Chien-Shiung Wu: Física Nuclear

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Chien-Shiung Wu, a autoridade em decaimento beta
Chien-Shiung Wu foi um especialista em física nuclear, fazendo muitas contribuições significativas não
apenas para o campo, mas para a nossa compreensão do Universo.
Chien-Shiung Wu foi um físico chinês-americano que fez contribuições significativas para a física nuclear
e de partículas. A inequívoca experiência de Wu em decaimento beta durante a fissão, ou divisão, de
átomos fez dela uma figura de liderança em física durante meados do século XX, ao lado de nomes
conhecidos como Fermi, Einstein e Curie.
Ela não só forneceu insights importantes durante o Projeto Manhattan, mas depois forneceu evidências
fundamentais para a assimetria do Universo. “O trabalho que fez com que ela famosa mudasse a
compreensão dos cientistas sobre o Universo”, escreveu Jada Yuan, sua neta, em um ensaio para o The
Washington Post. “Isso inspirou inúmeras meninas e mulheres.”
Uma educação não convencional
Nascido em 29 de maio de 1912 em Liuhe, uma pequena cidade perto de Xangai, Wu era a filha de três
filhos. Sua mãe, Funhua Fan, era professora, e seu pai, Zhong-Yi Wu, um engenheiro. Eles eram
politicamente progressistas e acreditavam na igualdade de direitos para as mulheres e na educação das
meninas. Quando criança, ela frequentou uma escola que seus pais haviam fundado chamada Mingde
Women’s Vocational Contining School, a primeira escola primária da região a admitir e educar as
meninas.
https://www.washingtonpost.com/lifestyle/2021/12/13/chien-shiung-wu-biography-physics-grandmother/
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A escola de seu pai só podia levá-la tão longe, e foi ele quem a encorajou a continuar com a educação o
máximo que pudesse. Este não era um caminho convencional para uma mulher na China na época,
onde eles eram tradicionalmente relegados a papéis dentro da casa e da família.
Com o apoio de seu pai, ela partiu para um internato seletivo em Suzhou, a cerca de 80 km de casa, aos
10 anos. Não foi um momento fácil, mas seu pai lhe disse: “Ignore os obstáculos. Basta colocar a
cabeça para baixo e continuar andando para a frente”, um sentimento que ela levaria por toda a vida.
Descobertas de mudança do mundo foram feitas durante a década de 1920, impulsionadas pela teoria
da relatividade de Einstein – a física era um campo emocionante para fazer parte e a paixão de Wu foi
inflamada. Em 1930, ela completou o ensino médio e foi aceita na Universidade Nacional Central de
Nanjing, uma das instituições mais prestigiadas da China. Ela começou sua educação em matemática,
mas aparentemente foi tão inspirada por Marie Curie e o estudo da física que ela mudou seu curso,
graduando-se com uma licenciatura em física em 1934.
Depois disso, ela lecionou por um ano na Universidade Nacional de Chekiang, em Hangzhou, e mais
tarde começou a pesquisar em cristalografia de raios-X no laboratório de Jing-Wei Gu, professora da
Academia Sinica. Na época, a China não tinha nenhum programa de física de nível de pós-graduação e,
portanto, Gu a encorajou a se formar nos Estados Unidos.
Um amor pela física
Em 1936, partiu para os Estados Unidos. Os planos iniciais de Wu eram retornar à China depois de
obter seu diploma, mas com a invasão japonesa da China em 1937 e o caos da Segunda Guerra
Mundial, a guerra civil e a revolução, ela não poderia saber que seriam décadas antes de retornar. “Via
do barco foi a última vez que ela viu seus pais vivos”, escreveu sua neta Jada Yuan.
Suas vistas foram inicialmente definidas na Universidade de Michigan. No entanto, depois de uma visita
espontânea à Universidade da Califórnia em Berkeley, após sua travessia e chegada do Pacífico de um
mês na Costa Oeste, ela conheceu seu futuro supervisor, Ernest Lawrence, um físico nuclear que
ganharia o Prêmio Nobel de Física de 1939, bem como um colega estudante de pós-graduação chinês
chamado Luke Chia-Liu Yuan. Os dois a convenceram a ficar, e ela abandonou seus planos iniciais,
permanecendo na Califórnia.
Sob a supervisão de Lawrence, Wu explorou a física do decaimento radioativo e, após a descoberta da
fissão de urânio em 1938 por Otto Hahn e Fritz Strassmann, ela começou a estudar os produtos desse
processo. Seu trabalho centrou-se no decaimento beta – um processo radioativo no qual um elétron ou
um posttrono (um raio beta) e um neutrino são emitidos a partir de um núcleo atômico.
Ela trabalhou em estreita colaboração sobre o tema com o famoso físico italiano Emilio Segre, com sua
tese com foco em "Bremsstrahlung" (alemão para "radiação de quebra"), que é a radiação produzida
pelo lento súbito ou deflexão de partículas carregadas, como elétrons, por outra partícula, tipicamente
um núcleo atômico - xenônio no caso de Wu. A segunda parte de sua tese discutiu a produção de
isótopos radioativos de xenônio produzidos pela fissão nuclear de urânio.
Adaptar-se à vida na América foi um desafio, e Wu é dito ter perdido sua terra natal, especialmente sua
família. Com a eclosão da Segunda Guerra Mundial, a comunicação com sua família foi efetivamente
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cortada e por muitos anos ela não ouviu nada deles. Seguindo o conselho anterior de seu pai, ela se
jogou em seu trabalho.
“Unmoored, e, acredito, desesperada, ela se jogou em seu trabalho de laboratório, normalmente ficando
até as 4 da manhã”, escreveu sua neta, Jada. “Cada exame que ela fazia foi impulsionado pelo medo de
que, se ela falhasse, ela não teria para onde ir. Toda vez que ela passava, o que sempre foi, ela
celebrava em um restaurante chinês.
Wu era um trabalhador excepcionalmente duro, trabalhando longas horas e se aproximando de cada
experimento com detalhes exigentes. Um dos membros do seu comité de doutoramento, J. Robert
Oppenheimer ficou tão impressionado com seu trabalho e compreensão do tópico que ele a apelidou de
“a autoridade” sobre a decadência beta. Em 1940, ela completou seu Ph.D. e permaneceu na Berkley
por mais dois anos, construindo credibilidade como um dos principais especialistas no campo da física
nuclear.
O Projeto Manhattan
Wu não foi convidada a permanecer em Berkley de forma permanente - um golpe significativo para ela -
e ela teve dificuldade em garantir qualquer tipo de posição docente em uma universidade líder. Esta foi
uma triste realidade da discriminação enfrentada pelas mulheres na época, onde muitas universidades
de prestígio ainda as impediam de ocupar os cargos acadêmicos mais prestigiados.
Em 1942, Wu se casou com Yuan e em meio ao crescente sentimento anti-asiático na costa oeste como
resultado do ataque do Japão a Pearl Harbor, os dois se mudaram para Massachusetts, onde Yuan
havia sido oferecido um emprego nos Laboratórios RCA em Princeton, Nova Jersey. Wu conseguiu um
emprego ensinando física no Smith College, uma faculdade feminina em Northampton, Massachusetts.
Viver a mais de 300 km de distância significava que o casal recém-casado só podia se ver nos fins de
semana. Wu não estava feliz com sua posição atual – ela perdeu a pesquisa e estar no laboratório,
desabafando suas frustrações com Lawrence. Com a recomendação de Lawrence, ela recebeu ofertas
de várias instituições, eventualmente selecionando a Universidade de Princeton em 1943 para estar
mais perto de Yuan, tornando-se a primeira instrutora de física da escola.
Em 1944, Wu se juntou ao Projeto Manhattan – a iniciativa classificada em tempo de guerra que se
concentrou na construção da primeira bomba atômica – como parte dos Laboratórios Substitutos de
Todos os Materiais de Liga (SAM) na Universidade de Columbia.
A contribuição inicial de Wu concentrou-se no desenvolvimento de melhores detectores de radiação para
ajudar a apoiar o programa do projeto para o enriquecimento de urânio, que incluiu a melhoria dos
contadores Geiger. Mais tarde, ela foi convidada a avaliar um problema com o recém-construído reator
B, o primeiro reator nuclear de grande escala baseado em projetos experimentais de Enrico Fermi na
Universidade de Chicago, e um componente-chave do Projeto Manhattan. O objetivo do reator era
converter urânio natural em plutônio-239 para uso em armas.O problema era que a reação em cadeia auto-sustentável que estava sendo realizada no reator sempre
chegava a um ponto em que, depois de algumas horas, se esgotava. Diz-se que Segre se lembrou da
https://www.washingtonpost.com/lifestyle/2021/12/13/chien-shiung-wu-biography-physics-grandmother/
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tese de doutorado de Wu sobre os isótopos radioativos de xenônio e aconselhou Fermi a entrar em
contato com ela.
Wu foi capaz de confirmar que o xenônio, um produto da reação nuclear, foi de fato o culpado. Estava
causando a reação parado porque tinha uma propensão tão alta para capturar os nêutrons necessários
para mantê-lo em andamento e auto-sustentável. Ela tinha um manuscrito de seu trabalho de doutorado
detalhando essas descobertas, que ainda não havia sido publicada devido à corrida armamentista
internacional que ocorre em torno da fissão nuclear durante a Segunda Guerra Mundial.
Mais tarde, ela também contribuiu para o enriquecimento de minério de urânio, desenvolvendo um
processo através do qual o urânio poderia ser separado em seus isótopos, um meio crucial para produzir
quantidades grandes o suficiente para a primeira bomba atômica.
Como muitos físicos envolvidos no Projeto Manhatten, Wu se distanciou após a detonação das duas
bombas sobre Hiroshima e Nagasaki, matando entre 129.000 e 226.000 pessoas, a maioria dos quais
eram civis. Wu raramente falava publicamente sobre seus sentimentos ou envolvimento no projeto, mas
em uma reunião com o então presidente de Taiwan, Chiang Kai-shek, em 1962, ela o aconselhou a não
embarcar em um programa nuclear.
Um Nobel desnobamento
Após a guerra, Wu aceitou uma posição como pesquisadora associada na Universidade de Columbia,
onde permaneceria pelo resto de sua carreira, tornando-se a primeira professora de física feminina em
1952. Ela era a principal especialista mundial em decadência beta, e foi abordada por Tsung Dao Lee e
Chen Ning Yang, dois físicos teóricos que estavam trabalhando em uma teoria que durante a decadência
beta, a lei da paridade – que dois sistemas físicos, um dos quais é a imagem espelhada do outro, se
comportam da mesma maneira – não se aplicavam.
Eles precisavam de ajuda para provar sua teoria, e vieram a Wu para conceber uma série de
experimentos para fazer isso. Ela viajou entre seu laboratório na Columbia e no National Bureau of
Standards em Washington para realizar o “experimento Wu”, como viria a ser conhecido.
Usando o isótopo cobalto-60, uma forte fonte de decaimento beta, ela o resfriou para perto do zero
absoluto, diminuindo os átomos o suficiente para facilitar o rastreamento dos produtos de decaimento.
Ela forneceu evidências de que os átomos têm uma “handedness” ou uma preferência pela direção em
seu spin, provando assim que a paridade não se mantém em interações subatômicas fracas.
Durante seus experimentos, ela descobriu que mais elétrons eram emitidos de um dos pólos dos átomos
sobre outro, e o mesmo resultado foi obtido quando eles foram invertidos. Parecia que durante a
decadência beta, os átomos preferiam girar para a esquerda – o Universo, ao que parece, é um pouco
mais canhoto.
Os resultados foram surpreendentes e tiveram implicações duradouras em nossa compreensão do
Universo. No entanto, apenas Lee e Yang passaram a receber o Prêmio Nobel de Física de 1957 por
seu trabalho teórico, sem mencionar os experimentos cruciais de Wu. A importância desta prova em
conquistar o Prêmio Nobel foi destacada na revista Time naquele mesmo ano: “Nem Yang nem Lee são
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um homem experimental. Quando duas provas experimentais chegaram no início deste ano, a paridade
estava morta, e o Prêmio Nobel estava praticamente na bolsa.
Em 120 anos, apenas quatro mulheres ganharam o Prêmio Nobel de Física. Em um simpósio do MIT em
1964, Wu comentou: “Eu me pergunto se os minúsculos átomos e núcleos, ou os símbolos matemáticos,
ou as moléculas de DNA têm alguma preferência por tratamento masculino ou feminino”.
Apesar disso, Wu ganhou vários prêmios e elogios internacionais, incluindo os prêmios Comstock e Wolf
em física, e foi a primeira mulher eleita presidente da American Physical Society em 1975. Ao longo de
sua carreira, ela permaneceu uma forte defensora da igualdade de gênero, corrigindo qualquer um que a
chamasse pelo nome do marido e insistindo em salários iguais na Columbia.
Ela continuou com sua pesquisa até sua aposentadoria em 1980, e em 1997, ela morreu aos 84 anos
em Nova York. De acordo com seu pedido final, suas cinzas foram espalhadas no pátio da escola de
seus pais em sua aldeia natal de Liuhe - reunindo-se com o pai que ela tanto amava.
Ilustração de Kieran Schlegel-O’Brien
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