = h h Ve = , m / s (Velocidade aproximada do elétron acelerado na série de Lyman encontrada por Niels Bohr) Percebe-se que ocorrem dois erros, um para mais ( π = 6, ) e outro para 38 menos (, ), o que acaba por minimizar um pouco o erro total. Para que a fórmula ficasse correta, estes dois erros teriam que ser substituídos por 38 aproximadamente ( 1,9π ) e por J. Portanto na fórmula inicial onde se utiliza a Constante de Planck normalizada por ( π ), deveria ser normalizada por ( 5, ), deixando claro que a Fórmula empírica foi apenas uma tentativa de produzir o resultado e não a representação física do evento. Ao se normalizar a Constante de Planck, poderia se utilizar qualquer número que encaixasse exatamente com o resultado, mas, como foi utilizada a suposta carga elétrica elementar do elétron, o número que mais se aproximaria e que representasse uma constante, já que o objetivo era uma fórmula matemática somente com constantes fundamentais, seria ( π ). Ve = Ke 1,9π = h K, h 38 5, Ve = , m / s (Velocidade correta do elétron acelerado da Série de Lyman) 196

197 Consequências para a Teoria Quântica e a Teoria Quântica Ondulatória depois da determinação dos equívocos das Teorias de Niels Bohr e Louis de Broglie: A Teoria Quântica ganha fôlego com Niels Bohr e, em conjunto com a Teoria de Louis de Broglie, o Princípio da Incerteza de Werner Heisenberg e a interpretação física e matemática de Erwin Schroedinger sobre as ondas, são produzidos a atual Teoria Quântica Ondulatória. Louis de Broglie, Werner Heisenberg e Erwin Schroedinger, reunindo os supostos conhecimentos de seus predecessores e contemporâneos, acabaram por desenvolver essa nova teoria do modelo atômico, além de postular esta nova visão, chamada de Mecânica Ondulatória. O Modelo Atômico de Niels Bohr e a hipótese proposta por Louis de Broglie, onde, todo corpúsculo atômico pode comportar-se como onda e como partícula, incluindo em sua postulação a Constante de Planck, na determinação dessas ondas, foram basilares para a Mecânica Ondulatória, considerada uma postulação teórica revolucionária, tanto para a Física quanto para a Química moderna. Em195 Werner Heisenberg postulou o princípio da incerteza e, em 196, Erwin Schroedinger apresentou sua famosa equação de onda. Com isto a ideia de órbita eletrônica acabou por ficar desconexa, sendo substituída pelo conceito de probabilidade de se encontrar num instante qualquer um dado elétron numa determinada região do espaço. Em Copenhague, Niels Bohr reuniu um grupo de físicos que tinha o objetivo de construir uma teoria abrangente do comportamento dos elétrons nos átomos a partir da ideia de o elétron ser um corpúsculo. Erwin Schroedinger trabalhava na época independentemente no mesmo assunto, mas usava a hipótese de Louis de Broglie, segundo a qual o elétron num átomo poderia ser descrito por equações do movimento ondulatório. Embora Bohr e Schroedinger tivessem êxito na previsão de alguns aspectos do comportamento do elétron, a abordagem de Schroedinger deu resultados para algumas propriedades para as quais as ideias de Bohr fracassaram. Por esta razão, a abordagem de Schroedinger passou a ser aceita na época e ainda prevalece até os dias de hoje. Com a hipótese de Louis de Broglie e o Princípio da Incerteza de Heisenberg em mente, Erwin Schroedinger criou uma série de equações ou funções de onda para os elétrons. De acordo com Schroedinger, os elétrons confinados em suas órbitas definiriam ondas estacionárias e se poderia descrever somente a probabilidade de onde um elétron estaria. As distribuições dessas probabilidades correspondiam às regiões de espaço, formadas ao redor do núcleo, que formam as regiões chamadas de orbitais. Os orbitais poderiam ser descritos como nuvens de densidade de elétrons. A área mais densa da nuvem é onde você tem a maior probabilidade de encontrar o elétron, e a área menos densa é onde você tem a menor probabilidade de encontrar o elétron. De forma geral, o tratamento teórico do comportamento atômico desenvolvido por Bohr, Schroedinger e seus seguidores, na denominada Mecânica Quântica, ou Mecânica Ondulatória, ainda é considerado um modelo a ser seguido, um pressuposto filosófico, ou seja, uma teoria, ainda, incontestável. 197

198 A influência do Princípio da Incerteza na determinação teórica probabilística: O Princípio da Incerteza de Werner Heisenberg foi baseado no fato de que para determinar a posição de um elétron, precisa-se lançar sobre ele algum tipo de radiação, da mesma forma que se precisa lançar luz sobre um objeto que se queira observar a olho nu. A luz visível possui comprimentos de onda muito grandes para detectar elétrons, o que implica que para este tipo de pesquisa é necessário se utilizar radiações de comprimentos de onda mais curtos. Quanto mais curto for o comprimento de onda, mais precisa será a medição da posição do elétron. O problema é que quanto menor o comprimento de onda da radiação utilizada, maior será sua frequência e, portanto, a energia que esta radiação trocará com o elétron. Foi postulado por Heisenberg que esta energia trocada entre o elétron e a radiação usada para medir sua posição terminaria por influenciar a velocidade do elétron, sendo que esta influência não obedeceria às leis da mecânica newtoniana, resultando em uma alteração imprevisível do comportamento desta variável. É neste sentido que o Princípio da Incerteza define que o observador influencia o comportamento das partículas, provocando o fenômeno chamado colapso da função de onda, que de um modo bastante simplificado, pode ser representado pela ideia de que o elétron só está naquele estado específico porque está sendo observado. Por isto a física quântica se define como uma ciência probabilística, uma vez que antes de se definir o estado fundamental do elétron, temos apenas possibilidades sobrepostas (superposição de estados). Superposição de estados e o colapso da onda: No mesmo sentido, descrito acima, Erwin Schroedinger coloca a questão de que faltam, à mecânica quântica, regras que definam, quando e como se opta por um destes dois estados (onda ou partícula), decorrendo da crença da existência de uma suposta superposição de estados, que seria inerente à natureza do mundo subatômico. O princípio do colapso da função de onda, chamado decoerência, estabelece que, uma vez que se faz uma medida sobre o sistema, ou alguém simplesmente observa ou interage com um sistema, a superposição abruptamente se desfaz, permanecendo apenas umas das soluções possíveis. Contraposição á superposição de estados e ao colapso da onda: A interpretação a respeito de uma possível superposição de estados e do colapso da onda, provavelmente, se relaciona com o experimento da fenda dupla, realizada para as radiações eletromagnéticas bem como para os elétrons. A partir da falta de entendimento do que estava ocorrendo para que os resultados fossem os observados, nasce filosoficamente a 198

199 noção interpretativa da escola de Copenhague que acabou influenciando a maioria absoluta dos teóricos desde então. Nascendo desta interpretação equivocada, supostos princípios, como o Princípio da Complementariedade e o Princípio da Incerteza. Ideias que estabeleceram o suposto Princípio da Incerteza: O Principio da Incerteza é considerado uma consequência inelutável da Mecânica Quântica. Podendo ser compreendido em termos de certas experiências imaginárias, estudadas em grande detalhe por Heisenberg e, posteriormente, por Bohr. A visualização de um elétron se dá quando um fóton emitido por este elétron é detectado. Lançando um feixe de fótons de comprimento de onda L em direção à região onde se encontra o elétron. O fóton que com ele colidir será refletido (absorvido e reemitido) e sua detecção informarão sobre a sua posição. Naturalmente, um fóton de comprimento de onda L não pode determinar a posição do elétron com precisão maior do que L. Seria de se pensar, portanto, que a utilização de um fóton de comprimento de onda menor fornecesse informações mais completas. Sabe-se, porém, que a quantidade de movimento de um fóton é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda. Logo, ao usarmos fótons de menor comprimento de onda para aprimorarmos a medida da posição do elétron, estaremos automaticamente usando fótons de maior quantidade de movimento que, ao serem refletido pelo elétron, transferirão a ele uma quantidade de movimento tanto maior quanto menor for o comprimento de onda. Assim, ao aprimorarmos a determinação da posição do elétron, estaremos alterando o valor de sua quantidade de movimento por um valor que é tanto maior quanto mais precisa for essa determinação da posição. Uma análise mais detalhada mostra que o valor desta transferência de momento é incontrolável. A trajetória de uma partícula é determinada pelo conhecimento, em um dado instante, da posição e da velocidade da partícula. A impossibilidade desse duplo conhecimento acarreta automaticamente a impossibilidade de determinação da trajetória. Não há trajetórias na mecânica Quântica. Nessa análise da observação de um elétron, o fóton representa a ação do observador sobre o objeto observado. O fato de o elétron ser visto implica a necessidade de que um fóton seja emitido por ele, com as consequências descritas. O princípio da incerteza é, assim, uma manifestação da impossibilidade de se ignorar a interação do observador e sistema observado. É impossível, na descrição do mundo atômico, separar completamente o observador do "resto da Natureza", uma vez que o distúrbio causado pela observação é comparável aos próprios fenômenos que estão sendo observados. É notável que essa atuação do observador em toda descrição da Natureza seja, não o resultado de uma convicção filosófica, mas uma consequência imprevista de uma teoria formulada para o estudo quantitativo de fenômenos em escala atômica. É isso que dá a essa impossibilidade de isolamento da Natureza em relação ao observador uma força que os muitos argumentos apresentados durante a disputa milenar entre as concepções, materialista e idealista do Universo jamais puderam acumular. Heisenberg descobriu esse fato, ao tentar lidar com as desafiadoras teorias da luz. Segundo a teoria quântica de Niels Bohr, que Heisenberg preferia, a luz é emitida descontinuamente pelos átomos, em "pacotes", quando os elétrons dão "o salto quântico". 199

200 De acordo com outros, como Erwin Schroedinger, a teoria quântica falha porque não consegue explicar os casos nos quais a luz se comporta como uma onda. O próprio Heisenberg ficou insatisfeito com a teoria de Bohr, já que ela se baseava em uma ideia do átomo que, segundo ele, nunca poderia ser provada. Mas ele achava que a ideia rival de Schroedinger estava mais errada, e para provar isso, pôs-se a examinar mais detalhadamente o que realmente podemos afirmar com segurança sobre os elétrons. No decorrer do processo, investigou as medições comuns -- posição, velocidade, quantidade de movimento, energia e tempo, que os físicos usavam ao propor suas teorias. Por volta de 197, ele havia chegado a uma conclusão surpreendente: que tanto a teoria quântica como sua rival, a teoria ondulatória, da forma como na época eram formuladas, estavam carregadas de insuperáveis incertezas. Heisenberg começou a pensar insistentemente sobre o próprio processo da observação científica, que pode geralmente ser seguro quando se observa o comportamento de objetos banais, mas fica sujeito a grandes dificuldades quando se trata de partículas subatômicas. Seu ponto principal era esse: você não pode observar a posição de um elétron exceto fazendo alguma coisa rebater nele - luz, por exemplo. Em outras palavras, você tem que introduzir uma forma de radiação, a qual tem sua própria energia, e essa energia vai perturbar o caminho do elétron em maior ou menor grau. De fato, quanto mais precisamente você desejar localizar o elétron, mais terá que perturbar sua velocidade (e, portanto, sua quantidade de movimento), porque você tem que adicionar mais energia. Por outro lado, se você quer medir a quantidade de movimento do elétron (expressa através de sua velocidade), você tem que minimizar a interferência da radiação. Mas fazendo isso, você torna impossível localizar precisamente a posição do elétron. Resumindo, radiação de alta energia dará a você dados mais precisos sobre a posição do elétron em um dado momento, enquanto que distrai a evidência de sua velocidade inicial. Radiação de baixa energia dará a você dados mais precisos sobre a rapidez com que ele se move em um dado tempo, enquanto que encobre os dados sobre sua localização. E o que é ainda mais estranho, o próprio ato de observar a posição de um elétron vai fazer com que ele "se comporte" mais como uma partícula, enquanto que o ato de medir sua energia fará com que ele "se comporte" mais como uma onda. O que o princípio da incerteza diz essencialmente é que não existe meio de medir com precisão as propriedades mais elementares do comportamento subatômico. Ou melhor, quanto mais precisamente mede-se uma propriedade, por exemplo, o movimento de um elétron, menos precisamente pode-se conhecer outra, nesse caso, sua posição. Mais certeza de uma, mais incerteza de outra. Heisenberg veio então com uma pequena e interessante fórmula para expressar esses fatos frustrantes, dizendo basicamente que, se você multiplicar a incerteza da posição pela incerteza da quantidade de movimento, o produto não poderá ser menor que certo número positivo chamado de "constante de Planck". Isto é, a incerteza nunca pode ser reduzida a zero, e quanto melhor você medir uma quantidade mais incerta será a outra. Não é que o nosso conhecimento sobre as partículas atômicas seja incerto porque nossas técnicas de medição ainda não são suficientemente boas. O ponto é que técnica alguma jamais poderá superar a incerteza fundamental do comportamento de grandezas quânticas. Os elétrons podem, de fato, comportarem-se como pontos precisos de velocidades precisas, mas, isso é impossível de se saber. É igualmente provável que não o façam e, portanto, afirmações sobre ambos os efeitos são inúteis e sem sentido. 00

201 Em termos práticos, o que o princípio da incerteza sugere é que você não pode tratar partículas quânticas como se fossem iguais aos objetos de nossa vida diária - objetos que podemos apontar e dizer que os aspectos essenciais de uma partícula (posição, velocidade, quantidade de movimento, energia) nunca podem ser imediatamente observados com precisão, pois, o próprio ato da observação, inevitável e irremediavelmente, distorce pelo menos um desses aspectos e somente podemos fazer medições e predições prováveis ou estatísticas. Considerações sobre o princípio da incerteza de Heisenberg em relação ao Modelo proposto: A Interpretação de transmissão das radiações eletromagnéticas está sendo compreendida dentro da quantização de energia e, como está sendo apresentada neste trabalho, essa quantização de energia, descrita por Max Planck, tem significa físico e matemático. A interpretação da origem dessas radiações é que está incorreta, pois, Max Planck seguiu a premissa já existente em que os elétrons são emissores de radiações eletromagnéticas, interpretação considerada absoluta por toda comunidade física, inclusive na atualidade. Os elétrons, não são emissores de radiações eletromagnéticas, somente participam, conforme explanado, neste estudo, na propagação das radiações eletromagnéticas, que são produtos das interações entre elétrons e posítrons, em sua maioria proveniente dos núcleos atômicos. O princípio de incerteza descrito por Heisenberg necessita de uma interpretação diferente, já que a interpretação da origem das radiações eletromagnéticas está incorreta. A afirmação que, em uma análise mais detalhada, o valor da transferência de momento é incontrolável é incoerente com os fatos reais, pois, sabendo-se a energia cinética do raio que atinge o elétron, podemos prever o deslocamento deste elétron ou não, dependendo dessa energia no impacto desta radiação, e mais, pode-se prever a direção deste elétron e a quantidade de energia cinética que este elétron recebeu, ou para deslocar de seu orbital ou apenas para ganhar energia cinética, pois, não se trata de uma quebra de simetria de momento, já que sabemos de onde sai a energia cinética e para onde ela vai. Agora, considerar que nossos meios de medição da velocidade e da localização do elétron no orbital, ainda, são ineficazes, é correto, mas, este fato por si só, não é um princípio, e sim uma consequência da falta de meios para esta medição (que será superado com novas tecnologias). O princípio da incerteza, que é predito como uma manifestação da impossibilidade de se ignorar a interação, observador - sistema observado e que é impossível, na descrição do mundo atômico, separar completamente o observador do "resto da Natureza", uma vez que o distúrbio causado pela observação é comparável aos próprios fenômenos que estão sendo observados, não é real, pois os fatos são baseados em interpretações incorretas. O nosso conhecimento sobre as partículas atômicas está incerto porque nossas técnicas de medição, ainda não são suficientemente boas para superar o princípio da incerteza, já que não é fundamental do comportamento de grandezas subatômicas esta 01

202 característica de incerteza. Os elétrons podem comportar-se como pontos precisos de velocidade precisa, e por vezes receberem energia cinética das radiações eletromagnéticas, que por vezes os destacam de seus orbitais (como nas interações de propagação das radiações eletromagnéticas de altas frequências, como a radiação gama, raios-x e ultravioleta), que por vezes não são destacados dos seus orbitais, não desviando as radiações eletromagnéticas, permitindo que nas interações com os mesmos, se propaguem em movimento retilíneo (como na propagação das radiações eletromagnéticas visíveis), ou por vezes, não são destacados dos seus orbitais, mas desviando as próprias radiações eletromagnéticas (como no caso das radiações eletromagnéticas abaixo do vermelho, do espectro eletromagnético). Sendo que em todos estes processos, a energia cinética das radiações eletromagnéticas, é em parte transferida aos elétrons participantes destas interações. Fazer relação da incerteza com a Constante de Planck foi uma saída para o princípio da incerteza, pois era um número empírico que se encaixava extremamente bem às interações atômicas, sem, contudo, ter uma explicação clássica e de certo modo era uma grande incerteza, inclusive por Max Planck, pois para ele, quando acrescentou sua constante, a princípio, a hipótese quântica fora apenas um artifício matemático, e não uma descrição da emissão da radiação térmica na determinação das emissões do corpo negro. O próprio Max Planck afirmou que foi simplesmente um ato de desespero, depois de seis anos lutando com o problema de equilíbrio entre radiação e matéria. O que não está correto é postular que tais incertezas fossem insuperáveis, uma vez que, essas incertezas são originárias do Modelo Atômico construído a partir de erros matemáticos e físicos, tanto pela Teoria Quântica quanto pela Teoria Quântica Ondulatória. Tanto a Teoria Quântica quanto a Teoria Quântica Ondulatória são incorretas e não incertas. O Princípio da Incerteza descrito por Heisenberg será superado, simplesmente, pela apresentação de um Modelo Atômico consistente com as determinações físicas e matemáticas, como também, coerente com os resultados experimentais. Como este princípio da incerteza pareceu ser real, começou-se a derivar dele outros princípios que necessitavam que este princípio estivesse correto, sendo base deles próprios, como é o caso do princípio da complementaridade. A falta de entendimento do movimento ondulatório do elétron, do posítron, das radiações eletromagnéticas, da dualidade estrutural das radiações eletromagnéticas, da radiação eletromagnética ser matéria de baixíssima densidade (possui energia cinética que produz seu movimento de giro, produzindo propagação de vibrações na energia escura), contribuiu para a consolidação do Princípio de Incerteza. Assim, fazer medições e predições somente prováveis ou estatísticas é perder a oportunidade, de explicar e entender, o que ainda não foi explicado ou entendido dentro de um Universo real, a nível atômico ou não. Princípio da complementariedade e o Modelo proposto: Pelo Princípio da Complementaridade da Escola de Copenhague há ambiguidade e natureza dual da matéria e da energia. 0

203 Acreditar que no experimento da fenda, o comportamento é alterado pelo observador é fazer uma leitura equivocada da realidade dos fatos, pois, não há consideração da existência de matéria comum em movimento de rotação, tais quais os elétrons, os posítrons e o conhecimento da realidade estrutural das radiações eletromagnéticas (matéria incomum - substâncias magnéticas, positiva unida à negativa) que, também, se movimenta em rotação, transmitindo ao espaço (energia escura) vibrações ondulares. Esta não é uma questão de probabilidades e sim uma questão de explicação real de um acontecimento físico com explicações clássicas. Experimento da fenda dupla e a propagação do elétron pelo Modelo proposto: Quando o experimento foi observado, não foi levado em consideração o espaço ser formado pela energia escura que, o elétron ao girar (movimento de rotação spin), provoca no espaço (energia escura), propagação das vibrações ondulares. O movimento de rotação do elétron (spin), horário ou anti- horário, ocorre dentro da energia escura, assim quando as 0 fendas estavam abertas ocorria propagação dessas vibrações dos elétrons nas duas fendas, produzindo a propagação das ondas (na energia escura) e interferências de uma propagação com a outra com superposição das marcas no anteparo, e quando uma era fechada, somente ocorria propagação na fenda aberta marcando o anteparo somente no lado aberto, sem interferência das ondas, mas isto não significa que o elétron deixou de girar e produzir ondas na energia escura, o experimento é que não foi suficientemente eficaz para captar estas ondas vibratórias. A interpretação probabilística e do papel do observador na Física Quântica que descrevemos aqui é conhecida como interpretação de Copenhague, e seu principal formulador e defensor foi o físico dinamarquês Niels Bohr. Essa é a interpretação aceita pela grande maioria dos físicos hoje em dia, mas, sempre houve físicos que discordaram dessa interpretação, entre eles Albert Einstein. Segundo este, a crença em um mundo exterior independente do observador é básico para toda a ciência natural. O experimento para a luz é o mesmo observado para o elétron, onde, pela falta de uma explicação pela física clássica, foi interpretado como um evento em que o observador altera o resultado e basilar para o princípio da complementariedade. No entanto, se entendermos a estrutura do espaço (formado por energia escura) e a transmissão por este tecido das vibrações da radiação ao girar, entenderemos que o evento passa a ter uma explicação clássica. Como as radiações, os elétrons e os posítrons são matérias em movimento giratório no tecido espacial (energia escura), não é possível ocorrer o colapso da onda, como prediz a teoria atual, pois, não se trata apenas de energia em movimento. A dualidade onda/partícula dependente do observador é um equívoco provocado por um experimento que não conseguiu reproduzir a realidade dos acontecimentos, pois, o elétron e o posítron são partículas. A radiação eletromagnética é produto da união de substâncias magnéticas, positiva com a negativa, provida de massa, que se movimenta em rotação. 03

204 As substâncias magnéticas constituintes da radiação permanecem intactas, não sendo absorvidas ou consumidas, destruídas, nem mesmo nas explosões em superestrelas, como no caso da formação das supernovas. A energia escura é o tecido por onde toda matéria se movimenta, bem como as radiações eletromagnéticas, produzindo, neste tecido, propagação das ondulações (vibrações) à medida que se movimentam. Experimento da fenda dupla para as radiações eletromagnéticas e para os elétrons e o Modelo proposto: Neste experimento, em que, parece que a radiação eletromagnética, às vezes se comporta como onda e às vezes como partícula, suscitando uma Teoria de Onda e uma Teoria de Partícula, que dependeria do observador, deve ser acompanhada melhor e o observador deve encontrar como resultado uma partícula que se movimenta girando no interior do tecido espacial (energia escura), pois, estas são características não somente observável nas radiações, mas também, no movimento dos elétrons e dos posítrons. A Equação de onda de Erwin Schroedinger: A equação de Schroedinger, deduzida em 196 é uma equação usada em mecânica ondulatória para a função de onda de uma partícula. Considera-se que esta equação permitiu a criação de um modelo completo para o átomo. Consiste numa equação diferencial, construída com base no modelo atômico de Bohr, incorporando as ideias de Louis de Broglie, de Albert Einstein e de Max de Planck. Atualmente considera-se que a equação de Schroedinger constitui a base do formalismo mais operativo da mecânica quântica e rege o comportamento de uma partícula a nível atômico. Esta equação assenta num modelo atômico inteiramente baseado em ondas estacionárias e constitui a base da física e química modernas. A equação de Schroedinger permitiria calcular a função de onda associada a uma partícula que se move dentro de um campo de forças descrito por um potencial (que pode depender da posição e do tempo). Se a energia potencial for conhecida, pode utilizar-se a equação de Schroedinger para se encontrar a função de onda. Como esta é uma equação diferencial, a sua solução geral depende de constantes de integração, uma das condições que vai permitir determinar o valor dessas constantes está relacionada com o significado físico da função de onda, pois, a intensidade da função de onda representa a densidade de probabilidade de se encontrar a partícula numa dada posição. A resolução da equação de Schroedinger conduziria a um conjunto de funções de onda e a um conjunto de energias correspondentes aos estados do elétron permitidos nesse átomo. Só são permitidas certas funções de onda como soluções da equação. As expressões matemáticas das funções de onda permitiriam determinar a probabilidade de encontrar o 04

205 elétron na vizinhança de um ponto próximo do núcleo. No caso do elétron do átomo de hidrogénio no estado fundamental, essa probabilidade só dependeria da distância ao núcleo. A equação de Schroedinger permitiria calcular a função de onda associada Ψ ( r, t) a uma partícula que se move dentro de um campo de forças descrito por um potencial V ( r, t) (que pode depender da posição (r) e do tempo (t) ). A equação pode ser traduzida pela seguinte expressão: Onde: h m Ψ( r, t) Ψ( r, t) + V ( r, t) Ψ( r, t) = ih t h h = Constante de Planck reduzida;. π Laplaciano; (m) Massa da partícula; Ψ ( r, t) Função de onda em relação ao raio da camada eletrônica e o tempo; V ( r, t) Energia Potencial dependente do raio e do tempo. No caso em que o potencial não depende do tempo, pode-se resolver a parte temporal da equação dando lugar a outra (equação de Schroedinger para estados independentes do tempo), cujas soluções são orbitais estacionárias. É expressa pela seguinte equação: Onde: h m Ψ( r) + V ( r) Ψ( r) = EΨ( r) E Ψ (r) Energia Cinética da onda dependente do raio e independente do tempo. Críticas à equação de Schroedinger: 05

206 Para o desenvolvimento consistente de qualquer equação, a premissa básica tem que ser verdadeira, no entanto, conforme está sendo demonstrado neste estudo, com determinações físicas e matemáticas, o modelo atômico construído segundo a Teoria de Niels Bohr é incorreta e inconsistente com a realidade atômica e está sendo considerada nos desenvolvimentos das Teorias de Louis de Broglie e de Erwin Schroedinger. Além deste imenso problema, Erwin Schroedinger, também utiliza a quantização (h) em relação ao elétron orbital, como se a Constante de Planck, que é uma medida específica de energia por giro das radiações eletromagnéticas, tivesse relação intrínseca com outras partículas (elétrons), tal qual, o fez, Louis de Broglie, na tentativa de dar um sentido físico para a Teoria de Bohr. As energias cinéticas das radiações eletromagnéticas, emitidas nas várias séries espectrais do hidrogênio, são decorrentes das energias cinéticas dos elétrons acelerados com velocidades específicas em cada série. Esse fato faz com que a resolução da equação de Schroedinger não conduza a um conjunto de funções de onda e a um conjunto de energias correspondentes aos estados do elétron, permitidos nesse átomo, pois, estas energias não se relacionam com o elétron orbital. A determinação provável de se encontrar o elétron orbital na vizinhança de um ponto próximo do núcleo, determinada pela equação de Schroedinger, também perde o sentido, já que a equação parte de pressupostos incorretos em relação às energias das radiações eletromagnéticas emitidas e, ainda, que essas emissões sejam provenientes de elétrons orbitais, em níveis diferentes de energia (camadas eletrônicas supostamente permitidas). A suposta revolução da equação de onda de Schroedinger no contexto do suposto Princípio da Incerteza de Heisenberg: Não é aceitável considerar que a equação de Schroedinger constitua a base do formalismo mais operativo da mecânica quântica e rege o comportamento de uma partícula a nível atômico, bem como não é aceitável considerar que essa equação seja básica em relação à Física e à Química moderna, pois, foi desenvolvida sobre o solo infértil das propostas baseadas em postulações que não têm consistência física e matemática. Essas teorias apresentadas, a partir do suposto Princípio da Incerteza, demandam muita perda de energia e tempo para tentar compreendê-las, pois, são inexplicáveis, a não ser que, coloque-se de lado a realidade e sejam criados mecanismos imaginários que possam sustentá-las. Os eventos ocorrem inerentemente ao que se teoriza. O mais valorizado sempre foi o resultado, não a explicação. O início do século XX marca a era das grandes descobertas físicas, mas também, de muitas disparidades, entre o que é realidade dos experimentos e o que é criação pessoal nessas interpretações. A Revolução da Incerteza parece ter destronado o determinismo newtoniano, conquistando o pensamento científico moderno. Mas, assim como a revolução de Newton nomeou a matemática como regente do Universo, nos levando a um determinismo, consistente, coerente e evolutivo, as incertezas de Heisenberg apoiadas na Teoria de Niels 06

207 Bohr e a Compreensão da mecânica ondulatória de Erwin Schroedinger apoiada na concepção de partícula/onda de Louis de Broglie (com a introdução do conceito correto de relação entre energia cinética das radiações eletromagnéticas com a Constante de Planck, indistintamente, para outras partículas), e muitas outras colaborações, estão nos levando a um mundo subatômico de probabilidades infinitas, no entanto, absurdas. O que o Princípio da Incerteza nos mostra não é que a realidade das partículas subatômicas é volátil, mas que nossa capacidade de medir os fenômenos ocorridos nesta realidade, ainda é insuficiente, porém, superável com novas tecnologias, desde que a incerteza não seja tomada como princípio, mas sim, que a incerteza é proveniente da incorreção das Teorias atuais. Não se trata de incerteza, mas sim, de imprecisão produzida por incorreções das Teorias Atômicas que se baseiam no Modelo Nuclear Padrão determinado a partir da Teoria de Niels Bohr, porém sustentada, defendida e mantida, pela maioria absoluta da comunidade científica, desde o início de sua postulação, até os dias atuais. O problema não é de medição, é de entendimento do átomo de hidrogênio dentro de um contexto real, porém com interpretações iniciais incorretas que levaram e, ainda, estão levando a Teoria Atômica a peregrinar por estradas imaginárias, determinadas (ou não determinadas) por expressões matemáticas, muito criativas, mas, simplesmente incorretas. Construções filosóficas baseadas em erros teóricos: A percepção de Erwin Schroedinger por meio de seu experimento mental, chamado Gato de Schroedinger, no qual a aplicação direta dos enunciados da mecânica quântica e do Princípio da Incerteza resultaria, em determinado momento, em um gato que ao mesmo tempo está morto e vivo, esperando que a influência do observador defina seu estado, considerando os equívocos apresentados neste estudo para essas conclusões, é extremamente utópica, pois, nasce de concepções físicas e filosóficas interpretativas, contudo, construídas sobre bases incorretas. As características das substâncias magnéticas constituintes dos posítrons, elétrons e radiações eletromagnéticas e o paradoxo da dualidade: Nas radiações não ocorre dualidade onda/partícula, pois é uma partícula de baixa densidade de matéria com energia cinética, ocupa espaço e propaga-se girando. Quanto maior a frequência, menor o diâmetro da circunferência da radiação (ocasionada pelo aumento da densidade, isto é, pela diminuição do volume das substâncias constituintes da radiação). Esta característica produz comprimento de ondas menores em radiações de maiores frequências. Tanto as radiações como os elétrons e os posítrons são partículas com movimento de rotação que produzem ondas no tecido formado pela energia escura (o espaço formado 07

208 por matéria de baixíssima densidade) o que fora observado no experimento da fenda dupla para as radiações e para os elétrons. As radiações são substâncias magnéticas, negativa unida à positiva, que possuem massa de densidade extremamente baixa, com movimento giratório. Dualidade onda/partícula: O elétron é formado por uma substância magnética negativa e o posítron é formado por uma substância magnética positiva e estas substâncias magnéticas somente se transformam em matéria, como a conhecemos, com a interação do neutrino na substância negativa do elétron e com a interação do antineutrino na substância positiva do posítron. A Teoria atual considera que o átomo seja formado por prótons e nêutrons, que são formados por quarks, determinando a sucumbência da antimatéria em razão da supremacia da matéria em relação a essa antimatéria, não considerando que, o que chamamos de matéria, é na realidade, constituída de 50% de matéria e 50% de antimatéria, já que os prótons e nêutrons são aglomerados de posítrons e elétrons. Paul Adrien Maurice Dirac, já havia observado uma espécie de nuvem ao redor do elétron e confirmou-se ser um neutrino junto a este elétron. Também, é necessário entendermos que a radiação eletromagnética é formada pela substância magnética positiva do posítron mais a substância magnética negativa do elétron, sendo, portanto, uma estrutura dual e que não possuem o neutrino e o antineutrino potencializando a massa dessas substâncias magnéticas em união. Analisando as afirmações anteriores, que o neutrino age, por meio de algum processo, potencializando a massa desta substância magnética negativa e que o antineutrino, também produz esta potencialização de massa ao posítron, de maneira igual, quais seriam as características destas substâncias magnéticas negativas e positivas? Estas substâncias magnéticas não podem ser classificadas como energia, pois, apesar de todas as interações, elas não são consumidas, não são absorvidas e não são destruídas. Elas estão presentes nos elétrons, nos posítrons (na matéria e na antimatéria), na radiação eletromagnética (união do elétron com o posítron, sem os potencializadores de massa), na constituição da energia escura (própria radiação eletromagnética sem energia cinética). Não se pode classificá-las como matéria, como conhecemos, pois, é uma matéria com baixíssima densidade, diferente, portanto, da matéria potencializada pela ação do neutrino no elétron ou do antineutrino no posítron. A radiação eletromagnética é matéria, diferente da matéria comum (núcleos, elétrons e posítron), mas, não deixa de ser substância e por isto não é absorvível. Esta matéria incomum não deixa de ser uma partícula que consegue chocar-se com um elétron, por exemplo, e transferir energia cinética a este elétron. Esta matéria movimenta-se girando à velocidade de metros/segundo, sem deslizamento. Possui energia cinética em cada giro, que é descrita pela Constante de Planck (h). Com o aumento da quantidade de giros por segundo ocorre progressivo aumento de densidade da radiação pela diminuição do volume. Isto possibilita que as 08

209 radiações mantenham as mesmas velocidades com frequências diferentes e consequentemente com energias cinéticas diferentes. Nas suas interações as radiações eletromagnéticas perdem energia cinética (passando pelo espectro das radiações até se transformar em energia escura). A resposta para o paradoxo está na compreensão que é uma matéria de baixíssima densidade, com volume alterável, dependendo da quantidade de energia cinética que carrega, pois quanto mais energia, menor volume e maiores giros por segundo. O Princípio da Complementaridade está baseado em um Modelo Atômico estruturalmente incorreto, o que levou a interpretações equivocadas das interações magnéticas e elétricas, bem como da estrutura das radiações eletromagnéticas. O momento angular dos elétrons: Afirmações da Teoria Quântica sobre momento angular dos elétrons e análises baseadas no Modelo Atômico proposto: 1. "Em mecânica quântica, refere-se às possíveis orientações que partículas subatômicas, como prótons, elétrons, nêutrons, alguns núcleos atômicos, etc., têm quando estão em um campo magnético. O Spin não possui uma interpretação clássica, ou seja, é um fenômeno estritamente quântico. Isto não é verdade, pois, há uma explicação clássica se entendermos que o núcleo é formado por nêutrons e prótons, que são aglomerados, formados por elétrons e posítrons e que o nêutron possui a mesma quantidade de elétrons e posítrons, o que deixa esse nêutron magneticamente neutralizado e que, o próton possui 01 posítron a mais que o número de elétrons, o que o deixa esse próton magneticamente positivo, necessitando que na eletrosfera 01 elétron o neutralize. Ocorrem interações magnéticas entre o elétron da eletrosfera e o posítron a mais no próton, que está contido pela força magnética nuclear (força de contato entre os elétrons e os posítrons), produzindo o movimento de rotação ao redor do núcleo e o movimento de spin deste elétron. A atração magnética provoca o giro do elétron no seu próprio eixo.. Embora o termo tenha surgido considerando que os elétrons "giravam" em torno de si mesmos, produzindo um campo magnético, da mesma forma que uma volta de fio percorrido por uma corrente também produz um campo magnético, esta descrição não é adequada para os nêutrons, que não possuem carga elétrica. Assim, o termo spin é encarado como quarto número quântico, necessário para definir uma partícula num sistema, como os níveis de energia no átomo.. Esta afirmação em relação à produção de campo magnético pelo giro dos elétrons está equivocada, pois, não é o giro do elétron que produz um campo magnético e sim a atração magnética entre o posítron a mais do próton com o elétron que produz o seu 09

210 movimento de spin, não sendo uma característica intrínseca do elétron este movimento de spin e sim uma interação magnética que, por vezes, faz com que o elétron, quando o primeiro da camada K, assuma o spin horário ou anti-horário. Este movimento de rotação (spin) produz o campo elétrico (mesma explicação para a volta de um fio percorrida por uma corrente elétrica que produz campo magnético, e sim que, no movimento de elétrons das últimas camadas do elemento químico do fio condutor), pois, ocorre um desequilíbrio entre esses elétrons e o número de posítrons a mais nos prótons e também os elétrons periféricos do metal envolvido pelo fio são direcionados para a corrente elétrica, tornando este metal também um poderoso imã (magnetismo dos posítrons sem neutralização dos elétrons). Os elétrons em corrente elétrica não possuem seu magnetismo neutralizado e aí surge o campo magnético, devido à característica estrutural magnética dos posítrons e elétrons. A citação, que a descrição não é adequada para nêutrons, que não possuem carga elétrica, mostra, também, que os elétrons e os posítrons possuem atração magnética e que tanto elétron quanto posítron em movimento de rotação produzem tanto eletricidade quanto campo elétrico. Fato interessante, pois, como a antimatéria do elétron (o posítron) é positiva (eletricamente), segundo a teoria atual, como é que em movimento ela produziria corrente elétrica e campo elétrico? 3. O termo spin em mecânica quântica liga-se ao vetor momento angular intrínseco de uma partícula e às diferentes orientações (quânticas) deste no espaço, embora o termo seja muitas vezes incorretamente atrelado ao momento magnético intrínseco das partículas, por razões experimentais. Como comentado na explicação anterior o vetor momento angular do elétron não é intrínseco de uma partícula e sim resultante de interações magnéticas entre posítrons a mais nos prótons com os elétrons da eletrosfera e a partir do segundo elétron da eletrosfera além da interação magnética também há interação dos campos elétricos destes elétrons com os demais que preenchem os subníveis de energia, obedecendo ao princípio de exclusão de Pauli, que é a explicação teórica para estes eventos. Além destas interações magnéticas e elétricas na determinação do spin dos elétrons, são determinantes também para a orientação espacial destes elétrons, pois, quando o primeiro elétron tem movimento no eixo x, o outro além de ter spin contrário ao primeiro, ainda terá um momento angular orbital no eixo y (perpendicular ao primeiro). 4. Spin de partículas elementares: Partículas elementares, tais como os fótons, elétrons e os quarks, são partículas que não podem ser divididas em partes menores. Teorias e estudos experimentais têm mostrado que o spin, presente nessas partículas, não pode ser explicado por postulações clássicas, onde partículas menores tendem a orbitar em volta de um centro de massa." Pelo Modelo Atômico formado, os elétrons possuem estrutura formada por uma substância magnética negativa e o posítron por uma substância magnética positiva, como é percebido no processo de "aniquilação" em que 01 posítron interage com 01 elétron, 10

211 produzindo uma radiação eletromagnética (união do elétron com o posítron sem os potencializadores de massa neutrino e antineutrino). Quanto os Spins não poderem ser explicados por postulações clássicas é consequência da falta de entendimento da real formação nuclear. A estabilidade dos elétrons orbitais: O posítron a mais do próton cria a necessidade de que um elétron gire em torno deste núcleo para que o átomo fique magneticamente estabilizado, mas qual seria a causa deste elétron não ir de encontro a este próton na tentativa de união magnética com este posítron a mais deste próton? As camadas eletrônicas são barreiras formadas pela energia escura que compete com os núcleos e se aglutina mantendo uma força de resistência equilibrada em relação à força de atração magnética entre o elétron da eletrosfera e o posítron a mais do próton Na camada K, esta barreira é limítrofe em relação à força magnética de atração entre o primeiro elétron e o posítron a mais do próton e este equilíbrio entre a força de resistência e a força atrativa provoca no elétron uma força de contenção em seu loco de maneira que para removê-lo, como no caso do impacto da radiação eletromagnética com este elétron seja necessária uma radiação com velocidade capaz de produzir este deslocamento, o que realmente ocorre no caso das radiações com maiores velocidades, como as radiações ultravioletas, raios-x e gama. O segundo elétron ocupa a camada K e esta mesma ação da energia escura mantém também este elétron contido, porém, devido ao campo elétrico formado pelo movimento do primeiro elétron provoca que o segundo elétron preencha a mesma camada com movimento de spin contrário ao do primeiro elétron e ainda com o momento angular orbital ortogonal ao anterior. Por exemplo, o momento angular orbital do primeiro elétron sendo no eixo x, o momento orbital angular do segundo elétron será no eixo y e se o primeiro elétron no eixo x possuir spin anti-horário o segundo no eixo y apresentará spin horário e vice versa. No preenchimento da camada L, o primeiro elétron tem as forças de atração magnética e gravitacional na direção do núcleo e como resistência as interações magnéticas e elétricas dos elétrons da primeira camada somadas à da energia escura, se equilibrando nesta camada com uma força de contenção menor que os elétrons da camada K. Este processo se repete em todos os elétrons das demais camadas de maneira que a distância de cada elétron com o núcleo seja determinada pelo equilíbrio entre a força de atração e a força de resistência que é determinante na manutenção do elétron no seu loco específico. A cada camada mais externa menor será esta força de contenção e este elétron será mais livre, possibilitando, por exemplo, que estes elétrons se movimentem em corrente elétrica, pela aplicação de uma diferença de potencial. A energia escura é formada pelas substâncias magnéticas (positiva em união com a negativa) sem energia cinética, possuindo massa, volume, agindo como uma substância incomum (uma matéria de baixíssima densidade, sendo, portanto, muito elástica), que permite ou não a movimentação da matéria dependendo de seu grau de aglutinação ao redor do núcleo atômico. Esta energia escura (substância escura) comprime a matéria (normal) e, 11

212 também é comprimida pela matéria, mas, como essa energia escura tem baixíssima densidade, ela é condensada ao redor da matéria. Forças que atuam no elétron orbital do hidrogênio e suas consequências: A força de resistência produzida pela aglutinação da energia escura ao redor do elétron, a força de atração magnética, entre o elétron e o posítron a mais do próton, e a força de atração gravitacional entre o elétron e o próton, têm como resultado a estabilidade do elétron no seu orbital, bem como determina a velocidade de giro deste elétron e como o elétron gira sem deslizamento pela energia escura, produz a velocidade do elétron ao redor do núcleo (a rotação do elétron determina sua translação). A resultante das forças que atuam no elétron determina sua energia cinética. 1

213 A força de resistência produzida pela energia escura aglutinada ao redor do próton ( F ) é igual à soma entre a força de atração magnética ( F ) e a força de RESISTÊNCIA ATRAÇÃO.Mg atração gravitacional F ), mas, como a força de atração gravitacional entre o ( ATRAÇÃO.G elétron e o próton é extremamente pequena em relação à força de atração magnética, podese considerar que esta força de resistência é igual à força de atração magnética. F F RESISTÊNCIA ATRAÇÃO. Mg A energia cinética do elétron orbital do hidrogênio, também é produzida pela soma entre a força de atração magnética F ) e a força de atração gravitacional ( ATRAÇÃO.Mg ( F ), e pelos mesmos motivos descritos acima, pode-se considerar que a energia ATRAÇÃO.G cinética do elétron orbital do hidrogênio é produzida pela força magnética de atração entre o posítron a mais do próton e o elétron: E. c F ATRAÇÃO. Mg 13

214 OS SABORES DOS NEUTRINOS Energia cinética das radiações eletromagnéticas e dos neutrinos: Não podemos considerar que os neutrinos, que apresentem maior energia cinética, apresentem, também, maior massa, pois, suas energias cinéticas se relacionam com as suas frequências, tais quais as radiações eletromagnéticas, já que, também, possuem velocidade linear igual à velocidade da luz. Um neutrino com a mesma massa, com tempo de giro menor e, portanto, com maior frequência, apresentará a mesma velocidade linear que um neutrino com velocidade de giro menor e, portanto, com menor frequência, porém, as energias cinéticas serão diferentes, não havendo correlação com massas diferentes. Como as radiações eletromagnéticas, os neutrinos, também, apresentam massa constante, apesar de energias cinéticas diferentes. O raciocínio de que energias cinéticas diferentes produzidas por um corpo com a mesma velocidade linear, seria diretamente proporcional à suas massas e, em consequência, massas diferentes, não pode ser utilizado para as radiações eletromagnéticas e para os neutrinos. A densidade de massa, tanto das radiações eletromagnéticas como dos neutrinos é extremamente baixa. Maior energia cinética ou menor energia cinética produzirá alterações nos seus volumes, com manutenção das suas massas. Essa alteração de volume determinará alterações no tempo de giro e, portanto, na frequência, com manutenção da mesma velocidade linear. Como as radiações eletromagnéticas, um neutrino com volume maior (comprimento de onda maior) e velocidade de giro constante, levará um tempo maior para completar um giro completo e, em consequência, a frequência será menor. Uma radiação ou um neutrino com volume menor e velocidade de giro constante, levará um tempo menor para completar este giro e, em consequência, a frequência será maior. A velocidade de giro é constante e igual à velocidade linear, porque, tanto as radiações eletromagnéticas quanto os neutrinos, se propagam girando sem deslizamento (movimento de spin sem deslizamento pela energia escura). Energias cinéticas oscilantes dos neutrinos: 14

215 Tais quais as radiações eletromagnéticas, os neutrinos possuem velocidade constante, massa e propagam-se girando. Possuem, também, frequências determinadas, que devem ser consideradas na mensuração das energias cinéticas. Nas radiações eletromagnéticas, para se encontrar a energia cinética, multiplica-se a energia cinética por giro (produzida pela massa da radiação, multiplicada pela sua velocidade ao quadrado dividida por dois), que é representada pela Constante de Planck, pela frequência da radiação, o que também, deve ser considerado para os neutrinos. Relações entre as energias cinéticas das radiações e dos neutrinos, com uma constante, que representa a energia cinética no giro, multiplicada pela frequência (ou dividida pelo tempo de giro): Energia cinética das radiações e neutrinos: Ec ( radiações) = f h h = mf c Onde: Ec ( neutrinos) = f Ec / giro ( E. c / giro) = mn c mf Massa das radiações eletromagnéticas; mn Massa dos neutrinos. Desta forma, o entendimento atual em que os neutrinos possuem massas diferentes não está correto, pois é baseado apenas nas suas energias cinéticas, sem levar em consideração sua estrutura física e seu movimento de spin. Desta forma, atualmente, não há uma explicação plausível fisicamente para a mudança dos sabores (suposta mudança de massa) dos neutrinos solares que chegam a Terra. Mudanças dos sabores dos Neutrinos Solares: Tais quais as radiações eletromagnéticas, os neutrinos perdem energia cinética nas suas interações com a energia escura e com a matéria comum. Este fato produz neutrinos com menor energia, por exemplo, quando são feitas medidas dos neutrinos que chegam à Terra, provenientes do sol. Medidas que comprovam as diferenças de sabores dos neutrinos solares: 15

216 1. Quando são medidos ao meio dia, apresentam mais neutrinos com maior energia cinética e menos com menor energia cinética, pois, alguns deles interagem com matérias da atmosfera e perdem energia cinética.. Quando são medidos ao por do sol, percorrem a distância que os neutrinos medidos ao meio dia percorreram na atmosfera, mais a distância do raio da terra e, portanto, mais quantidades de neutrinos perderão energia. A medida apresentará mais neutrinos com menos energia cinética que os medidos ao meio dia. 3. Quando são medidos após atravessarem a terra (medidos a noite), a proporção medida de neutrinos que perdem energia cinética, será bem maior que a proporção dos neutrinos medidos ao por do sol. Dentro do entendimento atual, a perda de energia cinética tem relação com a perda de matéria, ou seja, a mudança de sabor (mudança de massa dos neutrinos solares na propagação), mas, como mostrado, não ocorrem mudanças de sabores, apenas perdas de energia cinética e, em consequência, diminuição de suas frequências, de maneira semelhante às interações das radiações eletromagnéticas com a matéria comum e com a energia escura. Como, explanado, o comportamento estrutural dos neutrinos é igual ao das radiações eletromagnéticas, onde, o que determina a energia cinética não é somente a massa, mas a frequência multiplicada pela energia cinética de um giro (onde a massa e a velocidade determinam esta energia por giro) e como possuem a velocidade igual à velocidade da luz, independentemente de possuírem, mais ou menos energia, também, alteram o volume, dependendo desta energia, tal qual explicado para as radiações eletromagnéticas. Será mostrado, no estudo do desvio para o vermelho, que as radiações eletromagnéticas perdem energia cinética para a energia escura, fato que, também, ocorre com os neutrinos. Também será demonstrado que a perda de energia cinética pela energia escura depende da frequência, pois, quanto maiores tais frequências, maiores as perdas de energia por unidade de tempo, e como provavelmente, os neutrinos apresentem frequências muito altas, tais perdas no decurso de tempo devem ser, também, representativas. Relações entre as Energias cinéticas e as dimensões dos elétrons: Neste estudo foi verificado que o comprimento de onda do elétron é diretamente proporcional ao aumento da energia cinética, fato inverso ao que ocorre com as radiações eletromagnéticas. Na tentativa de explicação para a ocorrência deste fato, precisamos ter em mente, que um neutrino gira à velocidade da luz ao redor do elétron, com energia cinética bastante alta (muita frequência) e quanto maior o comprimento da circunferência do elétron, mais 16

217 tempo o neutrino levará para circundá-lo. Este fato produz menos giros do neutrino ao redor do elétron por segundo (número de translações por segundo, do neutrino em volta do elétron). Translações dos neutrinos em volta dos elétrons: A Quantidade de translações, por segundo, do neutrino em volta do elétron, depende da velocidade do neutrino ( c velocidade da luz) e do comprimento da circunferência deste elétron ( λ e comprimento de onda do elétron). Como o raio do elétron tem relação direta com sua velocidade, pois, quanto maior, maior o comprimento do raio e, em consequência, maior o comprimento de onda do elétron, então, para cada velocidade específica do elétron (Ve), o neutrino que o circunda (em translação) terá um número específico de voltas ao redor deste elétron por segundo. Este número de voltas seria, portanto, o número de translações do neutrino por segundo ao redor do elétron n( T L / s) e pode ser determinado segundo a seguinte equação: Número de translações do neutrino ao redor do elétron por segundo n( T L / s) : c n( T L / s) = λ e O aumento da energia cinética do elétron produz o aumento das dimensões deste elétron, pois, conforme estudado na determinação da Constante de Coulomb, os elétrons possuem a frequência constante e comprimento de onda diretamente proporcional à sua energia cinética. Considerando um elétron com comprimento de onda do elétron da Série de Balmer que possui, conforme demonstrado neste estudo, o comprimento de onda medindo 14 λ e( Balmer) = 1, m e como a velocidade do neutrino é m / s, então, este neutrino em um segundo daria o dobro de giros ao redor deste elétron do que daria ao redor do elétron da Série de Lyman, que possui o dobro do comprimento de onda ( λ e( lyman) =, m). Translações por segundo do neutrino no elétron (da Série de Balmer): c n( T L / s) λ e( Bal) , = n( T L / s) = 14 17

218 n( T L / s) =, voltas / s Translações por segundo do neutrino ao redor do elétron (da Série de Lyman): c n( T L / s) λ e( Ly) , = n( T L / s) = 14 n( T L / s) = 1, voltas / s Determinações do número de translações do neutrino ao redor do elétron por segundo n( T L / s) e do tempo de uma translação do neutrino ao redor do elétron t T ) : ( L A translação por segundo do neutrino n( T L / s) é inversamente proporcional aos comprimentos de ondas dos elétrons. Como foi determinado que a frequência do elétron, por segundo, é o quadrado da constante de Coulomb, pode-se determinar o número de translações do neutrino ao redor dos elétrons, por segundo, utilizando essas relações: Como o comprimento de ondas é: Ve λ e = K Então o número de translações do neutrino ao redor do elétron por segundo n( T L / s) é: c n( T L / s) = λ e K c n( T L / s) = Ve O tempo em que o neutrino completa uma translação ao redor do elétron t ( T L ) é o inverso do número de translações do neutrino ao redor do elétron por segundo n( T L / s). 18

219 t( TL ) = 1 n( T / s) L Por meio destas definições pode-se construir o seguinte quadro: Ve ( m / s) λ e (m) fe ( htz / s) K c ( T / s) = Ve n L t( TL ) = 1 n( T / s) L , x ,347 14, x , x , x , x , x , x , x , x Ve (lim) 3, x 10 λ e (lim) 1 K, x 10 1, x 10 5, x 10, x 10 1, x 10 6, x 10 3, x 10 1, x 10 8, x , x 10 n( T L / s) (lim) K 4, x 10 9, x 10 1, x 10 3, x 10 7,50... x 10 1, x 10, x 10 5, x 10 1, x 10 1, x 10 t ( T L ) (lim) ( εο 4π ) Interpretação sobre as relações entre o neutrino e o elétron, conforme apresentado no quadro acima: Percebe-se que devido o neutrino possuir a velocidade da luz e o elétron ao aumentar sua energia cinética (aumento de velocidade), aumenta o raio e, em consequência o comprimento onda, à medida que este elétron está maior, ocorrerá menos voltas do neutrino ao redor desse elétron em um segundo (Translações por segundo). Este processo é simultâneo, pois, cada vez que a velocidade do elétron dobra, dobra o seu comprimento de onda e reduz-se à metade o número de translações do neutrino ao redor desse elétron por segundo. Do quadro acima, também, verifica-se que ao chegar próximo à velocidade da luz, que é limítrofe para a velocidade qualquer partícula, o comprimento de onda do elétron 1 tende a 3, x10 metros, bem como, o tempo para o neutrino percorrer o espaço relativo a esta medida, tende a ser o mesmo tempo em que o elétron completa um giro sobre 19

220 seu eixo. Este tempo de giro do elétron é a Constante elétrica, multiplicada por quadrado ( εο 4π ). 4. π, ao O inverso deste tempo de giro ( εο 4π ), representa a frequência deste elétron e, também, quantas vezes o neutrino irá percorrer o espaço referente ao comprimento de onda do elétron em um segundo quando o elétron tender a ter a velocidade da luz. A frequência do elétron por segundo, conforme demonstrado neste trabalho, é constante para o elétron, em qualquer velocidade e igual à Constante de Coulomb ao quadrado ( K ). O neutrino tende a acompanhar o giro do elétron quando a velocidade do elétron tende à velocidade da luz. À medida que o elétron gira próximo à velocidade da luz, o neutrino gira, também, à mesma velocidade e, assim, quando o elétron completa um giro, o neutrino percorreu a mesma distância do comprimento de onda do elétron, que tende a 1 3, x10 metros. Da equação que determina o número de translações do neutrino ao redor do elétron: K c ( T / s) = Ve n L c n( T L / s) = ( εο 4π ) Ve Quando a velocidade do elétron tende à velocidade da luz: Ve c O tempo de cada translação tende ao tempo de um giro do elétron: 1 n ( T / s) = t( T L L ) ( εο 4π ) n( T / s ) L 1 t( ) ( εο 4π ) T L O número de translações por segundo tende à Constante de Coulomb ao quadrado (tende à frequência do elétron). n( T L / s) K 0

221 DESINTEGRAÇÕES NUCLEARES EM NÚCLEOS INSTÁVEIS SOB A ÓTICA DO MODELO PROPOSTO Representação de alguns processos de desintegração nuclear: Essas desintegrações ocorrem para adequar o número de elétrons e posítrons dos nêutrons e dos prótons, ocorrendo uma pequena diminuição da massa nuclear estabilizando a razão massa nuclear (volume) e força de união nuclear. O número de elétrons e posítrons, dos prótons e nêutrons, são dependes do elemento químico, pois, quanto mais alto o número atômico, menor a quantidade de elétrons e posítrons, na formação dos nêutrons e prótons, devido aos processos de aniquilação (defeito de massa, que é de aproximadamente 0,71%). Na produção de radiação gama (y) não ocorre mudança de elemento químico nem de massa atômica, mas é certo que houve a perda da condição de matéria (perda muito pequena de massa), ocorrendo emissão de radiação e a emissão de neutrinos e antineutrinos, no processo de aniquilação, reduzindo o número de posítrons e elétrons. Na desintegração Beta ( ) há transformação de um nêutron em um próton, ocorrendo a mudança do número atômico, e com isto, de elemento químico. 1

222 Na desintegração Beta (+) há a transformação de um próton em um nêutron ocorrendo uma mudança de elemento químico, para um elemento químico de número atômico menor. A cada formação de um novo próton ocorre o aumento de mais 01 elétron na eletrosfera nuclear, para ocorrer neutralização magnética do átomo e na mudança de próton em nêutron, ocorre diminuição de 01 elétron da eletrosfera, também para ocorrer a neutralização do átomo magneticamente. Na desintegração Beta (+), do próton sai o posítron e na desintegração Beta ( ), do nêutron sai o elétron e que o posítron sai com o neutrino (que dá o campo de massa ao elétron) e o elétron sai com o antineutrino (que dá o campo de massa ao posítron), conforme a esquematização dos processos de desintegração nuclear. O próton e o nêutron não são estáticos em suas formações, podendo mudar hora em um, hora em outro, de modo que, a estrutura por ser constituída de posítrons e elétrons facilita bastante a modelação estrutural no interior de núcleos instáveis, para equilibrar a relação força de união entre elétrons e posítrons e o volume nuclear. Para ocorrer tais eventos, o núcleo atômico está em estado de excitação, provocado por uma elevada massa nuclear (com elevado volume nuclear) com a diminuição da força de união entre posítrons e elétrons ou provocado por excesso de energia cinética absorvida pelo núcleo (que pode ocorrer pelo aquecimento deste núcleo ou pela acumulação de ondas sonoras, como no caso do ultrassom, no fenômeno da sonoluminescência) e como consequência a perda da condição de matéria (processo de aniquilação), para a estabilização nuclear. A quantidade da perda de matéria, por emissões de radiação, para estabilização das forças nucleares, por vezes, necessita de processos de aniquilação de vários elétrons e posítrons ou a saída destes elétrons ou posítrons juntamente com os neutrinos e antineutrinos, após processos de aniquilações anteriores nos núcleos atômicos. Na representação esquemática, apresentada acima, foram eliminados do núcleo, por tais processos, 0 elétrons e 0 posítrons, mas pode ocorrer a eliminação de vários elétrons e posítrons e diminuição da massa nuclear e, em consequência, de volume nuclear, estabilizando esse volume com a força magnética de união nuclear. Processo Urca de emissão de neutrinos: O Processo Urca de emissão de neutrinos descrito por Mário Shenberg e George Gamow, ocorre quando um núcleo captura um elétron da camada K, ou da camada L. para logo depois sofrer uma desintegração Beta ( ). Nesta captura como ocorre processo de "aniquilação" de um posítron com um elétron no núcleo, há a liberação de radiação gama, mas os cientistas que apresentaram o processo de captura do elétron e seus resultados acreditavam que o processo ocorria em um Modelo Atômico com prótons e nêutrons formados por quarks e não por elétrons e posítrons, que torna a explicação do processo Urca de emissão de neutrinos bastante simples e de fácil demonstração.

223 Captura de elétron: Nesse processo, um elemento químico captura um elétron emitindo um neutrino e depois elimina um elétron e um antineutrino, então, fica claro que, quando o elétron é capturado, ele interage com um posítron do próton, transformando este próton em um nêutron, pela aniquilação do posítron a mais. Depois este elemento emite um elétron deste novo nêutron (transformando-se em próton), voltando a ser o elemento químico antes da captura, mais um antineutrino (que é resultante do posítron do próton, aniquilado). Para ocorrer este processo de captura, as forças magnéticas de atração entre o elétron capturado e o posítron a mais do próton, tem que ser uma força que ultrapasse a força de resistência da camada eletrônica, isto significa dizer que, esta força tem que ser maior que a resistência da energia escura aglutinada ao redor deste núcleo (essa resistência impede que elétrons sejam capturados pelas forças magnéticas de atração, na tentativa de encontrarem com os posítrons a mais dos prótons). O motivo desta captura provavelmente é provocado pela impulsão do eletrofóton na interação de radiação de altas energias com os elétrons das primeiras camadas, o que leva esse elétron vencer a força de resistência da energia escura aglutinada circundante (camada 3

224 eletrônica) levando o elétron a ser capturado pelo próton nuclear. O posítron a mais do próton está contido no interior desse próton e este elétron capturado choca-se com um posítron superficial do próton. Este próton emitirá 01 neutrino (produto do elétron aniquilado) e também emitirá 01 elétron com 01 antineutrino (produto do posítron aniquilado). Neste evento o núcleo perde 01 elétron emitido e 01 posítron (aniquilado juntamente com o elétron capturado). Emissões deste evento: Neste processo de aniquilação será emitida uma radiação eletromagnética (radiação gama), 01 neutrino do elétron, 01 antineutrino do posítron e 01 elétron do núcleo (radiação Beta ), sendo que o elemento químico, muda para outro, com um próton a menos e mais um nêutron e depois volta a ser o mesmo elemento químico com 01 elétron e 01 posítron a menos no seu núcleo. Representação do evento de captura do elétron: Onde: e + ( Z, A) ( Z 1, A) + Neutrino. Seguida de um decaimento beta (-) ( Z 1, A) ( Z, A) + e + Antineutrino. Deste processo de captura do elétron, descrito por Mário Shenberg e George Gamow, tem-se como produtos: 1. Um neutrino: resultante do elétron capturado que foi aniquilado;. Um antineutrino: resultante do posítron do próton, que foi aniquilado com o elétron capturado, se transformando em um nêutron e o elemento químico passa a ter o número atômico diminuído em 01 próton ( Z 1) ; 3. Um elétron: o elétron é emitido pelo nêutron, se transformando em um próton, deixando o elemento químico com o número atômico (Z), anterior; 4. Uma radiação: produto da aniquilação entre o elétron capturado e o posítron do próton. Produção de raios-x pela teoria baseada em emissão de radiações eletromagnéticas por elétrons: O termo Bremsstrahlung significa frenagem de elétrons e emissões de radiações eletromagnéticas em processos de aceleração de elétrons, em catodos metálicos Teoria atual para o funcionamento dos aparelhos de raios-x. 4

225 Os elétrons interagem com o campo magnético de núcleos de massa atômica elevada ou com a eletrosfera, reduzem a energia cinética, mudam de direção e emitem a diferença de energia sob a forma de ondas, chamadas de frenamento ou bremsstrahlung, sendo contínuo seu espectro de energia. Juntamente com este bremsstrahlung são emitidos raios -X característicos referentes ao material a qual a radiação está interagindo. Produção de raios-x baseada no Modelo proposto: Não ocorre o processo de frenagem (bremsstrahlung) dos elétrons. Esses elétrons colidem com posítrons externos dos prótons ocorrendo aniquilações desses elétrons com esses posítrons, resultando na formação da radiação x, a radiação tem frequência determinada pela energia cinética do impacto dos elétrons em posítrons externos dos núcleos atômicos. 5

226 FUSÕES NUCLEARES SOB A ÓTICA DO MODELO PROPOSTO Fusões Nucleares na cadeia PP-I solar (Cadeia próton-próton na fusão nuclear solar): Quando se unem 04 átomos de hidrogênio, na cadeia PP-I solar, no processo de fusão nuclear provocado pela força de gravidade, resultante da compressão da energia escura, para a formação de 01 átomo de hélio-4, ocorre uma perda de 0,71% de matéria, ou seja, o átomo de hélio-4 possui menos massa que os 04 hidrogênios. Esta massa perdeu a condição de matéria normal no processo de aniquilação ocorrendo o aumento da força magnética de união nuclear e, consequentemente, manteve a coesão dos componentes nucleares. Como o modelo propõe o próton do hidrogênio possui 917 elétrons posítrons, totalizando 1835 partículas e os hidrogênios, então, tenham quatro x 1835 partículas, ou seja, partículas. O defeito de massa do elemento químico hélio-4, seria 0,71% de partículas, ou seja, 5 partículas. Isto quer dizer que 5 partículas (6 elétrons + 6 posítrons) produziram radiações nos processos de aniquilação. Quando um elétron interage com um posítron no núcleo ocorre emissão de um raio de radiação gama (uma substância magnética negativa unida a uma substância magnética positiva, com energia cinética), de um neutrino mais um antineutrino. A energia térmica do sol é consequência da transformação de parte da energia cinética das emissões, nos processos de reflexão das radiações que transferem energia cinética aos núcleos que refletem tais radiações. A liberação de massa (perda de matéria elétrons e posítrons) total da Cadeia PP-I (para a fusão de 04 núcleos de hidrogênio em 01 hélio 4) é de 5 partículas (6 elétrons e 6 posítrons). Sono fusão produzida em sonoluminescência: A sonoluminescência é o fenômeno em que energia sonora é convertida em luz. Para produzir sonoluminescência coerente, uma única bolha de ar deve estar suspensa na água e ser bombardeada por ondas acústicas. Um aparelho utilizado para verificar o fenômeno de sonoluminescência consiste basicamente de um recipiente de vidro (cilíndrico ou esférico) e um circuito de alimentação. A bolha formada dentro do recipiente receberá vibrações mecânicas geradas por um ultrassom. O uso de um recipiente de vidro pode fazer com que este valor da frequência seja aumentado em até 10 %. Um amplificador será utilizado para gerar um som de 110decibéis, altura comparável a de um avião a jato. Frequência esta que fica acima da faixa audível pelo ser humano. 6

227 Inicialmente o raio da bolha é de 05 micra. À medida que a onda de som diminui e aumenta a frequência, a bolha aumenta de tamanho, chegando a 50 micra. Isto é aproximadamente 1000 vezes maior que a bolha inicial. Não há a entrada de outras moléculas de gás no seu interior apesar dessa expansão. Após a expansão ocorre um rápido colapso (uma implosão) da bolha, onde o raio da bolha rapidamente diminui de 50 micra para, cerca de, 0,5 micra, isto é, um volume um milhão de vezes menor. Sua interpretação já causou muita polêmica entre os cientistas e até hoje não se chegou a um consenso. Eventos deste fenômeno físico: 1. Aplicação do ultrassom na bolha de raio de 05 micra;. Expansão do raio da bolha para 50 micra; 3. Implosão da bolha, ficando com um raio entre 0,1 a 1 mícron; 4. Liberação de luminosidade; 5. Aquecimento da bolha a temperaturas solares, entre a de graus Centígrados. Teorias que tentam explicar o fenômeno físico: O Modelo Atômico incorreto e a não inclusão da energia escura no modelo levou a várias interpretações do fenômeno, apresentadas a seguir: 1. Quando a bolha colapsa, ondas de choque esféricas são criadas. A temperatura, de aproximadamente º C., e pressão resultante, maiores que milhares de vezes a pressão atmosférica, fazem com que com o gás no interior da bolha se transforme em um plasma, que emite luz. Esta teoria é proposta por um grupo de pesquisa da Universidade da Califórnia (UCLA) liderado por Seth J. Putterman.. As ondas de choque, formadas com o colapso da bolha, induzem colisões entre as moléculas neutras do gás contido em seu interior, produzindo luz e atingindo temperaturas entre º C e 0.000ºC. Esta teoria é sugerida por Lothar Frommhold da Universidade do Texas e Anthony Atchley da Naval Postgraduate School. 3. Ao invés de ondas de choque, as oscilações da bolha injetam pequenos jatos de líquidos eletricamente carregados em seu interior, produzindo luz. Esta teoria é sugerida por Theirry Lepoint e sua equipe do Instituto Meurice em Bruxelas, Bélgica. 4. A alta pressão dentro da bolha faz com que a água ao seu redor congele, e a luz é produzida quando o gelo se quebra. Esta teoria foi proposta por Robert Hichling da Universidade do Mississipi. 7

228 5. A teoria quântica de campos prevê (efeito Unruh) a conversão de fótons virtuais, no vácuo, em fótons reais (que apresentam uma distribuição de energias de um corpo negro) quando um espelho é acelerado no vácuo. A diferença no índice de refração entre a água e a superfície da bolha age como um espelho, convertendo fótons virtuais em fótons reais, quando se move devido à contração e expansão da bolha. Esta teoria é proposta por Claudia Eberlein da Universidade de Illinois em Urbana-Champaing e da Universidade de Cambridge. Interpretação do fenômeno baseada no Modelo Atômico proposto: O Modelo Atômico Padrão é uma determinação incompleta e errônea da estrutura atômica. Serão analisados os eventos desse experimento, baseado em um Modelo Atômico em que apresenta um núcleo composto por elétrons e posítrons unidos pela força de atração distribuída vetorialmente entre eles (força de união), e que, o que não for matéria (o núcleo, os elétrons da eletrosfera), é energia escura (substâncias magnéticas de baixíssima densidade de massa, sem energia cinética). O elétron é constituído por uma substância magnética negativa com potencialização de massa produzida pela ação do neutrino e o posítron é constituído por uma substância magnética positiva com potencialização de massa produzida pela ação do antineutrino. A energia escura é a estrutura das camadas eletrônicas (o espaço onde não está a matéria). A estrutura eletromagnética espacial é um tecido que é o resultado final das radiações eletromagnéticas após perderem a sua energia cinética. Tanto o ultrassom como o aquecimento provoca nas substâncias magnéticas, tanto dos elétrons e posítrons quanto da energia escura, um aumento volumétrico diretamente proporcional ao aumento da temperatura bem como o aumento da frequência do ultrassom. Esse aumento volumétrico faz com que a bolha passe de um diâmetro de 05 micra para 50 micra. Assim ocorre expansão da bolha pela expansão de todas as estruturas envolvidas: 1. Elétrons e posítrons constituintes do núcleo;. Elétrons da eletrosfera; e, 3. Camadas eletrônicas (a energia escura presente nos espaços, onde, não é preenchido por elétrons da eletrosfera e núcleos atômicos). Como acontece no aquecimento do corpo negro, na bolha, o ultrassom provoca a expansão das substâncias magnéticas com crescimento volumétrico e logo depois ocorre o colapso da bolha (diminuição drástica da bolha) por desbalanceamento da pressão externa em relação à interna. Esta expansão dos núcleos presentes na bolha tem como consequência a diminuição da força de união (quanto mais volume menor a força de união). Quando a pressão externa passa a ser muito maior que a interna, por causa desta expansão, ocorre uma imediata e imensa compressão sobre os núcleos que estão com baixa força de união (Colapso da bolha) e estes fatos associados produzem como resultado fusões 8

229 no interior da bolha. Em tais fusões é liberada muita energia por processos de aniquilação. Essas emissões são produzidas por aniquilações (vários elétrons e posítrons constituintes dos núcleos conseguem vencer a barreira da força de união). Ocorrendo emissões de radiações de alta energia e superaquecimento da bolha. As fusões além de liberar energia em forma de radiações, mantendo o aquecimento, ainda influência, também, em uma maior diminuição da bolha, pois quando é formado outro núcleo (deutério, por exemplo) com mais massa nuclear, resultante da fusão, este núcleo fusionado apresenta uma dimensão bem próxima do átomo de hidrogênio, pois, o volume de um átomo se relaciona quase que exclusivamente com a sua eletrosfera e assim o volume de um átomo fusionado se apresentará bem próxima ao volume do átomo original, pois, mesmo o núcleo tendo um volume duplicado, como no caso do deutério, a eletrosfera terá volume semelhante. 9

230 FUSÃO NUCLEAR A FRIO SOB A ÓTICA DO MODELO ATÔMICO PROPOSTO a frio: Considerações sobre a formação de novos elementos em alguns processos de fusão Formação de deutério e trítio a partir de hidrogênios: A formação de um ambiente nuclear é essencial para a ativação da fusão em baixa energia. Processos de eletrólise utilizando-se a água e o catodo formado por algum metal (paládio, por exemplo), são produzidos isótopos do hidrogênio. Para ocorrer formação do deutério é necessária a ocorrência de algum evento em que a barreira de Coulomb deixe de ser repulsiva e os núcleos fusionem-se produzindo um próton unido a um nêutron (deutério) ou unido a mais dois nêutrons (trítio). Ambiente Nuclear Ativo (A.N.A.) em processos de eletrólise: Na estrutura superficial do elemento constitutivo do catodo, os metais estão com excesso de elétrons devido ao processo de eletrólise. Sem as peculiaridades desse processo, o que era de se esperar, seria a recuperação desses elétrons pelos íons de hidrogênio ( H + ), transformando-se no elemento hidrogênio (H 0), que, por serem instáveis, formariam uma molécula de hidrogênio (H ), mas isso não ocorre. Ocorre um processo de fusão nuclear a frio. O fator determinante para este resultado surpreendente é o ambiente que envolve o processo e as interações das forças e partículas envolvidas. Teorização: Entendimento da fusão a frio: Como o metal (como exemplo o paládio) está em nano partículas ocorrerão situações em que os cátions de hidrogênio ao se aproximarem do catodo para neutralização magnética, fiquem presos entre as nano partículas do paládio com excesso de elétrons. Os átomos de Paládio são muitas vezes maiores que os de hidrogênio e este envolvimento terão como consequência os seguintes eventos: 1. Os prótons de hidrogênio são atraídos para o catodo pelo excesso de elétrons (oxidação do paládio); 30

231 . Estes hidrogênios (já com elétron na camada k) ficarão envolvidos por nano partículas, carregadas negativamente, por esse excesso de elétrons no catodo; 3. Esses elétrons em excesso no paládio produzem repulsão eletromagnética aos elétrons dos hidrogênios contidos; 4. Os hidrogênios ficam presos (envolvidos e contidos) entre os íons do paládio. 5. Em condições normais o elétron do hidrogênio manteria sua órbita, na sua camada eletrônica, determinada pelo equilíbrio entre a força de atração magnética do posítron a mais do próton e a força de resistência da energia escura aglutinada ao redor desse próton (este equilíbrio determina a força de contenção do elétron no seu loco); 6. O elétron não vai de encontro ao próton, devido ao equilíbrio entre a força de atração magnética (entre este elétron e o posítron a mais desse próton) e a força de resistência da energia escura aglutinada ao redor do núcleo do hidrogênio; 7. A força de resistência da energia escura será vencida pela força magnética de atração somada à força eletromagnética de repulsão dos elétrons em excesso nas nano partículas; 8. O elétron vence a barreira da energia escura com baixa energia cinética, em direção ao próton, o que faz com que esta captura ocorra por acoplamento do elétron ao posítron, pois, ele não possui força suficiente para vencer a força de união deste posítron, não possuindo, portanto, capacidade cinética para processar a aniquilação, não ocorrendo, como resultado, as mesmas emissões que ocorrem em processos de captura por núcleos instáveis (como descrito no processo Urca de emissão de neutrinos), onde, na captura de um elétron ocorre aniquilação desse elétron com algum posítron externo do próton com liberação 31

232 de radiação e de um neutrino e a emissão de um elétron e um antineutrino (emissões de alta energia cinética); 9. Esta captura transforma o próton em nêutron; 10. Os nêutrons não são repelidos pela Barreira de Coulomb; 11. Quando próximos, ocorre união magnética entre alguns elétrons constituintes de um nêutron, em um, com alguns posítrons constituintes de outro nêutron e viceversa. Concomitante a esta união magnética um deles se transforma em próton com liberação de emissões de baixa energia. 1. As emissões são de baixa energia cinética, pois, não há energia cinética na colisão do elétron de um nêutron com o posítron de outro e a energia da aniquilação tem que superar a barreira da força de união que é bastante alta, por se tratar de um elemento estável (a energia de emissão é a diferença da energia da aniquilação menos a força de união); 13. Nesta ligação haverá uma maior distribuição vetorial das foças de atração entre os elétrons e posítron constitutivos desse nêutron e desse próton, produzindo, em consequência, um núcleo maior e com uma força de união um pouco menor pela maior distribuição das forças de atração para união do nêutron ao próton; 3

233 O próton possui carga igual à de um posítron (que é em módulo igual à de um elétron) por causa do posítron a mais que possui em relação ao número de elétrons constitutivos desde aglomerado. Isto mostra que os demais elétrons e posítrons, constituintes do aglomerado próton, estão neutralizados uns pelos outros. 33