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Stern-Gerlach

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EXPERIMENTO DE STERN-GERLACH: A descoberta do spin do elétron
Leonardo Pereira de Sousa[1: Acadêmico do curso de Licenciatura em Física no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (IFMA) – Campus Imperatriz. E-mail: leonardops123@hotmail.com.]
RESUMO
Esse artigo tem como objetivo apresentar o experimento de Stern-Gerlach e como esse experimento possibilitou a descoberta do spin do elétron, fazendo um apanhado histórico dos avanços da física quântica desde os primeiros indícios de interesse nesse ramo. O trabalho tem como estudo a biografia dos desenvolvedores do experimento e como as ciências e teorias quânticas se encontravam na época, um período pós primeira guerra onde a Alemanha (local onde o experimento foi elaborado e executado) se encontrava com a economia bastante afetada. A metodologia abordada foi pesquisa bibliográfica, pois fundamenta-se em leituras das mais diferentes fontes referentes ao tema do artigo. Esse trabalho também apresenta uma abordagem clássica sobre o experimento e outra abordagem quântica, onde é observado divergências entre a teoria e o experimento.
Palavras-chave: Stern-Gerlach. Descoberta do Spin. Evolução da Física Quântica.
1 INTRODUÇÃO
O presente artigo busca mostrar como se deu o experimento de Stern-Gerlach e como essa experiência, que buscava mostrar a quantização da orientação espacial dos átomos, foi de suma importância para um complemento da teoria quântica da época e possibilitou a descoberta do spin do elétron. Apresenta também a evolução das teorias sobre o mundo quântico, buscando desde os primeiros indícios do surgimento dessas ideias com os gregos até as ideias sobre o mundo quânticas que se conhecia na época. 
A metodologia empregada nesse trabalho se sustenta na técnica de pesquisas bibliográficas, pois a sua fundamentação deriva de fontes secundarias e confiáveis como: livros, artigos, documentos monográficos e sites confiáveis.
O restante do artigo está organizado da seguinte forma: a Seção 2, PANORAM HISTÓRICO, apresenta um apanhado histórico sobrea evolução das ideias sobre o mundo quântico, mostrando que a ciência evolui de forma linear, a partir de estudos anteriores. As Seções 3 e 4, OTTO STERN e WALTHER GERLACH, traz uma biografia sobre os físicos alemães que elaboraram e executaram o experimento que possui o foco principal nesse artigo. A Seção 5, EXPERIMENTO DE STERN-GERLACH, mostra como foi feito o experimento que possibilitou a descoberta do spin do elétron, nela possui uma subseção, Analise Clássica e Quântica, onde é feito um estudo a partir da física clássica e das teorias quânticas que eram vigentes na época. A seção 6, A DESCOBERTA DO SPIN DO ELETRON, apresenta como o experimento de Stern-Gerlach foi utilizado para possibilitar o descobrimento do spin do elétron. Por fim, a Seção 7, CONSIDERAÇÕES FINAIS, exibe as considerações do autor acerca do trabalho realizado encerrando o artigo seguido por uma apresentação em língua vernácula e concluindo com as REFERÊNCIAS que fundamentaram o trabalho apresentado.
Espera-se com esse trabalho colaborar com os estudos sobre a física quântica dando oportunidade para a abertura de novos estudos sobre o tema que se encontra muito vasto e servir também de incentivo para acadêmicos da área de física continuarem com seus estudos.
2 PANORAMA HISTÓRICO
Desde a antiguidade o interesse pelo estudo da matéria e do que é constituída já era de notável expressão, os gregos a partir de questionamentos sobre natureza lançaram a ideia do átomo, onde, para Demócrito essa seria indivisível e constituiria a matéria e tudo na natureza seria explicado pelo movimento do átomo. Posteriormente Epicuro, impulsionado por objetivos parecidos, criou um hedonismo fundamentado na ética da simplicidade, onde ele e seus alunos se reuniam para discutir sobre diversos assuntos, para ele, a alma era composta de átomos, e, quando ela morria, os átomos se dispersavam e iriam compor outra matéria.
O atomismo chegou aos ouvidos de Platão, e de seu aluno Aristóteles, o atomismo os contradizia, e eles o repudiaram veementemente, seguiu-se a idade média, e o domínio da igreja católica, o atomismo contradizia também os ensinamentos cristãos, e assim ele permaneceu esquecido durante séculos. Mas então houve a renascença, e a ciência começou a decolar, e os estudiosos começaram a pesquisar os gases, o ar é invisível, mas se pode senti-lo, naturalmente, o ar era composto por alguma coisa, mas apenas quando os químicos começaram a relacionar matéria e substancias o atomismo foi resgatado. A partir das leis ponderais, John Dalton propôs novamente, a constituição da matéria como algo composto por pequenas partículas indivisíveis, os átomos, segundo Dalton, não eram criados, nem destruídos, eles formavam a matéria por meio de uma atração mutua.
O modelo que Dalton propôs foi de uma esfera maciça e os átomos de um mesmo elemento eram idênticos em sua forma, tamanho e massa, a massa dos átomos compostos era formada pela soma dos diferentes átomos simples. Em seguida, com a utilização das chamadas ampolas de Crookes e dos raios anódicos, Joseph John Thompson observou-se que raios se desviavam em direção contraria aos raios catódicos, especulava-se a existência de uma nova partícula subatômica, o elétron. Explicando tais resultados Joseph John Thompson propôs o modelo do pudim de passas, aonde os elétrons eram fincados em uma esfera maciça e positiva.
Em 1896 Henri Becquerel descobriu a radioatividade no mineral Blenda Resinosa, por influência de Becquerel, Marie Curie e seu marido, Pierre, começam experimentos para isolar os componentes radioativos do mineral, posteriormente Ernest Rutherford revela três tipos de radiação: alfa(α), beta(β) e gama(γ). Em 1910 Ernest Rutherford realizou um experimento que contedstava o modelo atômico de Thomson. Um feixe de partículas α emitidas pelo mineral polônio atravessava uma fina lamina de ouro, a maioria das partículas α atravessa a lamina sem desvios, mas algumas partículas tinham grandes ângulos de desvios, e outras até mesmo voltavam. Rutherford explicou que a maior parte da massa do átomo estaria concentrada em seu núcleo, e que a maior parte do tamanho do átomo era espaço vazio, que seria onde os elétrons orbitariam, as partículas alfa que chegavam ao seu destino em linha reta atravessavam a eletrosfera, as partículas que se desviavam ou voltavam haviam entrado em colisão com o núcleo do átomo.
Porém, Rutherford propunha que o núcleo do átomo era totalmente positivo, mas como era isso possível sem que o átomo entrasse em colapso? Em 1932 James Chadwick observou que o núcleo do berílio (Be) radioativo emitia partículas sem carga elétrica e com massa igual à dos prótons (+). Chamou-as de nêutrons. Surgia então, a terceira partícula subatômica, os nêutrons isolam os prótons, evitando suas repulsões.
O átomo de Rutherford tinha falhas, 	conforme girava em torno do núcleo, o elétron emitia energia, de acordo com a física clássica, essa energia teria de ser dissipada, e a velocidade do elétron teria de diminuir, então o elétron acabaria se chocando com o núcleo, se dirigindo em movimentos espiralados em sua direção. Niels Bohr deu continuidade ao trabalho de Rutherford, ele queria explicar os erros do modelo anterior, em 1913 ele propôs um novo comportamento para o eletro utilizando a teoria de Max Planck admitiu-se que a energia emitida não era continua, mas que vinha em pacotes, denominados quantums de energia. Bohr propunha o modelo planetário para o átomo, mas postula que apenas algumas orbitas (circulares e coplanares) são permitidas aos elétrons, a saber, aquelas nas quais o momento angular L do elétron e um múltiplo inteiro da constante de Planck h (L = nh=2_, n = 1, 2, 3,...) (GOMES E PIETROCOLA, v.3, 2011, p.4). Todos os modelos atômicos citados e o modelo de Schrodinger se encontram no ANEXO A desse artigo.
A partir daí Bohr e outros cientistas buscaram descrever corretamente o espectro do átomo de hidrogênio. Desde 1891 com os trabalhos
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