Hans Bethe

Hans Albrecht Bethe (2 de julho de 1906 – 6 de março de 2005) foi um físico germano-americano. Explicou como as estrelas geram sua energia e recebeu por isso em 1967 o Prêmio Nobel de Física.

Para a física de neutrinos ele é importante em dois sentidos: descreveu as reações que originam os neutrinos solares — e calculou em 1934 quão improvável é chegar a ver alguma vez um neutrino.

Trajetória

Bethe nasceu em Estrasburgo e doutorou-se em 1928 com Arnold Sommerfeld em Munique. Em 1933, por ser filho de mãe judia, perdeu seu posto em Tübingen e, passando pela Inglaterra, foi em 1935 para a Cornell University em Ithaca, Nova York, à qual permaneceu ligado por setenta anos.

Na Segunda Guerra Mundial dirigiu a divisão teórica em Los Alamos. Depois da guerra empenhou-se por décadas pelo controle de armamentos e foi um dos defensores mais eficazes do tratado de proibição de testes nucleares de 1963.

«Impossível de observar»

Pouco depois de Enrico Fermi ter apresentado sua teoria do decaimento beta, Bethe e Rudolf Peierls calcularam com que intensidade um neutrino interagiria com a matéria. Chegaram a uma seção de choque da ordem de grandeza de 10⁻⁴⁴ centímetros quadrados.

Sua conclusão foi sóbria: não haveria caminho praticável para observar o neutrino. Uma partícula com essa seção atravessa sem esforço um bloco de chumbo com a espessura de vários anos-luz.

O cálculo estava correto. A conclusão não estava — ela subestimava o que se pode alcançar com fontes muito intensas e detectores muito grandes. Frederick Reines e Clyde Cowan demonstraram-no em 1956, e a taxa que mediram coincidia com o número de Bethe.

Bethe comentou isso mais tarde com visível prazer. A anedota é uma das mais instrutivas da física: um cálculo correto converte-se em uma afirmação falsa assim que dele se deduz onde estão os limites do factível.

Como ardem as estrelas

Em 1938 e 1939 Bethe apresentou os trabalhos pelos quais recebeu o Prêmio Nobel. A pergunta era antiga: de onde o Sol tira sua energia? Uma combustão química teria bastado para alguns milhares de anos; uma contração sob a própria gravidade, para alguns milhões — a geologia exigia bilhões.

Bethe descreveu duas vias pelas quais as estrelas fundem hidrogênio em hélio:

A cadeia próton-próton. A via das estrelas mais leves, como nosso Sol. Quatro prótons tornam-se passo a passo um núcleo de hélio; nesse processo surgem pósitrons e neutrinos. O primeiro passo exige que um próton se transforme em um nêutron — um processo da interação fraca, e por isso tão lento que o Sol arde por bilhões de anos em vez de explodir.

O ciclo CNO. A via das estrelas mais pesadas. Carbono, nitrogênio e oxigênio atuam como catalisadores que não são eles próprios consumidos.

A confirmação tardia

Ambas as vias liberam neutrinos, e com energias distintas. Foi exatamente isso que as tornou mensuráveis mais tarde.

Os neutrinos pp foram detectados pelo Borexino em 2014. E em 2020 a mesma instalação conseguiu a detecção dos neutrinos do CNO — a segunda via de Bethe, 81 anos depois de seu cálculo e quinze anos depois de sua morte.

Poucos trabalhos teóricos tiveram de esperar tanto tempo por sua confirmação direta.

Repercussão

Bethe publicou até idade muito avançada. Junto com John Bahcall redigiu trabalhos sobre a questão de se os neutrinos solares que faltavam apontavam para uma nova física de partículas. Ambos consideravam que a resposta era sim — e tinham razão.

Morreu em 2005, aos 98 anos, três anos depois de Raymond Davis ter recebido o Prêmio Nobel pela medição daqueles neutrinos cuja formação Bethe havia calculado.

Termos relacionados

• Neutrinos solares — o resultado de suas reações
• Seção de choque — seu cálculo de 1934
• Borexino — a confirmação tardia do ciclo CNO
• John Bahcall — seu companheiro de luta no modelo solar padrão

Fontes

• H. Bethe, R. Peierls: The Neutrino, Nature 133, 532 (1934).
• H. A. Bethe: Energy Production in Stars, Physical Review 55, 434 (1939).