Devemos a descoberta da radioactividade ao mau tempo. O físico francês Henri Becquerel estava tentando estudar a fluorescência, um fenômeno onde certos materiais brilham quando expostos à luz solar, mas dias nublados frustraram suas experiências e assim ele envolveu seus sais de urânio fluorescentes em tecido e os deixou em uma gaveta, junto com uma placa fotográfica e uma cruz de cobre. Este simples acidente serendipital, em 1896, revelou a existência da radioactividade, um fenómeno que abriu uma janela para o mundo subatómico e desencadeou a revolução nuclear.
Entendendo a radioatividade
Quando finalmente pegou os sais, Becquerel descobriu que uma imagem da cruz havia aparecido na placa fotográfica – mesmo que os sais não tivessem sido expostos à luz.
“Estou agora convencido de que os sais de urânio produzem radiação invisível, mesmo quando eles foram mantidos no escuro”, escreveu ele depois de conduzir mais experimentos.
A estudante de doutorado de Becquerel, Marie Curie, investigou o assunto com seu marido Pierre e eles perceberam que o efeito não tinha nada a ver com a fluorescência, ao invés disso descobriram que certos materiais emitem naturalmente um fluxo constante de energia. Cunharam o termo ‘radioatividade’ e também encontraram dois novos elementos radioativos: o polônio e o rádio. Por este trabalho profundo e emocionante, Becquerel e os Curies receberam o Prêmio Nobel de Física em 1903.
Físicos Ernest Rutherford e Frederick Soddy aprofundaram e descobriram que pequenas quantidades de matéria contêm enormes reservas de energia. Eles também perceberam que no processo de decaimento radioativo, um elemento pode se transformar em outro – um átomo de urânio pode se transformar (através de alguns passos intermediários) em um átomo de chumbo.
Ao redor do mundo, as pessoas assumiram que estes materiais milagrosamente energéticos poderiam ser bem aproveitados. Até os anos 20, muitos fabricantes de laxantes e pasta de dentes se orgulhavam de ter ligado seus produtos com tório radioativo, e as substâncias radioativas só foram proibidas em produtos de consumo nos EUA em 1938.
Como funciona a radioatividade?
Hoje temos um entendimento muito mais abrangente do que é radioatividade, como ela pode ser perigosa, e como podemos usá-la.
Aqui está um resumo básico: imagine um átomo, composto por uma nuvem de elétrons ao redor de um núcleo central onde partículas chamadas nêutrons e prótons são amontoadas juntas. Alguns arranjos de prótons e nêutrons são mais estáveis que outros; se houver muitos nêutrons em comparação com os prótons, o núcleo se torna instável e se desfaz. Esta decomposição libera radiação nuclear na forma de partículas alfa, partículas beta e radiação gama.
Uma partícula alfa carrega dois prótons e dois nêutrons, e como um elemento é definido pelo seu número de prótons, o átomo pai se torna um elemento totalmente novo quando uma partícula alfa é emitida. Na decadência beta, um nêutron se transforma em um próton e um elétron, e o elétron se desgasta, deixando um próton extra para trás e mais uma vez resultando em um átomo de um elemento diferente. Ao lado de qualquer uma das partículas acima, núcleos em decomposição também podem produzir raios gama: radiação electromagnética de alta energia.
Quais são os efeitos na saúde?
Como Becquerel e as Curies descobriram, a radioactividade é um fenómeno que ocorre naturalmente. Muitos minerais na Terra emitem um lento e constante gotejamento de radiação, o ar que respiramos contém gases radioactivos, e mesmo os alimentos e os nossos corpos contêm uma pequena percentagem de átomos radioactivos como o potássio-40 e o carbono-14. A Terra também recebe radiação do Sol e como raios cósmicos de alta energia. Estas fontes criam um nível natural, mas inevitável, de radiação de fundo. Muitas fontes artificiais acrescentam a isso, incluindo procedimentos médicos como raios X, detectores de fumaça, materiais de construção e combustíveis combustíveis.
Não somos geralmente prejudicados por fontes de fundo de baixo nível de radiação, pois a extensão do dano depende da duração e do nível de exposição. A radiação pode danificar a química interna do corpo, quebrando as ligações químicas em nossos tecidos, matando células e danificando o DNA, o que pode levar ao câncer. Em doses muito altas, a radiação pode causar doença e morte em poucas horas.
Aquecimento da energia nuclear
Os efeitos da radioactividade têm sido sentidos numa escala ainda maior com o derretimento das centrais nucleares ao longo da história. O processo radioativo da fissão tem sido aproveitado por várias décadas para produzir eletricidade: o núcleo de um átomo é dividido, criando pelo menos dois núcleos “filhos” e liberando energia como calor. O calor é usado para ferver água e criar vapor, girar uma turbina e gerar eletricidade. Infelizmente este não é um processo limpo – produz resíduos radioativos difíceis de eliminar com segurança e, em casos extremos, as reações podem ficar fora de controle, como o desastre desencadeado por um terremoto na usina nuclear de Fukushima Daiichi em 2011.
Um outro processo radioativo poderia proporcionar uma forma segura de gerar energia limpa: a fusão. Em contraste com a fissão, a fusão envolve a união de dois núcleos atômicos. Este processo também libera energia – é o processo exato que ocorre no Sol e outras estrelas – mas a fusão requer temperaturas e pressões extremamente altas, que são caras e difíceis de recriar na Terra.
Um longo caminho à frente
Becquerel morreu 12 anos após sua descoberta inicial aos 54 anos de idade, com queimaduras e cicatrizes prováveis do manuseio de materiais radioativos, e Marie Curie morreu várias décadas depois de leucemia. A radiação provavelmente estava matando lentamente Pierre Curie também, embora seja difícil saber, pois ele foi fatalmente atropelado por uma carruagem em 1906.
Hoje nossa maior compreensão da radioatividade nos permite usá-la com muito mais segurança. Os acidentes com materiais radioactivos diminuíram a frequência e produzem menos mortes devido a medidas de segurança rigorosas e a respostas de emergência minuciosas. No mais recente desastre nuclear em Fukushima, nenhuma morte resultou da exposição à radiação – mas ainda há um longo caminho a percorrer antes de podermos aproveitar com segurança o imenso poder bruto da radioatividade.