F�sica e Qu�mica no Nobel de 1926 premiaram comprova��o de estudo de Einstein

No início do século 20, antes da Primeira Guerra Mundial, os cientistas ainda se dividiam na discussão se átomos e moléculas tinham existência física. Sem a tecnologia dos tempos atuais, os dois termos eram apenas conceitos científicos que ajudavam em conclusões teóricas. Se um grupo acreditava que eram representações metafísicas, o outro achava que existiam como realidade química e física. Deste segundo grupo faziam parte os físicos Albert Einstein e Jean Baptiste Perrin e o químico Theodor Svedberg. Considerado um dos maiores cientistas da história, Einsten ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1921 pela descoberta da lei do efeito fotoelétrico, mas não conseguiu provar a existência de átomos e moléculas. O máximo a que chegou foi comprovar matematicamente, em 1905, o movimento browniano, sua teoria para explicar o movimento aleatório de pequenas partículas em um líquido. Ele dizia que tal movimento era causado por colisões entre essas partículas e as moléculas do líquido. A honra da confirmação física das partículas coube a Perrin e a Svedberg, em estudos diferentes, porém partindo, por coincidência, das análises do estudo de Einstein. Perrin sustentava que, se as moléculas fossem reais, as partículas misturadas a um líquido não deveriam afundar todas até o fundo, mas se distribuir por todo o líquido. Em 1908, ele conseguiu comprovar essa hipótese por meio de experimentos ao determinar o número de Avogadro, também teorizado por Einstein. Número de Avogadro é uma constante de proporcionalidade entre a quantidade de matéria (mol) e o número exato de entidades elementares (como átomos, moléculas ou íons) presentes no sistema. O experimento apresentou as evidências quantitativas da existência de átomos e moléculas, encerrando décadas de debates entre os cientistas. "O grande trabalho de Perrin foi a verificação e a comprovação disso. Atualmente existem os microscópicos eletrônicos. Na época dele, eram observações, medidas e anotações. Ele deve ter tido um exército de estudantes fazendo isso. Ele analisou os movimentos, fez os cálculos e chegou muito próximo do valor de Avogrado atual", diz Silvio Roberto de Azevedo Salinas, professor sênior de física do Instituto de Física da USP (Universidade de São Paulo). Com esse estudo, Perrin determinou o equilíbrio de sedimentação —um conceito usado até hoje em dia—, que é um estado termodinâmico em que a taxa de sedimentação de uma partícula (causada pela gravidade ou força centrífuga) se iguala à sua taxa de difusão na direção oposta. Quando esse balanço ocorre, o fluxo líquido de massa se anula. Isso cria um gradiente estável de concentração ao longo do recipiente que não muda com o tempo. Outro conceito estipulado por ele, que influenciou no Nobel, foi o da descontinuidade da matéria, uma propriedade geral que indica que toda matéria possui espaços vazios microscópicos. Mesmo que um objeto pareça sólido e inteiro por fora, ele é formado por partículas (como átomos e moléculas) separadas por intervalos de vazio, o que torna a sua estrutura descontínua. Esse conceito ajuda a entender por que a matéria pode ser comprimida e explica como substâncias se misturam (como o açúcar na água). Svedberg e sua ultracentrífuga Assim como Jean Perrin, o químico sueco Theodor Svedberg recebeu o Nobel em 1926 pelos estudos do movimento browniano em coloides, seguindo o estudo de Einstein. Coloides são agregados moleculares como leite, maionese, gel, espuma de sabão na água e sangue. Ele explicava que os movimentos brownianos se deviam a colisões entre partículas e moléculas. Para comprovar seus experimentos, ele criou a ultracentrífuga, um equipamento de altíssima velocidade usada para a separação de qualquer mistura, inclusive radioativa. Enquanto as centrífugas tradicionais operam de 3.000 a 30 mil rotações por minuto, as ultracentrífugas podem atingir 150 mil rotações por minuto. Isso permite separar as partículas de acordo com suas densidades, graças ao gradiente de pressão muito suave gerado pela alta velocidade de rotação e pela gravidade. Essa técnica é comumente empregada em bioquímica, biologia e biotecnologia para finalidades como a purificação de moléculas biológicas ao isolar amostras virais antes de pesquisas em virologia ou do desenvolvimento de vacinas. Com o equipamento, Svedberg sistematizou e tabelou a sedimentação, mostrando a relação da velocidade de centrifugação com o tamanho das partículas. Quanto menor a partícula, é preciso ter velocidade e estabilidade ainda maiores para a separação acontecer de forma homogênea. Atualmente, com o avanço da tecnologia, as ultracentrífugas possuem um sistema de detecção óptica que mostra o perfil de sedimentação de uma amostra em tempo real. O químico sueco também inventou a unidade de medida do coeficiente de sedimentação, que leva seu nome: Svedberg (símbolo S). Ela indica a velocidade com que uma determinada partícula ou macromolécula se deposita (sedimenta) no fundo de um tubo sob uma força centrífuga elevada. O valor em Svedberg não depende apenas da massa da partícula, mas também do seu formato e de como ela interage com o fluido (geralmente água a 20°C). Partículas maiores, mais densas ou mais compactas tendem a sedimentar mais rapidamente e possuem valores de S maiores. A ultracentrífuga fez com que Svedberg tivesse mais uma semelhaça com Albert Einstein, além do estudo do movimento browniano. "Einstein ganhou o Nobel pelo efeito fotoelétrico, que tem um pouco mais de aplicação prática, mas a grande contribuição dele foi a Teoria da Relatividade. O caso do Svedberg é parecido. Ele ganhou o prêmio pelo estudo do movimento randômico dos coloides, mas a principal contribuição dele, que é mais aplicada, é a ultracentrífuga", diz Guilherme Menegon Arantes, professor de bioquímica do Instituto de Química da USP.