A Construção da Relatividade Especial e da Relatividade Geral e ...

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$(LOCALIZA\307\303O DE SALAS) - Universidade CatÃ³lica de BrasÃlia$

A constante K deve ser igual k = 1/ 2 segundo a relatividade especial. Experimentadores encontraram ( = 0 , 498 ± 0, 025) k . Este efeito foi chamado de efeito Doppler transversal, que era inaceitável em mecânica clássica. Outro caso de desvios espectrais ocorre nas chamadas estrelas binárias. Quando duas estrelas esta próximas, ambas são influenciadas pelo campo gravitacional de sua vizinha. O efeito é de uma órbita entorno do centro de massa, isso foi verificado no século XIX e analisado a partir dos desvios de freqüência de ambas as estrelas. Quando o movimento de uma das estrelas era de recessão a luz que saia desta sofria uma diminuição em sua freqüência devido ao efeito Doppler-relativístico, enquanto que a outra estrela orbitária em direção contrária a primeira e em sentido oposto, emitindo luz com um aumento na freqüência, pois essa estaria se aproximando do observador neste momento. 8.2 A massa variável dos elétrons Segundo a relatividade especial, todo corpo em translação em altas velocidades terá uma variação de sua massa inerte a um fator γ . Em 1915 Guye e Lavanchy fizeram experiências com elétrons em tubos Crookes de raios catódicos. Estes experimentadores estabeleceram uma diferença de potencial elétrico de 100.000 volts. A velocidade dos elétrons atingiu cerca de 165.000km/s, ou seja, mais da metade da velocidade da luz. Quando calcularam a razão entre a carga elétrica e as respectivas massas, perceberam que houve um aumento de 15% na massa inerte como afirma a relatividade especial. Em 1964 W. Bertazzi acelerou elétrons com uma diferença de potencial elétrico variando de 500.000 volts ate 15 milhões de volts, A variação das massas inertes chegaram até dez vezes a massa de repouso de um elétron. A essa diferença de potencial a velocidade dos elétrons segundo a mecânica clássica deveria ir de 1,41c ate 7,75c, enquanto que pela relatividade a velocidade desses elétrons deveria chegar ate 0.87c. E foi esta velocidade de 0,87c que foi observada. Um outro efeito relativístico é a transferência de massa inerte por meio de radiação. As reações nucleares mostram que os nucleons não conservam mesma massa inerte antes e depois de serem fissionado. É esta diferença de massa inercial que se transforma em energia nas usinas termonucleares. As variações nas energias de repouso de partículas são claramente observadas nos aceleradores de partículas sendo que as previsões relativísticas se confirmaram nestas usinas e laboratórios. 41
8.3 A relatividade e a mecânica quântica A teoria quântica começou a ser desenvolvida desde as experiências de Max Planck (1858-1947) no final do século XIX e ganhou grande impulso em 1905 com a explicação do efeito fotoelétrico por Albert Einstein. A natureza mostrou outro segredo quando as experiências demonstram que a luz é feita de quantidades discretas de energia e possuem um comportamento ondulatório-corpuscular. Desde as teorias de Joseph John Thomson (1856-1940) ate o modelo atômico proposto do Niels Bohr (1885-1962), a teoria atômica mostrou a organização eletrônica dentro dos átomos. Mas entre 1923 e 1924 Louis de Broglie (1892-1987) propôs uma nova hipótese, da qual a matéria também apresenta comportamento dual. Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (1887-1961) pouco tempo depois equacionou o átomo de hidrogênio baseado no comportamento ondulatório do elétron. o resultado foi surpreendente, pois explicou a razão pela qual a energia em um átomo deve ser quantizada e ainda previu novos fenômenos quânticos. Contudo experimentos realizados entre 1927 e 1933, mostraram que os elétrons em um átomo possuem um campo magnético intrínseco e que não havia explicação para isso. Foi, porém o jovem físico inglês Paul Andrien Maurice Dirac (1902-1984) que expandiu os conceitos da relatividade para a mecânica quântica usando-as nas equações de Schrödinger, Dirac encontrou automaticamente um novo número quântico e que apareceu automaticamente nas equações, e mais ainda previu um outro tipo de partículas que teriam carga elétrica oposta à do elétron, mas com mesma massa inerte. 8.4 As validações da relatividade geral O desvio da luz, proposto por Einstein em 1911 foi observado no eclipse solar de 1919 em Sobral Ceará. O valor encontrado para este desvio foi duas vezes maior do que o proposto por Einstein no principio da relatividade geral. Este fato ocorreu porque Einstein quando propôs o desvio da luz em um campo gravitico usou os cálculos clássicos para o campo gravitacional. Einstein em 1916 quando publicou a teoria da relatividade geral corrigiu estes cálculos e afirmou que os desvios dos raios luminosos provenientes de uma estrela 42
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