Feixe de Elétrons - Mensagem 10

Diálogos

Abril a Junho de 2000

Feixe de Elétrons

Recentemente o Léo surgiu, na thread "Teorias Realistas Atuais", ora transformada na sub-thread "Feixe de Elétrons", com uma dúvida deveras interessante, e que poderia ser resumida em: Como explicar o comportamento observado por um feixe de elétrons?

Este problema não é trivial a não ser pelo fato muito bem colocado pelo Belisário a lembrar que na prática muito pouco do que aqui estamos discutindo deixa de ter sentido pois qualquer efeito que, em teoria, poderia ser observado é praticamente desprezível. A colocação é importante pois enfatiza o cuidado que um teorizador deve tomar quando refere-se a dados observacionais. Em outras palavras: Não esperem encontrar na prática tudo aquilo o que uma teoria propõe sem antes verificar qual a esperança real, avaliada quantitativamente, do proposto acontecer. Por outro lado, não se deve desprezar também uma condição teórica relacionada a efeitos que, por este motivo, não acontecem naturalmente; principalmente se estiverem em jogo conclusões antagônicas, e/ou previsões diversas, admitidas e/ou propostas por teorias concorrentes; ou, ainda, se estiver em jogo, pura e simplesmente, a possibilidade da corroboração ou falseamento de uma teoria aceita como verdadeira.

Ipso facto

, vejamos: Um feixe de elétrons aparenta ser uma corrente elétrica, analisado sob o ponto de vista da teoria clássica de Maxwell. Digo clássica no sentido em que precede qualquer interpretação relativista e digo aparenta pois enxergo pelo menos duas diferenças fundamentais:

1) Uma de natureza constitutiva e independente do fator causa. Na corrente, propriamente dita, parece-me que os elétrons efetuam saltos de uma molécula a outra (creio que até mesmo em supercondutores, onde as possíveis "órbitas permitidas" estariam interligadas), com todas as suas consequências como, por exemplo, emissão de energia radiante. Por outro lado, a semelhança entre esta e o feixe de elétrons relaciona-se ao efeito resultante: transporte de elétrons (estou deixando de lado correntes de "cargas" positivas, para não complicar o processo sem necessidade).

2) Outra de natureza causal. O que promove a corrente, propriamente dita, é uma diferença de potencial. O que promove a existência do feixe é um possível lançamento de partículas, como aquele apontado pelo Léo: "Os elétrons obtidos, por exemplo, pelo efeito Edson num filamento aquecido e acelerados por um campo elétrico..." O que mantém a corrente também é a diferença de potencial, dissipada sob a forma de energia radiante, ao passo que, o que mantém o feixe é o lançamento contínuo, associado à inércia.

Não obstante tais diferenças, é tentadora a comparação entre os dois fenômenos à luz das possíveis teorias eletromagnéticas. Ainda mais se pensarmos no eletromagnetismo no sentido de teoria fenomenológica de campo. E, sob esse aspecto, as semelhanças são muito grandes podendo-se, com critério e ciente dos riscos associados à idealidade assumida, pensar-se na corrente elétrica como um feixe de elétrons. Aliás, não foi por outro motivo que, em mensagens anteriores, ao concluir por uma expectativa teórica relativa ao comportamento do feixe de elétrons, preocupei-me em chamar a atenção para os cuidados a serem tomados ao tentarmos generalizar a expectativa para a corrente elétrica, onde a lei de Ampère é absoluta, posto que verificada experimentalmente em inúmeras condições.

Ao pensarmos numa corrente elétrica de intensidade constante como sendo um feixe de partículas dotadas de "carga", as coisas complicam-se bastante para o lado da teoria eletromagnética clássica. Ou seja, se pensarmos apenas nos efeitos resultantes, como se as partículas estivessem livres, e sendo a corrente contínua, concluiremos que no referencial de uma das partículas todas as demais estarão em repouso. Mas esse repouso deve ser interpretado com muito cuidado pois as partículas estão num campo que, na idealização proposta, seria semelhante ao do estudo de um feixe de elétrons observado, por exemplo, ao saltarem do polo negativo de um condensador para o positivo. Caso contrário, no referencial considerado teríamos uma carga elétrica com as partículas dispostas na periferia do condutor, nunca em seu cerne. Como esperar disposições diversas em referenciais diversos?

Neste referencial privilegiado, e o privilégio consiste em observarmos as "cargas" em repouso, o campo responsável pela força eletromotriz deve ser diferente. Ou seja, se tentarmos materializar o campo original através de, por exemplo, suas linhas de força, perceberemos que neste referencial esta imagem estará em movimento. Ou seja, o privilégio conquistado não é tão grande pois trocamos um campo em "repouso" e bem conhecido por um "campo em movimento" e a ser devidamente explorado e/ou definido. Esta imagem é interressante pois demonstra que a relatividade, seja ela a clássica (de Galileu), seja a moderna (de Einstein), não pode em absoluto ser "jogada para escanteio", o que talvez pudesse ser feito no caso puro e simples de um feixe de elétrons lançado ao sabor da inércia.

Este assunto, analisado sob o ângulo histórico-epistemológico, já foi profusamente explorado. No momento estou quase sem livro algum de física em casa e, portanto, sou obrigado a recorrer apenas a minha memória. Lembro-me que o French, e este tenho a referência anotada (FRENCH, A. P.: Relatividad Especial, MIT Physics Course, Editorial Reverté S.A., Barcelona, 1978) trata do assunto muito bem. Se não me falha a memória ele comentava também a respeito de feixes de elétrons. A verdade é que assume-se como líquido e certo que o fenômeno somente pode ser explicado através de argumentos relativísticos modernos e não, pura e simplesmente, pela teoria eletromagnética clássica. Obviamente, estamos falando de teorias (eletromagnetismo clássico e relatividade moderna) que assumem o elétron como sendo uma carga elétrica, coisa com a qual já manifestei aqui minha opinião contrária. Acredito que ao estudarmos uma corrente elétrica constituída por elétrons não puntiformes, não-cargas elétricas tradicionais, dotados de giro clássico e a orientarem-se num campo efetivamente produzido por "informações eletromagnéticas em trânsito" e lançadas pelos agentes da f.e.m, possamos, ao aplicar as correções relativísticas da física clássica, chegarmos à explicação da realidade física experimental. E até mesmo (e por que não?), evoluir no sentido de fazer previsões e/ou propor hipóteses falseadoras a uma ou outra idéia (clássica e moderna), tais como os efeitos descritos pelo Antonio Queiroz e estranhados pelo Léo. Ou até mesmo, quem sabe, xecar as duas idéias através de experiências já efetuadas e com resultados ainda não devidamente valorizados (e isto existe em profusão).

Se houver interesse, estou à disposição para a troca de idéias aqui na ciencialist.