Provavelmente, você deve ter visto um esquema didático de um átomo que possui um núcleo, onde existem partículas positivas e neutras, chamadas prótons e nêutrons, sendo orbitado (assim como o Sol é orbitado pela Terra e pelos outros planetas do sistema solar) por partículas negativas que chamamos de elétrons. Entretanto, essa é apenas uma representação, que não é totalmente capaz de descrever como realmente é o átomo.
Representação didática de um átomoFonte: Shutterstock
O grande problema aqui, é que é impossível, para o olho humano, “ver” um átomo. Nosso olho só consegue “enxergar” uma única coisa: fótons. Fótons são as partículas subatômicas presentes na luz e nosso olho é capaz de captar fótons que vibram em um intervalo de frequências específicas. Após a captação dessas partículas, o nosso cérebro interpreta essas vibrações como cores e formas presentes nas imagens que vemos. Ou seja, toda imagem que enxergamos é resultado da interpretação que nosso cérebro dá para o impacto de fótons em nossa retina.
Logo, se nosso olho é capaz de perceber apenas uma partícula, realmente “ver” um átomo, que é formado de outras partículas diferentes dos fótons, é físicamente e biologicamente impossível! É claro que, quando olhamos para outro objeto qualquer, como uma mesa, uma parede ou uma outra pessoa (que não feita de fótons), por exemplo, o que realmente é visto são os fótons que refletiram na superfície desses objetos e chegaram até nossos olhos. Já os átomos, que são pequenos demais, não conseguem refletir a luz visível nem com o auxílio do melhor microscópio imaginável e, por isso, não podem ser vistos.
A pergunta que fica é: se não conseguimos, de fato, ver um átomo, como podemos saber que nossas representações estão minimamente corretas? Primeiramente podemos entender que nossos sentidos, como a visão, são extremamente limitados, e muitas vezes nos enganam, no que se trata de compreender boa parte dos fenômenos naturais. E ainda, existem muitas outras características que definem os átomos e suas partículas, como massa e carga elétrica, por exemplo, para as quais nossos olhos já não seriam nada apropriados.
E ainda, os átomos podem até ser pequenos demais para refletir os fótons necessários para nossa visão, mas eles não são pequenos demais para refletir elétrons. Isto é, se fizermos incidir sobre átomos e moléculas, ao invés de um feixe de luz, um feixe de elétrons, e conseguirmos, de alguma forma, captar os elétrons refletidos, podemos ter uma boa noção do tamanho e do formato dos átomos.
Esse é o funcionamento dos microscópios eletrônicos, que são uma das melhores maneiras que temos, até o momento, para “enxergar” estruturas atômicas. Esse tipo de microscópio produz imagens a partir da captação dos elétrons refletidos. Sabendo a direção de onde os elétrons incidiram e para onde foram após a interação com os átomos, podemos ter uma boa noção do formato e da disposição dos átomos e moléculas.
Imagem de átomos e moléculas feita com microscópio eletrônico.Fonte: Cornell University
Evidentemente, o questionamento sempre pode continuar e se expandir para os próprios elétrons e estruturas subatômicas. Como poderemos criar uma imagem que consiga capturar algo tão pequeno e que se encontra em constante movimento. Mais uma vez, elétrons são partículas bem estabelecidas na Física. É possível medir sua massa e sua carga elétrica com uma boa precisão. Porém, para termos uma imagem, precisamos definir sua posição e sua velocidade, o que é contrário ao princípio da incerteza de Heisenberg.
Tal princípio afirma que não é possível medir, com alta precisão, a posição e a velocidade de partículas ao mesmo tempo. O que não quer dizer que as medidas feitas em laboratório não são precisas. A ideia aqui é que, quanto mais tentamos focalizar as medidas na posição de um elétron, menos saberemos sobre a sua velocidade e vice-versa. É como se o universo não quisesse nos deixar “enxergar” suas partículas mais fundamentais. Apesar disso, nós, seres humanos, somos insistentes, capazes de analisar as características e controlar partículas que sequer são possíveis de serem vistas. É interessante vermos que há alguma beleza nisso.
