O quark como objeto de análise histórica e epistemológica: a Física de Partículas Elementares em uma perspectiva bachelardiana

Autores

  • Renan Milnitsky Doutorando em Ciências, Programa Interunidades em Ensino de Ciências, Universidade de São Paulo
  • Ivã Gurgel Instituto de Física, Universidade de São Paulo
  • Marcelo Gameiro Munhoz Instituto de Física, Universidade de São Paulo

DOI:

https://doi.org/10.5007/2175-7941.2021.e75978

Palavras-chave:

Física Moderna, Física de Partículas, Gaston Bachelard, História da Física, Epistemologia Histórica

Resumo

Neste artigo o quark foi colocado como objeto central de uma investigação histórica e epistemológica embasada nos fundamentos da epistemologia de Gaston Bachelard sobre a construção do conhecimento da Física no século XX. O trabalho do filósofo francês foi utilizado para refletir sobre a construção deste objeto de estudo que vem sendo amplamente discutido no ensino da Física de Partículas. Os resultados da investigação histórica sobre sua formulação foram organizados em um diagrama de interação histórico-epistemológico, construído em analogia aos diagramas de Feynman. O intuito foi evidenciar a interação de eventos históricos, mediados por movimentos epistemológicos, elucidando como as rupturas e os modos de pensamento teórico e experimental se materializam na evolução e desenvolvimento da Física de Partículas. Com este trabalho, buscou-se colaborar para as recentes discussões sobre o papel desempenhado por debates históricos e epistemológicos no ensino da Física Moderna e Contemporânea, em especial no ensino da Física de Partículas.

Biografia do Autor

Renan Milnitsky, Doutorando em Ciências, Programa Interunidades em Ensino de Ciências, Universidade de São Paulo

Licenciado em Física (2013) pela Universidade de São Paulo, Mestre em Ciências (Modalidade Ensino de Física, 2018) pelo Programa Interunidades em Ensino de Ciências da USP. Atualmente, é Doutorando em Ciências (Modalidade Ensino de Física) pelo mesmo programa, professor de Física na Escola Nossa Senhora das Graças (Gracinha) e membro do grupo de Teoria e História dos Conhecimentos (TeHCo). Durante a graduação, realizou iniciação científica no High Energy Physics and Instrumentation Center - HEPIC (2011-2013), produzindo materiais didáticos sobre Física de Aceleradores e Detectores para o Ensino Médio. Possui interesse particular nas interfaces da Epistemologia de Gaston Bachelard e a História da Física de Partículas com o Ensino de Ciências. Em sua tese de doutoramento, investiga as potencialidades de uma proposta curricular norteada pelo conceito de Objetivo-Obstáculo, pensando a elaboração de um curso de Física de Partículas para a Licenciatura em Física com enfoque histórico e epistemológico.

Ivã Gurgel, Instituto de Física, Universidade de São Paulo

Professor no Instituto de Física da USP, possui graduação em Licenciatura em Física (2004), mestrado em Ciências (Modalidade Ensino de Física, 2006) e doutorado em Educação (Modalidade Ensino de Ciências e Matemática, 2010) pela Universidade de São Paulo. 

Marcelo Gameiro Munhoz, Instituto de Física, Universidade de São Paulo

Possui graduação em Física pela Universidade de São Paulo (1992) e mestrado em Física Nuclear pela Universidade de São Paulo (1995). Realizou doutorado "sanduíche" em Física Nuclear pela Universidade de São Paulo, Wayne State University e Brookhaven National Laboratory, ambos nos EUA (1998). Foi contratado como Professor Doutor pela Universidade de São Paulo em 2003. Obteve título de Livre Docência pela Universidade de São Paulo em 2009 e atualmente é Professor Associado dessa Universidade. Tem experiência na área de Física Nuclear, com ênfase no estudo de colisões entre íons pesados relativísticos e instrumentação nuclear. Também tem atuado na área de divulgação científica. 

Referências

ALUNNI, C. Spectres de Bachelard: Gaston Bachelard et l’École Surrationaliste. Paris: Hermann, 2018. 494p.

ANDERSON, C. D. The Positive Electron. Physical Review, New York, v. 43, p. 49-55, 1933.

ANDERSON, C. Unraveling the Particle Content of the Cosmic Rays. In: SEKIDO, Y., HARRY E. Early history of cosmic ray studies: Personal reminiscences with old photographs. London: Springer Science & Business Media, 1982. p. 117-132.

BACHELARD, G. A Epistemologia. Apresentação: Dominique Lecourt. Tradução: Fátima Lourenço Godinho; Mário Carmino Oliveira. Lisboa: Edições 70, 2013. 266p.

BACHELARD, G. Estudos. Apresentação: Georges Canguilhem. Tradução: Estela dos Santos Abreu. Rio de Janeiro: Contraponto, 2008. 86p.

BACHELARD, G. O Novo Espírito Científico. Tradução: Juvenal Hahne Júnior. Rio de Janeiro: Edições Tempo Brasileiro, 2000. 151p.

BACHELARD, G. A filosofia do não; O novo espírito científico; A poética do espaço. Coleção os Pensadores. Tradução: Joaquim José Moura Ramos et al. São Paulo: Abril Cultural, 1978. 354p.

BACHELARD, G. A Formação do Espírito Científico: contribuição para uma psicanálise do conhecimento. Tradução: Estela dos Santos Abreu. Rio de Janeiro: Contraponto, 1996. 314p.

BACHELARD, G. O racionalismo aplicado. Rio de Janeiro: Zahar Editores, 1977. 244p.

BARNES, V. E. et al. Confirmation of the Existence of the Ω– Hyperon. Physics Letters, New York, v. 12, p. 134-141, 1964.

BEGALLI, M.; BILOW, U. Sharing LHC Research and Discovery with High School Students. In: PIETROCOLA, M. (Ed.) Upgrading physics education to meet the needs of society. London: Springer, 2019. p. 68-84.

BLACKETT, P.; OCCHIALINI, G. Some Photographs of the Tracks of Penetrating Radiation. Proceedings of The Royal Society, London, v. A139, p. 699-709, 1933.

BØE, M. V. et al. Actual versus implied physics students: How students from traditional physics classrooms related to an innovative approach to quantum physics. Science Education, New Jersey, p. 1-19, 2018.

BONTEMS, V. Bachelard. Tradução: Nícia Adan Bonnatti. 1. ed. São Paulo: Estação Liberdade, 2017. 259p.

BROCKINGTON, G.; SIQUEIRA, M.; PIETROCOLA, M. A Realidade Escondida: A inserção de conceitos de Física Quântica e de Partículas no Ensino Médio. 1. ed. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2017. 126p.

BROWN, L. M.; HODDESON, L. The Birth of Particle Physics. London: Cambridge University Press, 1983. 412p.

BROWN, L. M.; DRESDEN, M.; HODDESON, L. Píons to Quarks: Particle Physics in the 1950s. London: Cambridge University Press. Janeiro, 2009. 734p.

BULCÃO, M. O racionalismo da ciência contemporânea: introdução ao pensamento de Gaston Bachelard. São Paulo: Ideias & Letras, 2009. 232p.

CHAZAL, G. La Physique Contemporaine et la Philosophie de Gaston Bachelard. In : DAMIEN, R. ; HUFSCHMITT, B. Bachelard : Confiance Raisonée et Défiance Rationnelle. Paris: Presses Universitaires de France-Comté, 2006. p. 35-46.

CHEVALLARD, Y. La Transposición Didáctica. Buenos Aires: Aique, 1991. 196p.

COMTE, A. Cours de philosophie positive (Introduction et comentaires Florence Khoddos). Grenoble: PhiloSophie, Édition Électronique, 2020. 775p.

DAGONET, F. Le Relationnel Éclipse le Rationnel. In : DAMIEN, R.; HUFSCHMITT, B. Bachelard: Confiance Raisonée et Défiance Rationnelle. Paris: Presses Universitaires de France-Comté, 2006. p. 13-19.

DAGONET, F. Sur une Seconde Rupture. In: WUNENBURGER, J-J. Bachelard et l´Épistemologie Française. Paris: PUF, 2003. p. 13-28.

DIRAC, P. A. M. Quantized Singularities in the Electromagnetic Field. Proceedings of The Royal Society, London, v. A133, p. 60-69, 1931.

GALISON, P. Image and logic: A material culture of microphysics. Chicago: University of Chicago Press, 1997. 949p.

GALISON, P. How experiments end. Chicago: University of Chicago Press, 1987. 337p.

GAYON, J. Bachelard et l’Histoire des Sciences. In: WUNENBURGER, J-J. Bachelard et l´Épistemologie Française. Paris: PUF, 2003. p. 51-114.

GELL-MANN, M. The Interpretation of the New Particles as Displaced Charge Multiplets. Nuovo Cimento Supplement, Bologna, v. 4, p. 848-866, 1956.

GELL-MANN, M. Symmetries of Baryons and Mesons. Physical Review, New York, v. 125, p. 1067-1079, 1962.

GELL-MANN, M. A Schematic Model of Baryons and Mesons. Physics Letters, New York, v. 8, p. 214-220, 1964.

GELL-MANN, M. Indirect Approaches do Fundamental Theory. In: NEWMAN, H.; YPSILANTIS, T. History of Original Ideas and Basic Discoveries in Particle Physics. New York: Plenum Press, 1996. p. 1-7.

HAYAKAWA, S. The development of meson physics in Japan. In: BROWN, L.M. & HODDESON, L. The Birth of Particle Physics. Londres: Cambridge University Press, 1983. p. 82-110.

HEISENBERG, W. On the Structure of Atomic Nuclei. I. Z. Phys., Berlin, v. 77, p. 1-9, 1932.

HODDESON, L. et al. The Rise of the Standard Model: A History of Particle Physics from 1964 to 1979. Londres: Cambridge University Press, 1997. 748p.

JOHANSSON, A. et al. Shut up and calculate”: the available discursive positions in quantum physics courses. Cultural Studies of Science Education, London, v. 13, n. 1, p. 205-226, 2018.

RIBEIRO JUNIOR, J. O que é Positivismo. 2. ed. São Paulo: Brasiliense, 1994. 74p.

LATTES, C. M. G. et al. Processes Involving Charged Mesons. Nature, London, v. 159 p. 694-703, 1947.

LATTES, C. My work in meson physics with nuclear emulsions. In: BROWN, L. M.; HODDESON, L. The Birth of Particle Physics. Londres: Cambridge University Press, 1983. p. 307-310.

LECOURT, D. L’epistémologie historique de Gaston Bachelard. 4. ed. Paris: J. Vrin, 1970. 128p.

LOPES, A. R. C. Bachelard: o filósofo da desilusão. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 13, n. 3, p. 248-273, jan. 1996.

MARSHAK, R. Scientific impact of the first decade of the Rochester conferences (1950-1960). In: BROWN, L.; DRESDEN, M.; HODDESON, L. (Eds.). Pions to Quarks: Particle Physics in the 1950s. Cambridge: Cambridge University, 1989. p. 645-667.

MARTINS, A. F. P. Algumas contribuições da epistemologia de Gaston Bachelard à pesquisa em Ensino de Ciências. In: ENCONTRO DE PESQUISA EM ENSINO DE FÍSICA, X, 2006, Londrina. Atas... Disponível em: http://www.nutes.ufrj.br/abrapec/vienpec/CR2/p29.pdf. Acesso em: 20 nov. 2020.

MARTINS, A. F. P. Sobre obstáculos e perfis: Perspectivas para o ensino de física a partir da epistemologia de Gaston Bachelard. In: PEDUZZI, L. O. P; MARTINS, A. F. P; HIDALGO, J. M. Temas de História e Filosofia da Ciência no Ensino. Natal: EDUUFRN, 2012. p. 261-290.

MILNITSKY, R. Epistemologia e Currículo: reflexões sobre a Ciência Contemporânea em busca de um outro olhar para a Física de Partículas Elementares. 2018. Dissertação (Mestrado em Ensino de Física) - Ensino de Ciências (Física, Química e Biologia), Universidade de São Paulo, São Paulo, 2018. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/81/81131/tde-10072018-135937/pt-br.php. Acesso em: 05 mai. 2020.

MOREIRA, M. A. O modelo padrão da física de partículas. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 31, n. 1, p. 1306.1-1306.11, 2009.

MOSINAHTI, G.; LONDERO, L. A pesquisa sobre o Ensino de Partículas Elementares: panorama e perspectivas. Revista de Enseñanza de la Física, Córdoba, v. 27, n. 2, p. 7-16, 2015.

NE'EMAN, Y. Derivation of Strong Interactions from a Gauge Invariance. Nuclear Physics, London, v. 26, p. 222-230, 1961.

NEDDERMEYER, S. H.; ANDERSON, C. D. Note on the Nature of Cosmic-Ray Particles. Physical Review, New York, v. 51, p. 884-890, 1937.

NISHIJIMA, K. Charge Independence Theory of V Particles. Progress of Theoretical Physics, Tokyo, v. 13, p. 285-298, 1955.

OSTERMANN, F.; FERREIRA, L. M.; CAVALCANTI, C. J. H. Tópicos de física contemporânea no ensino médio: um texto para professores sobre supercondutividade. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 20, n. 3, p. 270-2884, 1998.

OSTERMANN, F. Um texto para professores do ensino médio sobre partículas elementares. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 21, n. 3, p. 415-436, 1999.

OSTERMANN, F.; MOREIRA, M. A. Uma revisão bibliográfica sobre a área de pesquisa “Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio”. Investigações em Ensino de Ciências, v. 5, n. 1, p. 23-48, 2000.

OSTERMANN, F.; MOREIRA, M. A. Física contemporánea en la escuela secundaria: una experiencia en el aula involucrando formación de profesores. Enseñanza de las Ciencias, Barcelona, v. 18, n. 3, p. 391-404, 2000.

OSTERMANN, F.; CAVALCANTI, C. J. F. Um pôster para ensinar Física de Partículas na escola. Física na escola, São Paulo, v. 2, n. 1, p. 13-18, 2001.

OSTERMANN, F.; MOREIRA, M. A. Atualização do currículo de física na escola de nível médio: um estudo dessa problemática na perspectiva de uma experiência em sala de aula e da formação inicial de professores. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 18, n. 2, p. 135-151, 2001.

OSTERMANN, F.; RICCI, T. S. F. Construindo uma unidade didática conceitual sobre Mecânica Quântica: um estudo na formação de professores de Física. Ciência & Educação, Bauru, v. 10, n. 2, p. 235-257, 2004.

PARROCHIA, D. Rationnal, Irrationnal, Surrationnal, en Physique à l’Époque de Bachelard. In: DAMIEN, R.; HUFSCHMITT, B. Bachelard: Confiance Raisonée et Défiance Rationnelle. Paris: Presses Universitaires de France-Comté, 2006. p. 19-34.

PEREIRA, A. P.; OSTERMANN, F. Sobre o ensino de Física Moderna e Contemporânea: uma revisão da produção acadêmica recente. Investigações em Ensino de Ciências, Porto Alegre, v. 14, n. 3, p. 393-420, 2009.

PICKERING, A. Constructing quarks: A sociological history of particle physics. Chicago: University of Chicago Press, 1984. 475p.

PICKERING, A. The mangle of practice: Time, agency, and science. Chicago: University of Chicago Press, 2010. 296p.

PIETROCOLA, M. Curricular Innovation and Didactic-Pedagogical Risk Management: Teaching Modern and Contemporary Physics in High Schools. In: PIETROCOLA, M; GURGEL, I. (Orgs.). Crossing the Border of the Traditional Science Curriculum Innovative Teaching and Learning in Basic Science Education. Roterdã: Sensepublisher, 2017. p. 1-22.

ROBERTS, D. Scientific Literacy/Science Literacy. In: ABELL, S. K.; LEDERMAN, N. G. (Eds.), Handbook of Research on Science Education. New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates, 2007. p. 729-779.

ROCHESTER, G. D.; BUTLER, C. C. Evidence for the Existence of New Unstable Elementary Particles. Nature, London, v. 160, p. 855-867, 1947.

ROSSI, B.; HOAG, H. The variation of the hard component of cosmic rays with height and the disintegration of mesotrons. Physical Review, New York, v. 57, p. 462-469, 1940.

ROSSI, B.; HALL, B. Variation of the rate of decay of mesotrons with momentum. Physical Review, New York, v. 59. p. 100-112. 1941.

ROSSI, B.; NERESON, N. Experimental determination of the Disintegration curve of Mesotrons. Physical Review, New York, v. 57, p. 223-228, 1942.

ROSSI, B. The decay of ‘mesotrons’ (1939-1943): experimental physics in the age of innocence. In: BROWN, L. M.; HODDESON, L. The Birth of Particle Physics. Londres: Cambridge University Press, 1983. p.183-205.

SCHWEBER, S. Nuclear forces: the Making of the physicist Hans Bethe. Cambridge: Harvard University Press, 2012. 608p.

SCHWEBER, S. QED and the men who made it: Dyson, Feynman, Schwinger, and Tomonaga. New Jersey: Princeton University Press, 1994. 784p.

SESSLER, A.; WILSON, E. Engines of discovery: a century of particle accelerators. New Jersey: World Scientific, 2014. 210p.

SEKIDO, Y.; HARRY E. Early history of cosmic ray studies: Personal reminiscences with old photographs. Heidelberg: Springer Netherlands, 1982. 431p.

STAPLETON, A J. Imagery, intuition and imagination in quantum physics education. Cultural Studies of Science Education, London, v. 13, n. 1, p. 227-233, 2018.

TERRAZZAN, E. A. A inserção da Física Moderna e Contemporânea no ensino de física na escola de 2o grau. Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis, v. 9, n. 3, p. 209-214, 1992.

VADÉE, M. Bachelard ou le Nouvel Idéalisme Épistemologique. Paris: Ed. Sociales, 1975. 304p.

WATANABE, G; GURGEL, I; MUNHOZ, M. G. O que se pode aprender com o evento Masterclasses-CERN na perspectiva do ensino de física de partículas. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 36, n. 1, p. 1-10, 2014.

WIGNER, E.P. On the Consequences of the Symmetry of the Nuclear Hamiltonian on the Spectroscopy of Nuclei. Physical Review, New York, v. 51, p. 106-112, 1937.

WORMS, F.; WUNENBURGER, J-J. Bachelard & Bergson: Continuité et Discontinuité. Paris: PUF, 2008. 294p.

WUNENBURGER, J-J. Figures de la Dialectique. In: WUNENBURGER, J-J. Bachelard et l´Épistemologie Française. Paris: PUF, 2003. p. 29-50.

YANG, C. N.; Mills, R. L. Conservation of Isotopic Spin and Isotopic Gauge Invariance. Physical Review, New York, v. 96, p. 191-203, 1954.

YORE, L. D. et al. Examining the Literacy Component of Science Literacy: 25 Years of Language Arts and Science Research. International Journal of Science Education, London, v. 25, n. 6, 2003.

YUKAWA, H. On the Interaction of Elementary Particles. Proc. Phys. Math. Soc. Jap., Tokyo, v. 17, p. 48-61, 1935.

ZANETIC, J. Física e literatura: construindo uma ponte entre as duas culturas. História, Ciências, Saúde, Rio de Janeiro, v. 13, p. 55-70, 2006.

Publicado

2021-09-20

Edição

Seção

História, Filosofia e Sociologia da Ciência e Ensino de Ciências/Física