Os elétrons são partículas subatômicas elementares com carga elétrica negativa e, com os prótons e nêutrons, são responsáveis por formar os átomos. Apesar de você não poder observá-los a olho nu, os elétrons são essenciais para toda a matéria ao nosso redor. Muitas pessoas já ouviram falar que a partícula subatômica gira por conta do seu 'spin', mas não é exatamente assim que as coisas funcionam.
Nos antigos estudos baseados na mecânica quântica, diversos pesquisadores afirmavam que os elétrons realmente giravam, mas nem todo mundo concordava com a hipótese. Até porque algumas observações e experimentos científicos apontavam o contrário: diziam que não era possível que os elétrons girassem — pelo menos não da maneira que pensamos sobre o que é girar.
Os cientistas explicam que existem algumas razões para pensar que o elétron pode girar, pois é uma partícula tão pequena que apresenta algumas características distintas. Por outro lado, também existem diversas explicações de por que um elétron não pode realmente girar em uma rotação comum como nós conhecemos; ele precisaria girar a uma velocidade superior à da luz para oferecer valores corretos de momento magnético e angular.
“As velocidades superluminais são evitadas porque a massa e a carga do elétron estão espalhadas por distâncias suficientemente grandes que nem a velocidade do fluxo de massa, nem a velocidade do fluxo de carga precisam exceder a velocidade da luz. A razão giromagnética do elétron é o dobro do valor esperado porque sua carga gira duas vezes mais rápido que sua massa”, descreve um estudo publicado sobre o tema.
Afinal, os elétrons podem girar ou não? Para explicar mais sobre o tema, reuni algumas informações de cientistas e de outros especialistas da área.
Elétrons giram ou é ilusão de ótica?
Os elétrons são partículas fundamentais que possibilitam o mundo que conhecemos, pois são responsáveis por diversos papéis essenciais, como a formação de átomos e moléculas. Por muito tempo, os cientistas pensaram que os elétrons giravam por conta do seu spin, uma propriedade que está ligada ao momento angular quântico dessa partícula elementar.
Apesar disso, o spin não representa uma rotação física do elétron, mas sim uma propriedade intrínseca que influencia o comportamento e as interações dos elétrons.
Um elétron é uma partícula pontual, ou seja, não tem largura, altura ou profundidade.Fonte: Getty Images
A maioria dos cientistas afirma que o spin dos elétrons pode ser entendido como uma propriedade que simula o efeito de rotação devido ao seu momento angular, semelhante ao que acontece com a rotação da Terra ao redor de seu eixo. Alguns físicos até podem acreditar que os elétrons estão girando, mas essa ideia não implica em uma rotação física.
Se isso fosse real, esse tipo de partícula deveria girar mais rápido do que a luz, e a física atual afirma que não é possível viajar mais rápido do que a velocidade da luz. Porém, é importante destacar que essa restrição não se aplica ao spin dos elétrons, pois eles são discutidos dentro do conceito de mecânica quântica.
O mundo quântico e o spin dos elétrons
Os primeiros cientistas da mecânica quântica realizaram diversos experimentos que sugeriram o giro dos elétrons, mas essa ideia era uma simplificação. A atual comunidade científica acredita que essas partículas fundamentais não giram de uma forma física como conhecemos. Em vez disso, o spin é uma propriedade quântica que não pode ser reproduzida como uma rotação física comum em experimentos.
Os elétrons não giram de verdade; o spin é uma propriedade quântica e não uma rotação física.Fonte: Getty Images
"Os filósofos tendem a ser atraídos por problemas que não foram resolvidos há muito tempo. Na mecânica quântica, temos maneiras de prever os resultados de experimentos que funcionam muito bem para os elétrons e levam em conta o spin, mas importantes questões fundamentais permanecem sem resposta: por que esses métodos funcionam e o que está acontecendo dentro de um átomo?", disse o professor assistente de filosofia do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), Chip Sebens.
Para Sebens, os elétrons não são apenas partículas que parecem girar, mas sim 'bolhas de carga' que giram fisicamente. Ele acredita que essa ideia pode ser explicada pela teoria quântica de campos, que sugere que os campos são mais fundamentais do que as partículas. Na física, as partículas e campos são conceitos essenciais, mas ainda há debate sobre qual deles é mais fundamental.
É importante destacar que essa área continua sendo amplamente estudada, e não há confirmações definitivas sobre o conceito de giro dos elétrons.
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