Walther Bothe Fatos


As contribuições mais notáveis do físico alemão Walther Bothe (1891-1957) foram a invenção do método de coincidência para o estudo de processos atômicos e nucleares individuais e a descoberta de uma radiação nuclear posteriormente identificada como emissão de nêutrons.<

Walther Bothe nasceu em 8 de janeiro de 1891, em Oranienburg, perto de Berlim. Ele foi para a Universidade de Berlim, onde, além da física e da matemática, fez um trabalho considerável em química. Ele foi aluno de Max Planck e escreveu sob a orientação de Planck sua tese de doutorado sobre a teoria molecular da refração, reflexão, dispersão e extinção.

Entendendo o Efeito Compton

Depois de servir como oficial na Primeira Guerra Mundial, Bothe retornou a Berlim, onde iniciou a pesquisa com o posto de Regierungsrat (conselheiro governamental) no Physikalisch-Technische Reichsanstalt, o equivalente alemão do National Bureau of Standards em Washington, D.C. Seu superior imediato foi Hans Geiger, diretor do laboratório de radioatividade e inventor do contador Geiger. A primeira pesquisa de Bothe no laboratório de Geiger foi sobre a dispersão única e múltipla de elétrons, para a qual ele desenvolveu fórmulas matemáticas abrangentes.

A contribuição mais crucial da Bothe para a compreensão do efeito Compton foi feita em colaboração com a Geiger. Seu trabalho foi baseado no método de coincidência desenvolvido pela Bothe para o uso de dois ou mais contadores Geiger. Quando um circuito de coincidência dos contadores Geiger foi acoplado a uma câmara de nuvens, tornou-se possível determinar os parâmetros de tempo dos caminhos de ionização visíveis na câmara de nuvens. Isto representou um avanço importante, e Bothe e Geiger o utilizaram com vantagem no debate que se seguiu à descoberta do efeito Compton.

Neutron Emissões

Em 1925 Geiger aceitou um convite para a Universidade de Kiel, e Bothe o sucedeu como diretor do laboratório de radioatividade do Reichsanstalt. Quatro anos depois, Bothe forneceu mais provas das enormes potencialidades de seu método de coincidência. Desta vez, não consistiu em estabelecer a ocorrência simultânea de dois fenômenos, mas no acompanhamento do movimento de uma única partícula em meio a um grande número de efeitos de ionização simultânea. Em tal base, Bothe demonstrou que o componente duro dos raios cósmicos não era a radiação gama, mas um fluxo de partículas, como prótons e núcleos de luz.

Simultâneamente, Bothe começou a estudar o bombardeio de elementos leves por partículas alfa. Ele descobriu que quando o boro foi atingido por partículas alfa, um isótopo de carbono foi formado com a emissão simultânea de um próton. Mais tarde ele observou resultados semelhantes com lítio, ferro, sódio, magnésio, alumínio e berílio. Nestes processos também ocorreram dois tipos de radiação, sendo que apenas um deles era isotrópico. O isotrópico consistia de raios gama de baixa energia. Muito mais elusivo foi o outro tipo de radiação, que Bothe e Becker investigaram mais de perto em seus experimentos com berílio exposto a partículas alfa de polônio. Dois anos depois, os Joliot-Curies mostraram que a radiação anisotrópica podia produzir prótons secundários, mas foi James Chadwick, algumas semanas depois, que mostrou que a radiação emitida pelo berílio, como observado originalmente por Bothe, consistia de nêutrons. Assim, Bothe desempenhou um papel fundamental na introdução da era da energia nuclear, para a qual o conhecimento e controle dos nêutrons são cruciais.

Instituto de Física

Em 1930 Bothe tornou-se professor de Física e diretor do Instituto de Física da Universidade de Giessen. Dois anos mais tarde, ele sucedeu na mesma função o Prêmio Nobel P. Lenard da Universidade de Heidelberg. Em 1934 tornou-se diretor do Instituto de Física no Instituto Kaiser Wilhelm de Pesquisa Médica em Heidelberg. Ele se propôs energicamente a melhorar as instalações de pesquisa do instituto. Primeiro ele instalou um gerador Van de Graaff, com o qual ele produziu, em colaboração com W. Gentner, a primeira evidência clara de isomerismo nuclear no curso do trabalho com bromo-80. Sua segunda maior realização no instituto foi a instalação de um ciclotron em 1943. Ele foi o único de seu tipo a permanecer operacional na Alemanha durante toda a guerra.

A parte daothe no projeto do urânio alemão consistiu no estudo da difusão de nêutrons, e ele se tornou o primeiro, com um artigo publicado em 1941, a delinear a chamada teoria do transporte de nêutrons. Esta e a derivação de Bothe do “fator de desvantagem” em conexão com a medição da densidade de nêutrons representaram as duas principais contribuições alemãs em tempo de guerra à teoria dos reatores nucleares. Bothe também desenvolveu idéias notáveis sobre a multiplicação de neutrões térmicos em urânio e sobre o efeito da divisão dos átomos de urânio na eficiência do reator.

Quando o Instituto Kaiser Wilhelm foi tomado pelos poderes de ocupação, ele assumiu a direção do Instituto de Física da Universidade de Heidelberg. Mais tarde ele atuou como diretor de ambos os institutos, mas finalmente ele confinou seu trabalho ao Instituto Kaiser Wilhelm, que foi renomeado Instituto de Física do Instituto Max Planck de Pesquisa Médica. Em 1954 ele recebeu o Prêmio Nobel de Física em reconhecimento a seu método de coincidência, que se mostrou uma ferramenta inestimável em física atômica, cósmica e nuclear. Ele também recebeu a Medalha Max Planck da Sociedade Física Alemã e a Grande Cruz de Mérito da República Federal da Alemanha, e tornou-se cavaleiro da Ordem do Mérito para a Ciência e as Artes. Ele morreu em 8 de fevereiro de 1957.

Leitura adicional sobre Walther Bothe

A história da física moderna como pano de fundo para o trabalho de Bothe é discutida em George Gamow’s often-anecdotal Biografia da Física (1961). J. Yarwood, Física Atômica (1958), contém um relato bem documentado e técnico das principais descobertas científicas de Bothe. Volume 3 de Nobel Lectures: Physics, 1942-1962 (1964), publicado pela Fundação Nobel, inclui uma biografia de Bothe, bem como sua palestra Nobel.


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