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As chapas que Lattes levou a 5.200 metros
Em 1947, aos 23 anos, o físico curitibano Cesar Lattes expôs chapas fotográficas no alto de Chacaltaya, na Bolívia, para caçar o méson pi.
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Chacaltaya, 1947: a caixa de chapas
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Aos 23 anos, o físico Cesar Lattes desembalou uma caixa de chapas fotográficas no alto de Chacaltaya, montanha boliviana a 5.200 metros de altitude, em 1947, e deixou o pacote exposto ao céu durante semanas.
Não havia laboratório na montanha. Havia uma estação meteorológica de paredes finas, vento de cortar, ar com metade do oxigênio de Curitiba e um físico recém-formado com material de fábrica inglesa de filme.
O alvo dele era invisível e não cabia em nenhum aparelho da época. Raio cósmico é partícula que chega do espaço e atravessa a atmosfera em velocidade altíssima; quanto mais alto o observador, menos ar a partícula precisou atravessar antes de chegar e mais dessas partículas batem no detector por hora.
Por isso a montanha. Chacaltaya ficava a poucas horas de La Paz, tinha estrada até quase o topo, tinha abrigo e ficava perto do equador, onde o campo magnético da Terra deixa passar mais partículas vindas de fora.
A chapa fotográfica que Lattes levou não era filme comum. Era emulsão nuclear, uma camada de gelatina carregada de sal de prata muito mais grossa que a de uma foto de família, feita para que uma partícula atravessando a gelatina deixasse um rastro de grãos escuros revelável depois no microscópio.
O ajuste que fez a chapa funcionar tinha saído da cabeça dele meses antes, em Bristol, na Inglaterra. Lattes pediu ao fabricante que aumentasse a proporção de bórax na emulsão, o que deixou a gelatina mais sensível e permitiu enxergar rastro de partícula lenta que antes sumia no fundo cinza.
Em Bristol o grupo já tinha visto o rastro raro que procurava, um traço que virava outro traço no meio do caminho. Eram dois eventos apenas, poucos demais para medir massa, tempo de vida ou qualquer número que sustentasse um artigo de peso.
Chacaltaya resolveu o problema de amostra. As chapas expostas na montanha voltaram para a Inglaterra com dezenas desses rastros, e com dezenas de casos a equipe pôde comparar comprimento de traço, densidade de grão e ângulo de desvio.
O nome da partícula que aparecia ali é méson pi, ou píon, o mensageiro da força que gruda prótons e nêutrons dentro do núcleo do átomo. Um físico japonês, Hideki Yukawa, tinha previsto a existência dela em 1935 no papel, e ninguém tinha conseguido flagrá-la na natureza até aquele ano.
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I A Vida de Hoje
O menino de Curitiba que escolheu o raio cósmico
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Cesar Mansueto Giulio Lattes nasceu em Curitiba em 11 de julho de 1924, filho de imigrantes italianos que tinham chegado ao Paraná pouco antes. A família se mudou para São Paulo na infância dele, e foi lá que fez o ginásio, no Dante Alighieri.
Ele entrou na Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da Universidade de São Paulo em 1941, aos 17 anos, para estudar física e matemática. A faculdade tinha sido criada havia menos de dez anos e funcionava com professores europeus contratados pelo governo paulista.
Um desses professores era o italiano Giuseppe Occhialini, físico experimental que já tinha trabalhado em Cambridge e que ensinava aos alunos de São Paulo a técnica de detectar partícula por rastro. O encontro com ele decidiu o caminho de Lattes.
Outro era Gleb Wataghin, ucraniano formado na Itália, que tinha montado em São Paulo um grupo dedicado a raio cósmico e que levava os alunos para medir partícula no alto da serra e dentro de túnel. Lattes se formou em 1943 e ficou na universidade como assistente.
O Brasil daquele momento não tinha acelerador de partícula, não tinha reator e não tinha verba para comprar equipamento caro. O que existia de sobra era montanha alta e céu aberto, e o grupo de São Paulo transformou a limitação em método: estudar o que o céu mandava de graça.
Lattes publicou os primeiros trabalhos ainda em São Paulo, sobre chuveiro de partícula, o nome que os físicos dão à cascata de partículas que um raio cósmico produz ao bater nos átomos do ar. Aos 22 anos ele já tinha artigo em revista internacional e nenhum equipamento próprio.
Em 1946 Occhialini foi para a Universidade de Bristol, na Inglaterra, trabalhar no laboratório de Cecil Powell, que desenvolvia o método da emulsão nuclear. Occhialini abriu caminho para o brasileiro, e Lattes desembarcou em Bristol no começo de 1947.
O laboratório de Powell tinha um método e um problema. O método era revelar chapas grossas e ler o rastro no microscópio, uma por uma, com equipe de moças treinadas passando o dia debruçadas na ocular. O problema era que a emulsão perdia o rastro de partícula que andava devagar.
Lattes atacou o problema pelo lado químico. Ele calculou que aumentar a quantidade de bórax na gelatina elevaria o número de átomos disponíveis para a partícula colidir e escurecer o grão de prata, e convenceu o fabricante Ilford a produzir a chapa com essa mistura.
A ideia funcionou na primeira leva. A chapa nova mostrava rastro contínuo de partícula lenta, com grão denso o suficiente para medir alcance, e alcance medido permitia calcular massa, que é exatamente o número que faltava para dizer que partícula era aquela.
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II O Momento que Virou
1947, a montanha boliviana e a chapa revelada
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As primeiras chapas com a emulsão reforçada foram expostas em Pic du Midi, observatório francês nos Pirineus, a cerca de 2.900 metros. Foi dali que saíram os dois rastros duplos que o grupo publicou na Nature em maio de 1947, assinados por Lattes, Hugh Muirhead, Occhialini e Powell.
O rastro tinha um formato que ninguém explicava com uma partícula só. Um traço chegava, parava, e de onde ele parava saía outro traço, em outra direção, com outra densidade de grão. A leitura mais simples é que a partícula que chegou virou outra partícula ao parar.
Dois casos não sustentam conclusão nenhuma. Qualquer leitor de revista científica poderia atribuir o par de rastros a acaso na leitura do microscópio ou a defeito da gelatina, e o grupo precisava de dezenas de eventos para afastar a dúvida.
Lattes calculou que a resposta estava na altitude. Cada quilômetro a mais de altura reduz a espessura de ar acima da chapa e multiplica a contagem de partículas por hora de exposição, e ele foi atrás do lugar mais alto do mundo com estrada, abrigo e permissão de acesso.
Chacaltaya reunia as três coisas. O laboratório de física da Universidade Maior de San Andrés, em La Paz, mantinha uma estação na montanha a 5.200 metros, e Lattes viajou para a Bolívia em 1947 com as chapas de emulsão reforçada na bagagem.
Ele deixou o pacote exposto e desceu. Chapa de emulsão nuclear não tem botão nem registro de hora: ela fica ali acumulando rastro enquanto o céu trabalha, e quem expõe só descobre o que pegou depois de revelar, semanas ou meses mais tarde, do outro lado do oceano.
O material voltou para Bristol e foi para o microscópio. As chapas de Chacaltaya trouxeram muito mais rastros duplos que as dos Pirineus, e com essa quantidade a equipe pôde medir o alcance de cada traço e comparar as duas partículas do par.
O artigo saiu na Nature em outubro de 1947, assinado por Lattes, Occhialini e Powell, com a conclusão que o grupo não podia escrever em maio: a partícula que chega é mais pesada que a partícula que sai, e as duas são coisas diferentes, com a mais pesada decaindo na mais leve.
A mais pesada é o méson pi, a partícula da força nuclear que Yukawa tinha previsto em 1935. A mais leve é o múon, um primo pesado do elétron que não sente a força nuclear e que vinha sendo confundido com o píon desde a década anterior.
Em fevereiro de 1948 Lattes fechou a prova do outro lado. Ele foi para Berkeley, na Califórnia, trabalhar com Eugene Gardner no cíclotron de 184 polegadas, e os dois produziram méson pi artificialmente, bombardeando carbono com partícula alfa e revelando o rastro na mesma emulsão com bórax.
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