Physics News Update nº 810
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 810, de 30 de janeiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE
BATIMENTOS CARDÍACOS E CICLOS RESPIRATÓRIOS podem se tornar sincronizados, é o que mostra um novo estudo. A procura por padrões na seqüência de batimentos cardíacos humanos é um assunto muito estudado; até (a teoria do) caos e geometrias fractal ou espiral têm sido tentados para obter indícios reveladores de padrões. A respiração, que é muito mais controlável do que o batimento cardíaco, é muito menos estudada. Parte do problema em procurar uma correlação entre respiração e batimentos cardíacos, é que esses sistemas têm rítmos muito diferentes. O coração normalmente bate de 60 a 70 vezes por minuto, enquanto que a respiração fica a cerca de um quinto desta taxa. Além disso, os fenômenos do coração e da respiração são complexos; consequentemente, ao menos nos períodos desperto e de movimento rápido dos olhos (rapid eye movement = REM) no sono, foi encontrada pouca (ou inexiste, totalmente) sincronia de fase (ou seja: a ocorrência de respiração e batimentos cardíacos não guardam uma relação consistente entre si). Entretanto, sólidos indícios de que existe uma correlação entre respiração e batimentos cardíacos, nos períodos de sono profundo, foram encontrados, agora. Alguns indícios dessa sincronia de fase tinham sido encontrados antes, mas apenas em amostras de mais ou menos uma dúzia de indivíduos. Em contraste, o estudo realizado pelos cientistas da Universidade Bar-Ilan (Israel) e as Universidades Martin-Luther e Phillips (ambas na Alemanha), inclui 112 indivíduos saudáveis de várias idades, homens e mulheres, em diversos estágios de sono. Os pesquisadores concluem, entre outras coisas, que o rítmo da respiração afeta o rítmo do coração, mas não vice-versa. Tanto a oscilação na respiração, quanto a oscilação do batimento cardíaco são perturbados pelos tipos de ruído imposto por atividade cerebral mais alta presente, como no caso da fase REM do sono. Jan Kantelhardt está tão seguro sobre a correlação entre respiração e batimento cardíaco que ele acredita que os estágios do sono possam ser, agora, determinados pela medição do batimento cardíaco, em lugar de medir as ondas cerebrais. Os pesquisadores também esperam poder estabelecer cuidadosas correlações entre coração e respiração para pacientes com problemas cardíacos, para desenvolver melhores dispositivos de diagnóstico. (Bartsch et al., Physical Review Letters, 26 de janeiro de 2007; jornalistas podem obter o texto em www.aip.org/physnews/select )
CAOS EM UM CHIP. Pela primeira vez físicos demonstraram que um caos bem estruturado pode ser iniciado em um circuito integrado fotônico. Mais ainda, isso representa a primeira vez que os cientistas foram capazes de estudar um caos óptico em freqüências de gigahertz. A vazão de um laser de semicondutor é normalmente regular. Entretanto, se certos parâmetros do laser forem distorcidos, tal como se modulando a corrente eletrônica que bombeia o laser, ou pela realimentação de parte da luz laser a partir de um espelho externo, a vazão média total do laser se tornará caótica; isto é, a vazão do laser será imprevisível. Para tornar o caos ainda mais dramático (e explorável) Mirvais Yousefi e seus colegas na Technische Universiteit Eindhoven (na Holanda) usam lasers emparelhados, lasers constrídos muito perto entre si em um chip, de maneira que cada um afeta o funcionamento do outro. O chip de Eindhoven, que usa a abordagem de lasers-emparelhados mutuamente-perturbativos para disparar o caos, é o primeiro a exibir estranhos atratores, diretamente reveladores do caos, em plotagens da potência do laser em um instante versus a potência do laser em um intante imediatament posterior – em lugar de exibí-lo indiretamente através da gravação dos espectros dos lasers. Olhando à frente para o dia quando os chips opto-fotônicos serão cobertos por milhares ou milhões de lasers, a abordagem de Eindhoven pode permitir aos “troubleshooters” localizar precisamente as cercanias de lasers mal- comportados — não somente isso, mas possivelmente até explorar efeitos caóticos localizados para seu proveito.
De acordo com Yousefi, outros possíveis usos para caos com base em chips serão criptografia, tomografia e possivelmente mesmo no estabelcimento de protocolos lógicos multi-camadas, aqueles baseados não apenas na lógica binária de zeros e uns, mas nos diversos níveis de intensidade correspondentes à vazão em banda larga do sistema caótico de lasers. (Yousefi et al., Physical Review Letters, 26 de janeiro de 2007; texto em www.aip.org/physnews/select )
ADDENDUM: No PNU n° 809 nós escrevemos sobre o Fundo de Ondas Gravitacionais. Para trabalhos comparáveis nesta área, sugerimos aos leitores interessados que leiam também a publicação de Easther e Lim no Journal of Astroparticle Physics, JCAP04(2006)010 ( http://www.iop.org/EJ/jcap/).
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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.
BATIMENTOS CARDÍACOS E CICLOS RESPIRATÓRIOS podem se tornar sincronizados, é o que mostra um novo estudo. A procura por padrões na seqüência de batimentos cardíacos humanos é um assunto muito estudado; até (a teoria do) caos e geometrias fractal ou espiral têm sido tentados para obter indícios reveladores de padrões. A respiração, que é muito mais controlável do que o batimento cardíaco, é muito menos estudada. Parte do problema em procurar uma correlação entre respiração e batimentos cardíacos, é que esses sistemas têm rítmos muito diferentes. O coração normalmente bate de 60 a 70 vezes por minuto, enquanto que a respiração fica a cerca de um quinto desta taxa. Além disso, os fenômenos do coração e da respiração são complexos; consequentemente, ao menos nos períodos desperto e de movimento rápido dos olhos (rapid eye movement = REM) no sono, foi encontrada pouca (ou inexiste, totalmente) sincronia de fase (ou seja: a ocorrência de respiração e batimentos cardíacos não guardam uma relação consistente entre si). Entretanto, sólidos indícios de que existe uma correlação entre respiração e batimentos cardíacos, nos períodos de sono profundo, foram encontrados, agora. Alguns indícios dessa sincronia de fase tinham sido encontrados antes, mas apenas em amostras de mais ou menos uma dúzia de indivíduos. Em contraste, o estudo realizado pelos cientistas da Universidade Bar-Ilan (Israel) e as Universidades Martin-Luther e Phillips (ambas na Alemanha), inclui 112 indivíduos saudáveis de várias idades, homens e mulheres, em diversos estágios de sono. Os pesquisadores concluem, entre outras coisas, que o rítmo da respiração afeta o rítmo do coração, mas não vice-versa. Tanto a oscilação na respiração, quanto a oscilação do batimento cardíaco são perturbados pelos tipos de ruído imposto por atividade cerebral mais alta presente, como no caso da fase REM do sono. Jan Kantelhardt está tão seguro sobre a correlação entre respiração e batimento cardíaco que ele acredita que os estágios do sono possam ser, agora, determinados pela medição do batimento cardíaco, em lugar de medir as ondas cerebrais. Os pesquisadores também esperam poder estabelecer cuidadosas correlações entre coração e respiração para pacientes com problemas cardíacos, para desenvolver melhores dispositivos de diagnóstico. (Bartsch et al., Physical Review Letters, 26 de janeiro de 2007; jornalistas podem obter o texto em www.aip.org/physnews/select )
CAOS EM UM CHIP. Pela primeira vez físicos demonstraram que um caos bem estruturado pode ser iniciado em um circuito integrado fotônico. Mais ainda, isso representa a primeira vez que os cientistas foram capazes de estudar um caos óptico em freqüências de gigahertz. A vazão de um laser de semicondutor é normalmente regular. Entretanto, se certos parâmetros do laser forem distorcidos, tal como se modulando a corrente eletrônica que bombeia o laser, ou pela realimentação de parte da luz laser a partir de um espelho externo, a vazão média total do laser se tornará caótica; isto é, a vazão do laser será imprevisível. Para tornar o caos ainda mais dramático (e explorável) Mirvais Yousefi e seus colegas na Technische Universiteit Eindhoven (na Holanda) usam lasers emparelhados, lasers constrídos muito perto entre si em um chip, de maneira que cada um afeta o funcionamento do outro. O chip de Eindhoven, que usa a abordagem de lasers-emparelhados mutuamente-perturbativos para disparar o caos, é o primeiro a exibir estranhos atratores, diretamente reveladores do caos, em plotagens da potência do laser em um instante versus a potência do laser em um intante imediatament posterior – em lugar de exibí-lo indiretamente através da gravação dos espectros dos lasers. Olhando à frente para o dia quando os chips opto-fotônicos serão cobertos por milhares ou milhões de lasers, a abordagem de Eindhoven pode permitir aos “troubleshooters” localizar precisamente as cercanias de lasers mal- comportados — não somente isso, mas possivelmente até explorar efeitos caóticos localizados para seu proveito.
De acordo com Yousefi, outros possíveis usos para caos com base em chips serão criptografia, tomografia e possivelmente mesmo no estabelcimento de protocolos lógicos multi-camadas, aqueles baseados não apenas na lógica binária de zeros e uns, mas nos diversos níveis de intensidade correspondentes à vazão em banda larga do sistema caótico de lasers. (Yousefi et al., Physical Review Letters, 26 de janeiro de 2007; texto em www.aip.org/physnews/select )
ADDENDUM: No PNU n° 809 nós escrevemos sobre o Fundo de Ondas Gravitacionais. Para trabalhos comparáveis nesta área, sugerimos aos leitores interessados que leiam também a publicação de Easther e Lim no Journal of Astroparticle Physics, JCAP04(2006)010 ( http://www.iop.org/EJ/jcap/).
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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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