Há um ano comemorávamos o centésimo aniversário do descobrimento dos raios-X por Wilhelm Röntgen. Hoje, estamos comemorando o centenário do descobrimento da radioatividade por Henri Becquerel, que foi uma conseqüência do descobrimento dos raios-X. Ambos descobrimentos foram realizados por físicos, mas suas repercussões difundiram-se além do âmbito da Física para outras áreas das atividades humanas, especialmente na área médica; no entanto, a importância de sua contribuição relativa à medicina e a outros campos difere substancialmente. Embora a radioatividade tenha encontrado grande variedade de aplicações médicas, sua importâcia é modesta quando comparada com as mudanças fundamentais que seu descobrimento despertou para nossa compreensão da estrutura da matéria, desde o átomo até o universo; mais ainda, modificou profundamente nossa disposição coletiva: deixou de ser um presente para a humanidade para se transformar no seu pior castigo. Isto se reflete na imagem que o público em geral tem de ambos descobrimentos. Pergunte a uma pessoa na rua sobre os raios-X e imediatamente os associará à medicina. Nos países desenvolvidos cada indivíduo é diagnosticado através de exame de raios-X, pelo menos uma vez em sua vida. Pergunte-lhe sobre a radioatividade e responderá que é algo que tem a ver com a bomba atômica e Chernobyl.

Minha palestra reflexionará extensamente sobre esta valorização relativa, e começarei com o que ocorreu há mais de 100 anos. O descobrimento de Becquerel está diretamente relacionado com o descobrimento dos raios-X. Henri Becquerel, que morreu quando eu nasci; em Paris, ele estava estudando os efeitos da exposição dos raios X sobre vários materiais fosforescentes e observou surpreso que algumas substâncias - principalmente compostos de urânio - emitiam espontaneamente uma radiação de natureza similar aos raios X. Este descobrimento lhe proporcionou o Prêmio Nobel de Física. Salvo um acontecimento mais anedótico (sofreu queimaduras depois de levar uma pequena quantidade de rádio no bolso de seu casaco), Becquerel parece-me não ter contribuído com muito mais à ciência da aplicação prática da radioatividade.

O primeiro trabalho, realmente importante, em radioatividade foi realizado pouco depois por Maria Skolodwska, mais conhecida como Marie Curie, sobrenome do seu marido Pierre Curie, com quem havia se casado poucos meses antes do descobrimento de Becquerel. Neste ponto quero trazer uma pequena lembrança: na programação deste Congresso minha palestra está incluída na seção "História" e lembrem o que se diz dos historiadores - "Deus pode fazer qualquer coisa exceto trocar o passado: mas, os historiadores sim, eles podem fazer isto!". Eu não sou um historiador, mas minha palestra poderá ser um pouco parcial; refletirei tanto meus pontos de vista como minha experiência pessoal. Além disso, minha própria vida transcorreu, em boa parte, durante o período do qual hoje nos ocupamos; vivi um 87% do mesmo. Em particular, devo declarar interesse especial por Marie Curie.

Durante minha infância em Varsóvia vivia na mesma rua em que ela viveu 40 anos atrás; realizei meu primeiro trabalho de investigação científica no laboratório do qual ela era diretora honorária e a conheci pessoalmente em 1934, pouco antes de sua morte. Mas mesmo um historiador imparcial admitiria que as contribuiç;ões dela para a ciência e para a prática da radioatividade extrapolam, em muito, às de Becquerel. Foi ela quem deu o nome de "radioatividade" a este fenômeno e seu nome foi justamente adotado para designar a unidade na qual este fenômeno é medido. Mas, devido a uma mudança no sistema de unidades, seu nome está desaparecendo e em breve será trocado, sendo substituído pelo nome de Becquerel. Mas lembrem bem, é necessário um elevado número de Becquerels para igualar a um Curie (1Curie = 3,7 x 10 ¹⁰ Becquerel). De qualquer modo e olhando os fatos, foi Marie Curie quem realizou, quase com suas próprias mãos, o hercúleo trabalho de separar os elementos que realmente foram responsáveis pela emissão da radiação observada por Becquerel.

Marie Curie, trabalhando em condições muito precárias, manipulou toneladas do minério uranita pechurano de onde separou quimicamente os primeiros novos elementos fortemente radioativos, o Polônio e o Rádio. Ainda, ela e seu marido Pierre, desenvolveram um instrumento para medir a radioatividade, baseado na ionização do ar pelas radiações emitidas. A quantidade de ionização produzida se media com um eletrômetro baseado no efeito piezoelétrico. Este instrumento era o mais utilizado nos primeiros anos da radioatividade; eu mesmo o utilizei em meu primeiro trabalho de investigação, justamente antes que aparecesse o contador de Geiger, que nesses dias nós mesmos construíamos.

Marie Curie é, por exemplo, também lembrada por seus serviços à medicina, em reconhecimento às aplicações do Rádio para o tratamento do câncer. Ela mesma, e também sua filha Irene, foram vítimas do efeito cancerígeno da radiação. Antes de morrer, completou sua obra maior, o livro "Radiactivité", que resumia o conhecimento do tema até esse momento. O livro foi traduzido para o polonês por um de seus discípulos, que veio a ser meu professor, - Ludwig Wertenstein, e se publicou justo antes da invasão da Polônia pela Alemanha. Se utilizava como livro texto na universidade clandestina polonesa durante a ocupação nazista. Muitos dos meus colegas foram executados pelo crime de ensinar ciência e até mesmo de utilizar esse livro.

No entanto, todo o mérito dos descobrimentos fundamentais feitos em radioatividade, e que transformaram totalmente nossas idéias sobre a natureza da matéria, pertencem a Ernest, posteriormente Lord Rutherford, um físico nascido na Nova Zelândia e que realizou sua investigação na Universidade McGill e, mais tarde, em Manchester e Cambridge.

O Laboratório Cavendish transformou-se no principal centro de investigação nuclear; no período entre as duas guerras mundiais chegaram a Cavendish cientistas de todas as idades e procedentes de todas partes do mundo.

Há cem anos se pensava, ainda - uma crença que vinha desde os dias de Demócrito no século V antes de Cristo - que o átomo era a última e indivisível partícula da matéria. O descobrimento da radioatividade e a compreensão da sua natureza constituiu o início da concepção sobre a divisibilidade do átomo. Sobretudo quando se descobriu que depois da emissão das radiações, a substância original se havia transformado numa outra substância com propriedades físicas e químicas diferentes; assim, por exemplo, o elemento sólido Rádio (Ra) transforma-se espontaneamente num gás - o Radônio (Rn); este, por sua vez, se transforma em Polônio (Po) e, a seguir, o Polônio transforma-se em uma forma de chumbo (Pb). Mais ainda, - uma das radiações emitidas é o núcleo do elemento Hélio (He).

Em seguida se estabeleceu que as radiações emitidas por uma mistura de substâncias radioativas eram de três tipos, denominadas por Rutherford de alfa, beta e gama. Suas diferentes propriedades foram evidenciadas numa experiência altamente sensível em que as radiações passavam através de um campo elétrico. Nesse campo elétrico os raios gama permaneciam sem se desviar, o que indicava que era uma radiação eletromagnética, similar aos raios-X. O desvio dos raios beta indicava que possuíam carga negativa; mais tarde, eles foram identificados como elétrons de alta velocidade. Ainda, o leve desvio oposto dos raios alfa mostrou que eram partículas com carga elétrica positiva e bastante pesada. A verdadeira natureza da partícula alfa foi estabelecida por Rutherford mediante um engenhoso experimento: ele introduziu o gás radônio em um capilar com paredes suficientemente delgadas para permitirem a passagem das partículas alfa. Pouco tempo depois mostrou de forma espectroscópica que no vaso exterior ao capilar surgia o gás Hélio e que sua quantidade se incrementava com o decorrer do tempo; estava produzindo-se uma verdadeira transmutação dos elementos. O que os alquimistas buscaram em vão durante séculos, estava sendo produzido de forma espontânea na natureza. Os alquimistas esperavam obter ouro a partir dos elementos básicos mas, acompanhando as transmutaç;ões, encontrou-se algo mais precioso que o ouro: a emissão de energia em quantidades milhares de vezes maiores que as conhecidas nesse então. A energia das partículas alfa mede-se em Mega- elétron-Volts (MeV), em comparação com a energia da radiação gerada nos tubos de raios-X, que só atinge alguns Kilo- elétron-Volts (KeV).

Foi novamente Rutherford quem, mediante experimentos de dispersão de partículas alfa, desvendou o local de onde provinha toda esta energia. Para isso, colocou uma fina lâmina diante de uma fonte radioativa emissora de partículas alfa e, através de um contador de cintilaç;ões, registrou sob diferentes ângulos a passagem das partículas alfa através da lâmina. Constatou que a maioria destas partículas passavam sem se desviar, algumas se desviavam em certos ângulos, e outras, -poucas, em 180º, emergindo em direção oposta. Foi um experimento altamente sensível e serviu para Rutherford deduzir a estrutura do átomo; foi assim que começou a ciência da Física Nuclear: -o átomo é praticamente um espaç;o vazio, com sua massa concentrada num núcleo muito pequeno, de tamanho cem mil vezes menor que a dimensão dos próprios átomos. Este descobrimento transformou a nossa visão do mundo. As idéias de Rutherord foram assumidas pelo físico dinamarquês Niels Bohr, em seu modelo do átomo; o átomo consistiria num núcleo central e um número de elétrons movimentando-se ao seu redor, isto seria a base teórica da Física Atômica e da Química.

Mas voltando à radioatividade natural, a teoria de Rutherford da transformação dos elementos tornou possível agrupar as 45 substâncias radioativas em três famílias, as séries de Urânio, do Actínio e do Thório, que ocupam 12 lugares na Tabela Periódica, todas estas terminando em formas estáveis de chumbo. O que se deduz disto é que o mesmo elemento químico pode existir em uma variedade de formas, chamados de "isótopos", alguns dos quais são estáveis e os outros, radioativos. Este achado foi de capital importância para a medicina; também foi utilizado na agricultura, na indústria e nas ciências biológicas básicas. Isto, decorrente do fato de que o isótopo radioativo se comporta como sua forma química estável, com a única diferenç;a que o radioisótopo emite radiações, que detectadas externamente, permitem segui-lo; por exemplo, quando estes radioisótopos participam de processos metabólicos em nosso organismo. Pioneiro neste campo foi o cientista húngaro George de Hevesy. Há uma anedota sobre seus primeiros experimentos, quando ele trabalhava com Rutherford em Manchester. O cientista se alojava em uma pensão e corria o rumor entre os hóspedes sobre algumas práticas da patroa, segundo o qual ela recolhia as sobras das mesas para usá-las em outras refeiç;ões. Hevesy decidiu investigar o assunto. Depois de terminar o prato principal, misturou os restos com uma sustância radioativa e viu que o "prato irlandês" que se serviu alguns dias mais tarde era claramente radioativo. Embora não seja possível afirmar que esta foi a primeira aplicação biológica dos isótopos radioativos, Hevesy realizou uma grande tarefa, já que nesses então o campo de estudo estava limitado à utilização restrita dos elementos radioativos naturais, os quais são de pouca importância biológica (chegando a serem tóxicos) . As coisas mudaram radicalmente em 1934 com o descobrimento da radioatividade artificial por Frederic e Irene Curie . O descobrimento do nêutron por James Chadwick (um aluno de Rutherford), dois anos antes, resultou ser fundamental pois serviu para desvendar completamente a composição dos átomos. Por um momento, o universo em sua totalidade tornou-se muito simples: todas as substâncias constituíam-se unicamente de três partículas elementares: prótons e nêutros no núcleo e, fora dele, elétrons. Esta foi uma época de grande felicidade, antes de Higgs mostrar que tanto prótons como os nêutrons ainda são formados por outras partículas - os quarks.

Cada espécie, denominada nuclídeo, estava caracterizada por dois números, o número de prótons e o número de nêutrons no núcleo. Resultou que somente algumas combinações de prótons e nêutrons podem formar um núcleo estável.

Na Tabela de Nuclídeos (número de prótons frente ao de nêutrons na figura ao lado) estão representados todos os nuclídeos encontrados na natureza. Os quadros negros representam os nuclídeos estáveis. Há 275 desses e estes são os únicos nuclídeos que existem em qualquer lugar do universo. Qualquer outra combinação de prótons e nêutrons, tanto acima como abaixo desta estreita banda de estabilidade é instável, isto é, um nuclídeo radioativo que se transforma numa das formas estáveis através da emissão de radiação. Segundo as teorias predominantes, o "big- bang" - que aconteceu mais ou menos há quinze bilhões de anos, foi o momento inicial da criação de uma grande variedade de nuclídeos que se formaram num tempo muito breve. A maioria deles era instável e começaram a se desintegrar nos 275 nuclídeos estáveis. Somente os nuclídeos com períodos de meia-vida muito longos (da ordem da idade do universo) teriam sobrevivido e constituem os elementos radioativos que conhecemos como naturais. Entre eles está o Urânio, estudado por Becquerel, e que possui um período de meia vida de 4500 milhões de anos. Todos os demais, já se haviam desintegrado.

Hoje em dia somos capazes de reproduzir alguns dos produtos originais do "big bang": isto podemos fazer mediante o bombardeio de núcleos estáveis ou através do processo de fissão nuclear. Na atualidade conhecemos aproximadamente 3.600 nuclídeos diferentes, dos quais somente 7% são estáveis. Para cada elemento químico podemos produzir pelo menos um nuclídeo estável, e geralmente, um grande número da suas formas radioativas. Sem dúvida podemos ir além do elemento mais pesado, o Urânio, que ocupa o lugar 92 na Tabela Periódica. A moderna Tabela Periódica vai mais longe, chegando até o número 112. Estes elementos transurânicos são denominados em sua maioria com os nomes dos cientistas que foram pioneiros na radioatividade e Física Nuclear, entre eles o Cúrio, o Rutherfórdio, o Nielsbóhrio, o Férmio e o Meitnério.

Quando o fenômeno da radioatividade foi descoberto há mais de 100 anos, se considerou que era um comportamento excepcional de uns poucos elementos, um acontecimento raro da natureza. Hoje sabemos que é a forma mais freqüente da matéria, e que os elementos estáveis são exceção. Uma observação aparentemente curiosa - ainda insignificante - da emissão espontânea de radiação de uns poucos elementos, leva a compreender a composição de todos os átomos e ao entendimento - ainda incompleto - da origem do universo. Mas, além de contribuir para um entendimento dos processos fundamentais na natureza e das suas múltiplas aplicações práticas em diferentes áreas da vida, o descobrimento da radioatividade trouxe também outra conseqüência mais aterradora, - a ameaç;a `a continuidade da existência da espécie humana. Este aspecto marca a segunda metade do século, a era nuclear que começou com a bomba de Hiroshima.

Como foi mencionado, as radiações emitidas pelas substâncias radioativas transportam uma enorme energia. Assim ficou evidente, pela primeira vez, que no núcleo do átomo armazena-se uma grande quantidade de energia. Apesar de que a origem desta energia tenha sido rapidamente explicada por Einstein com a equivalência entre massa e energia E = mc², seu uso para fins práticos não era ainda possível. Inclusive muitos anos depois; em 1933 o grande Rutherford afirmava, em um discurso presidencial à Associação Britânica que "...qualquer um que busque uma fonte de energia na transformação dos átomos, está dizendo besteira". Não obstante, imediatamente depois, os fatos começaram a contradizer esta afirmação. Tudo começou em 1934, quando érico Fermi e sua equipe demonstraram, em Roma, que os isótopos radioativos podem ser produzidos mediante bombardeio com nêutrons. Também neste mesmo ano, o cientista húngaro Leo Szilard, nessa época em Londres, concebeu a idéia de que alguns dos nêutrons utilizados como projéteis puderam, por sua vez, serem emitidos, abrindo assim o caminho a uma reação em cadeia auto-suficiente; nessa linha propôs um projeto de investigação para a procura sistemática de um elemento no qual isto poderia ocorrer. No entanto, as autoridades na Inglaterra consideraram que o custo deste estudo era alto demais para o risco que supunha uma idéia tão extravagante. Mais tarde Szilard declarou que ele deveria receber o Prêmio Nobel da Paz por não prosseguir com sua idéia, o que teria levado à fabricação da bomba atômica muito tempo antes.

A verdadeira grande novidade veio poucos anos mais tarde, com o descobrimento da fissão do Urânio. Foi a partir do trabalho dos cientistas alemães Otto Hahn e Fritz Strassman, junto com Lise Meitner, que observaram que alguns dos supostos elementos transurânicos se comportavam quimicamente como muitos elementos ligeiros, tais como o Bário; mas não puderam explicar seus achados. Foi Otto Robert Frisch que, em uma publicação conjunta com sua tia Lise Meitner, evidenciou que o processo era uma nova reação nuclear, através da qual o núcleo de Urânio bombardeado com nêutrons se dividia em dois fragmentos, por exemplo em Kriptônio e Bário e lhe deu o nome de fissão, um termo que recolheu da biologia. Ainda que o Prêmio Nobel pela fissão fosse para Otto Hahn, e ainda que mais tarde Lise Meitner recebesse o prêmio Fermi e tivesse seu nome dado a um elemento, quem realmente descobriu a fissão foi Robert Frisch, mas ele nunca teve um reconhecimento expresso. Quase imediatamente depois da publicação do trabalho de Frisch e Meitner em fevereiro de 1939 na revista "Nature", cientistas de vários laboratórios, eu inclusive, descobrimos, de forma independente, que em cada fissã o vários nêutrons eram emitidos. Isto abriu o caminho à reação em cadeia: alguns destes nêutrons podiam provocar fissões posteriores, com a liberação de mais nêutrons e, assim sucessivamente, se produziria então um incremento exponencial, liberando-se uma gigantesca quantidade de energia; pela primeira vez era possível ter acesso à energia armazenada no núcleo!

Atualmente esta energia é utilizada para gerar eletricidade em centenas de reatores de todo o mundo. Sem dúvida, desta observação se extraía outra idéia: se toda esta enorme quantidade de energia se liberava em um breve espaç;o de tempo, e os cálculos mostravam que isso podia ocorrer em menos de um microsegundo, o resultado podia ser uma fortíssima explosão, em outras palavras - a bomba atômica.

Para cientistas que, como eu, foram educados nos princípios humanistas, a idéia de fazer uma arma de destruição em massa era detestável; ainda mais nos preocupava o fato de que os cientistas alemães pudessem construir a bomba e que isto permitisse a Hitler conquistar o mundo. Consequentemente desenvolvemos um raciocínio para justificar nossos atos: precisamos da bomba não para usá-la, mas para evitar que Hitler a use e, devido à ameaça de possíveis represálias, surgiu o conceito clássico de dissuasão nuclear.

Em princípios de 1940, Frisch e Rudolph Peierls, trabalhando em Bermingham, fizeram os cálculos que mostravam que o tamanho da bomba poderia ser suficientemente pequeno. Isto levou à formação no Reino Unido do Comitê Maud e, mais tarde, a criação nos Estados Unidos, do Projeto Manhattan e, finalmente, em agosto de 1945, houve o lançamento da bomba atômica sobre Hiroshima e Nagasaki. A par da sua enorme potência destruidora, a bomba de fissão gerava também gigantescas quantidades de produtos de fissão altamente radioativos que caem em suspensão na atmosfera. Como já se mencionou, esta radioatividade pode produzir efeitos prejudiciais a longo prazo como são a indução de leucemia e outros tipos de câncer. Este aspecto se converteu na principal preocupação depois de cada prova de grandes bombas, inclusive as bombas de hidrogênio, durante a carreira armamentista entre os Estados Unidos e a antiga União Soviética.

Sem dúvida, uma ameaça muito maior, inadvertida inicialmente, se evidenciava no horizonte: a ameaça da não continuidade da existência da espécie humana. A principal característica da era nuclear é que, pela primeira vez na história, foi possível para o ser humano destruir sua própria espécie, e conseguí-la de uma única vez. Inclusive nós, os cientistas que fizemos a bomba, não advertimos sobre essa possibilidade, simplesmente porque sabíamos que isto requereria a detonação de um grande número de bombas de hidrogênio, talvez cem mil delas, ou em nossos mais pessimistas cenários não imaginávamos que a sociedade humana poderia ser tão estúpida em construir esse alto número de armas nucleares. Nós não podíamos encontrar-lhe sentido. Mas a sociedade humana se mostrou realmente estúpida. Em poucas décadas foram fabricadas e colocadas à disposição um número similar de cabeçotes nucleares.

Temos evitado, mais por boa sorte do que pela prudência dos governantes, a pior das catástrofes. Com o fim da guerra fria o perigo ficou reduzido, mas a ameaça sempre permanecerá.

A observação puramente científica e em aparência inofensiva realizada a mais de 100 anos por Becquerel, conduziu a conseqüências inimagináveis: um grande benefício para todos nós, uma nova fonte de energia, uma revolução na teoria e prática da medicina, muitas outras aplicações benéficas, mas também levou ao desenvolvimento de meios de destruição da nossa civilização e uma ameaça para a existência da humanidade. Isto supõe uma enorme responsabilidade para todos nós. é o trabalho da profissão médica salvar vidas mas, como seres humanos, deveria ser nossa tarefa ajudar a salvar a toda humanidade. Depois do descobrimento da energia nuclear e das armas nucleares, a humanidade nunca mais estará absolutamente segura, a menos que nos mobilizemos para evitar os conflitos militares; eles podem conduzir-nos ao holocausto nuclear. A lição do descobrimento da radioatividade, há mais de 100 anos deve ser a criação de um mundo sem guerras!