César Lattes e as técnicas de produção e detecção de mésons: a prática científica como objeto histórico

O objetivo deste artigo é apresentar as pesquisas do físico brasileiro César Lattes que, na década de 1940, o levaram a produzir, capturar e identificar os mésons pi e mi. Através do uso de documentos primários inéditos, como os programas das disciplinas que cursou e os cadernos do Lawrence Radiation Laboratory, depositados em arquivos no Brasil e nos Estados Unidos, analisamos as habilidades experimentais que ele adquiriu e aperfeiçoou, combinando instrumentos disponíveis em diferentes instituições e testando previsões teóricas que começavam a circular. Deste modo, tomamos a prática científica de Lattes como objeto histórico, salientando suas estratégias de detecção, que condicionaram a escolha de laboratórios para desenvolver suas pesquisas.

Palavras-chave
César Lattes; Práticas científicas; Raios cósmicos; Aceleradores de partículas; História da Física no Brasil

Autoria

Heráclio Tavares ^* *Endereço de correspondência: heraclio.tavares@gmail.com

Universidade de São Paulo, Instituto de Física, São Paulo, SP, Brasil.Universidade de São PauloBrasilSão Paulo, SP, BrasilUniversidade de São Paulo, Instituto de Física, São Paulo, SP, Brasil.

https://orcid.org/0000-0001-6907-5957

Ivã Gurgel

https://orcid.org/0000-0003-4968-6907

Antonio A. P. Videira

Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.Universidade do Estado do Rio de JaneiroBrasilRio de Janeiro, RJ, BrasilUniversidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

https://orcid.org/0000-0003-4369-9221

*Endereço de correspondência:
heraclio.tavares@gmail.com

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Figura 1
Desenho da vista exterior do Lawrence Radiation Laboratory , da Universidade de Berkeley, feito por Eugene Gardner [¹³13. E. Gardner, Lawrence Radiation Laboratory (Research and Development Records and Administrative Files of Eugene Gardner, National Archives and Records Administration, San Bruno), pasta 30, caixa 2.].

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Figura 2
Detalhes dos planos de trabalho de César Lattes contidos em seu pedido de bolsa à Fundação Rockefeller para ser utilizada no ano de 1948. Data indicada de preenchimento, 16 de setembro de 1946. Data indicada de submissão, 03 de janeiro de 1947 [⁶⁴64. Personal History and application for a fellowship (Rockefeller Archive Center, Sleepy Hollow, 1946), número localizador 244, caixa 81, pasta 1541.].

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Figura 3
Arranjo do aparato sugerido por E. McMillan, desenhado por E. Gardner, para tentar capturar mésons. 13 de outubro de 1947 [⁸²82. [Arranjo do aparato sugerido por E. McMillan, desenhado por E. Gardner, para tentar capturar mésons] (Logbooks of Meson detection experiments by Gardner Research Group, National Archives and Records Administration, San Bruno, 1947), caixa 5, livro 9, página 120.].

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Figura 4
Experimento para tentar produzir e capturar mésons, sugerido por Ernest Lawrence. À direita, detalhe do compartimento de chumbo com as emulsões e o alvo de carbono em seu interior. Registro feito em 02 de novembro de 1947 [⁸⁵85. [Experimento sugerido por Ernest Lawrence] (Logbooks of Meson detection experiments by Gardner Research Group, National Archives and Records Administration, San Bruno, 1947), caixa 5, livro 09, página 221.].

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Figura 5
Primeiro registro feito por César Lattes nos cadernos do Lawrence Radiation Laboratory, contendo lista de placas de emulsões tipos B1 e C2, e parte dos procedimentos adotados para suas revelações. Registro feito em 14 de fevereiro de 1948 ^{(97, p. 7)}97. Caderno de Berkeley (Arquivo Central do Sistema de Arquivos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas), volume 15..

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Figura 6
Registro feito por César Lattes das primeiras observações de traços provocados por mésons negativos em emulsões nucleares no Lawrence Radiation Laboratory . Contém as coordenadas de suas localizações e suas energias estimadas ^{(97, p. 12)}97. Caderno de Berkeley (Arquivo Central do Sistema de Arquivos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas), volume 15..

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Figura 7
Inscrição da observação de traços de dois mésons negativos e o registro de que um terceiro traço visto poderia ter sido feito por um próton ^{(97, p. 13)}97. Caderno de Berkeley (Arquivo Central do Sistema de Arquivos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas), volume 15..

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Figura 8
Registros nos diagramas de alvo das coordenadas dos traços dos mésons negativos encontrados na emulsão tipo C2, em 21 de fevereiro de 1948, por César Lattes ^{(97, p. 15)}97. Caderno de Berkeley (Arquivo Central do Sistema de Arquivos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas), volume 15..

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Figura 9
Buscas por mésons positivos com os detalhes dos arranjos das exposições e os números e respectivos tipos de emulsões utilizadas. Entradas na cor vermelha indicam que estas buscas não obtiveram sucesso [¹⁰²102. Buscas frustradas por mésons positivos (Logbooks of Meson detection experiments by Gardner Research Group, National Archives and Records Administration, San Bruno), caixa 7, livro 12, página 27 e 31.].

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Figura 10
Arranjo para captura de mésons positivos que apresentou os melhores resultados. Detalhe nas iniciais do nome de quem sugeriu o arranjo. CMGL correspondem a Cesare Mansueto Giulio Lattes. Em 03 de abril de 1948 [¹⁰⁴104. Look for positive mesons suggested by CMGL (Logbooks of Meson detection experiments by Gardner Research Group, National Archives and Records Administration, San Bruno, 1948), caixa 7, livro 12, página 154.].

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Figura 1 Desenho da vista exterior do Lawrence Radiation Laboratory , da Universidade de Berkeley, feito por Eugene Gardner [¹³13. E. Gardner, Lawrence Radiation Laboratory (Research and Development Records and Administrative Files of Eugene Gardner, National Archives and Records Administration, San Bruno), pasta 30, caixa 2.].

Figura 2 Detalhes dos planos de trabalho de César Lattes contidos em seu pedido de bolsa à Fundação Rockefeller para ser utilizada no ano de 1948. Data indicada de preenchimento, 16 de setembro de 1946. Data indicada de submissão, 03 de janeiro de 1947 [⁶⁴64. Personal History and application for a fellowship (Rockefeller Archive Center, Sleepy Hollow, 1946), número localizador 244, caixa 81, pasta 1541.].

Figura 3 Arranjo do aparato sugerido por E. McMillan, desenhado por E. Gardner, para tentar capturar mésons. 13 de outubro de 1947 [⁸²82. [Arranjo do aparato sugerido por E. McMillan, desenhado por E. Gardner, para tentar capturar mésons] (Logbooks of Meson detection experiments by Gardner Research Group, National Archives and Records Administration, San Bruno, 1947), caixa 5, livro 9, página 120.].

Figura 4 Experimento para tentar produzir e capturar mésons, sugerido por Ernest Lawrence. À direita, detalhe do compartimento de chumbo com as emulsões e o alvo de carbono em seu interior. Registro feito em 02 de novembro de 1947 [⁸⁵85. [Experimento sugerido por Ernest Lawrence] (Logbooks of Meson detection experiments by Gardner Research Group, National Archives and Records Administration, San Bruno, 1947), caixa 5, livro 09, página 221.].

Figura 5 Primeiro registro feito por César Lattes nos cadernos do Lawrence Radiation Laboratory, contendo lista de placas de emulsões tipos B1 e C2, e parte dos procedimentos adotados para suas revelações. Registro feito em 14 de fevereiro de 1948 ^{(97, p. 7)}97. Caderno de Berkeley (Arquivo Central do Sistema de Arquivos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas), volume 15..

Figura 6 Registro feito por César Lattes das primeiras observações de traços provocados por mésons negativos em emulsões nucleares no Lawrence Radiation Laboratory . Contém as coordenadas de suas localizações e suas energias estimadas ^{(97, p. 12)}97. Caderno de Berkeley (Arquivo Central do Sistema de Arquivos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas), volume 15..

Figura 7 Inscrição da observação de traços de dois mésons negativos e o registro de que um terceiro traço visto poderia ter sido feito por um próton ^{(97, p. 13)}97. Caderno de Berkeley (Arquivo Central do Sistema de Arquivos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas), volume 15..

Figura 8 Registros nos diagramas de alvo das coordenadas dos traços dos mésons negativos encontrados na emulsão tipo C2, em 21 de fevereiro de 1948, por César Lattes ^{(97, p. 15)}97. Caderno de Berkeley (Arquivo Central do Sistema de Arquivos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas), volume 15..

Figura 9 Buscas por mésons positivos com os detalhes dos arranjos das exposições e os números e respectivos tipos de emulsões utilizadas. Entradas na cor vermelha indicam que estas buscas não obtiveram sucesso [¹⁰²102. Buscas frustradas por mésons positivos (Logbooks of Meson detection experiments by Gardner Research Group, National Archives and Records Administration, San Bruno), caixa 7, livro 12, página 27 e 31.].

Figura 10 Arranjo para captura de mésons positivos que apresentou os melhores resultados. Detalhe nas iniciais do nome de quem sugeriu o arranjo. CMGL correspondem a Cesare Mansueto Giulio Lattes. Em 03 de abril de 1948 [¹⁰⁴104. Look for positive mesons suggested by CMGL (Logbooks of Meson detection experiments by Gardner Research Group, National Archives and Records Administration, San Bruno, 1948), caixa 7, livro 12, página 154.].

B_{5}^{11} + H_{1}^{2} \to C_{6}^{12} + n_{0}

n_{0}^{1} + B_{5}^{10} \to {He}_{2}^{4} + {He}_{2}^{4} + H_{1}^{3}

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