Physics News Update n° 779
PHYSICS NEWS UPDATE
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 779, de 2 de junho de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
SOUND AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION, ou SASER, é o análogo acústico de um laser. No lugar de uma potente emissão de radiação eletromagnética criada por re-alimentação (“feedback”), um saser emite um possante feixe de ultrasom. O conceito já existe há muitos anos e diversos laboratórios construíram modelos com diferentes características. Em uma nova versão, elaborada por cientistas da Universidade de Nottingham, na Grã-Bretanha, e do Instituto Lashkarev de Física de Semicondutores na Ucrânia, o meio de ganho — ou seja, o meio onde ocorre a amplificação — consiste de pilhas (ou uma super-grade) de finas camadas de semicondutores que, em conjunto, formam “poços quânticos”. Nestes poços – na verdade apenas regiões planas cuidadosamente confinadas – os elétrons podem ser excitados por pacotes de ultrassom, os quais caracteristicamente possuem energias de mili-elétron-volts (meV), equivalentes a uma freqüência de 0,1 a 1 THz. E, da mesma forma como a luz coerente pode ser amplificada em um laser pela emissão congruente e estimulada de luz de um monte de átomos, em um saser o som coerente pode ser amplificado pela emissão congruente de fonons de um monte de poços quânticos na super-grade. Nos lasers o aumento de intensidade da luz é mantido por uma cavidade opticamente refletiva. No saser anglo-ucraniano, o aumento de intensidade das ondas acústicas é mantidopor um engenhoso espaçamento da espessura das camadas da grade, de forma que as camadas funcionam como um espelho acústico (ver a figura aqui). Eventualmente a onda de som emerge do dispositivo em uma estreita faixa angular, como os pulsos de laser. A natureza monoenergética da emissão acústica, entretanto, ainda não foi totalmente verificada. Os pesquisadores acreditam que seu saser seja o primeiro a alcançar a faixa de freqüência de THz, usando uma pequena fonte de energia elétrica. O som coerente na faixa dos Terahertz é um campo relativamente novo de pesquisas. Sendo essencialmente ultrassom com comprimentos de onda medidos em nm, os dispositivos acústicos de THz podem ser usados para modular ondas de luz em dispositivos optrônicos. (Kent et al., Physical Review Letter, 2 de junho de 2006)
EXISTÊNCIA DOS ÁTOMOS CONFIRMADA NOVAMENTE. Uma nova experiência reproduziu um marco de um estudo de 1908 que demonstrou a existência física dos átomos, até mesmo para os muitos que (como o químico William Ostwald) duvidavam que a matéria consistia de partículas microscópicas, em lugar de serem estruturas contínuas na natureza. A nova experiência, realizada em parte como um exercício educativo para os universitários em Harvard, reproduziu (com equipamentos modernos) o trabalho feito em 1908 por Jean-Baptiste Perrin, um físico francês que, por sua vez, procurava verificar uma previsão de Albert Einstein. A miraculosa produção de Einstein em 1905 incluiu publicações famosas sobre a Relatividade Especial ou Restrita (que descrevia características do espaço-tempo e a equivalência entre matéria e energia) e o efeito fotoelétrico (explicando a natureza quântica da luz). As proposições sobre a relatividade e a teoria quântica se mostraram extremamente frutíferas e são freqüentemente postas à prova. Uma terceira publicação deste mesmo ano, devotada à explicação do Movimento Browniano, é, talvez, menos bem conhecida, mas também é de grande importância. O Movimento Browniano, observado pela primeira vez por Robert Brown em 1827, é o entrechoque de um conjunto de pequenas partículas (neste caso, grãos de pólen) com outras partículas, menores ainda (as moléculas de água circundantes). Einstein interpretou esse “empurra-empurra” como o incessante e flutuante efeito cumulativo de todos os presumíveis átomos ou moléculas sobre os grãos; ocasionalmente, a resultante das forças sobre o grão o empurrariam para um lado. Einstein concebeu uma fórmula que relacionava o tamanho dos grãos de pólen e seu movimento momentâneo médio (parte do que é chamado atualmente de “movimento aleatório” = “random walk”) e o tamanho das partículas invisíveis e circundantes que as empurravam (átomos e moléculas). Perrin realizou sua experiência usando emulsões contendo partículas microscópicas de goma-guta (um pigmento) ou mástique (um plástico claro). Usando um microscópio ele, a duras penas, observou, mediu e tabulou diversos deslocamentos das partículas individuais de goma-guta. Dessas observaçoes, ele confirmou as previsões de Einstein acerca da natureza estatística dos movimentos e, a partir disto, se pode calcular o Número de Avogadro, o número de átomos ou moléculas contidos em um mol dessa substância. Isso, por sua vez, apoiou a visão atomística da matéria. A nova versão de Harvard foi fiel ao trabalho de 1908, exceto pelo fato de que uma câmera CCD observou os movimentos das partículas e seus deslocamentos foram analisados por um programa de computador. (Newburgh, Peidle e Rueckner, American Journal of Physics, Junho de 2006).
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
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