“Por dentro da Ciência” do Instituto Americano de Física (07/10/08)
7 de outubro de 2008
A COMPREENSÃO DE NOSSO UNIVERSO ASSIMÉTRICO DÁ O PRÊMIO NOBEL DE FÍSICA PARA TRÊS CIENTISTAS
Laureados pesquisaram o motivo da natureza ser assimétrica e por que o universo é principalmente constituído por matéria.
Por Phillip F. Schewe
Inside Science News Service
O Prêmio Nobel de Física de 2008 foi concedido para Yoichiro Nambu da Universidade de Chicago, Makoto Kobayashi do Laboratório da Organização de Pesquisa do Acelerador de Altas Energias no Japão e Toshihide Maskawa da Universidade de Kyoto por seu trabalho em busca da explicação do motivo pelo qual a natureza é tão intrigantemente irregular. O trabalho ganhador do prêmio enfatiza especialmente a questão de por que parece haver muita matéria no universo, mas tão pouca antimatéria.
O coração do trabalho dos três físicos é o conceito de simetria — uma característica familiar do mundo natural. O rosto humano é simétrico: o lado esquerdo parece uma imagem no espelho do lado direito. Um floco de neve tem uma simetria sextavada: gire-o um sexto de círculo e ele parecerá o mesmo.
A simetria é importante na natureza, mas a quebra da simetria também. De fato, um dos desdobramentos de significância mais profunda na história do universo envolve uma quebra de simetria. Nós devemos nossa existência à quebra que ocorreu nos instantes que se seguiram ao “Big Bang”. O trabalho dos três físicos japoneses (Nambu mais tarde se tornou um cidadão americano) explica alguns dos modos mais fundamentais de como se quebra essa simetria.
De acordo com o assim chamado “Modelo Padrão da Cosmologia”, os cientistas suspeitam que, nas frações de segundo iniciais após o “Big Bang”, só havia uma Força Física que governava a matéria. Mais tarde, na medida em que o universo se expandia e se resfriava, e muito antes das primeiras estrelas nascerem, essa Força Unificada se separou em quatro: gravidade, que mantém os planetas em órbita em torno do Sol; a Força Eletromagnética, que mantém os átomos unidos e governa os raios de luz; e as duas misteriosas Forças que atuam dentro do núcleo de cada átomo e regulam, entre outras coisas, como o Sol produz sua energia. O trabalho de Nambu, apresentado no início da década de 1960, forneceu algo da estrutura matemática para compreender como essas forças se desgrudaram umas das outras.
Outras formas de simetria regulam — ou deveriam regular — as interações microscópicas entre as partículas. Por exemplo, os cientistas por muito tempo acreditaram que a natureza não deveria discriminar entre a direita e a esquerda, para cima e para baixo, ou para a frente ou para trás no tempo. Nesses aspectos da realidade, a natureza deveria ser simétrica. Nos assuntos humanos, é claro, isso não é verdade. Todos nós fazemos essas distinções. Mas, no nível fundamental de prótons e elétrons, os cientistas esperavam que a simetria fosse a norma.
A simetria entre direita e esquerda, ou de modo mais abrangente, a idéia que a física em nosso mundo seria a mesma que em um mundo no espelho onde tudo estivesse ao contrário, da esquerda para a direita e de cima para baixo, foi posta à prova nos anos 1950. A maior parte dos cientistas naquela época ficou surpresa em saber que essa simetria de espelho (o termo técnico é “paridade”, ou simplesmente “P”) não era um princípio sagrado, afinal. No decaimento de um tipo particular de núcleo, a natureza parecia diferenciar a esquerda da direita. A simetria de espelho não era, afinal, respeitada pela natureza, enfim.
Os cientistas também sentiam que as leis da física deveriam ser simétricas com respeito a um princípio chamado de simetria de carga, ou, abreviadamente, C. A simetria de carga diz que mesmo que se substitua todas as partículas em uma dada situação por suas contrapartes de antimatéria (digamos, substituir um próton por um antipróton), o resultado continuaria a ser o mesmo. Isto é o que os cientistas esperavam, porém, mais tarde, a proposição da simetria de carga também foi demonstrada como errada.
No início da década de 1970, Kobayashi e Maskawa apresentaram uma explicação de por que as simetrias P e C, juntas, deveriam ser quebradas. E, ao fazerem isso, eles usaram algumas das idéias antigas propostas pelo eminente físico russo e ganhador do Prêmio Nobel da Paz, Andrei Sakharov, para predizer que o pequeno desbalanceio entre as simetrias de espelho e da carga poderiam explicar porque a quantidade de matéria no universo era maior do que a de antimatéria.
Sempre que um próton se encontra com um antipróton acontece uma explosão, propunha Sakharov, uma aniquilação mútua. Se houvesse um bilhão de antiprótons e um bilhão e um prótons, somente esse próton a mais sobreviveria à destruição. Somente esse pequeno excesso de matéria sobre a antimatéria é o que existe atualmente. De forma que se pode dizer que a existência das estrelas comuns, de nosso planeta e de nós próprios, se deve a essa preferência da natureza pela matéria. E isso, por sua vez, depende crucialmente dessa pequena assimetria no coração do universo.
Este texto é fornecido para a media pelo Inside Science News Service, que é apoiado pelo Instituto Americano de Física (American Institute of Physics), uma editora sem fins lucrativos de periódicos de ciência. Contatos: Jim Dawson, editor de notícias, em jdawson@aip.org.
Physics News Update nº 874
POR DENTRO DA PESQUISA CIENTÍFICA ― ATUALIZAÇÃO DAS NOTÍCIAS DE FÍSICA
O Boletim de Notícias de Pesquisas do Instituto Americano de Física, n° 874 de 7 de outubro de 2008.
E O PRÊMIO NOBEL DE FÍSICA DE 2008 VAI PARA
Yoichiro Nambu da Universidade de Chicago (EUA), Makoto Kobayashi da Organização de Pesqsuisa do Acelerador de Altas Energias (Japão) e Toshihide Maskawa da Universidade de Kyoto por seu trabalho sobre a quebra de simetria. Nambu receberá metade do prêmio por seu trabalho sobre o mecanismo geral da quebra espontânea de simetria, enquanto Kobayashi e Maskawa recebem a outra por seu trabalho teórico que associa a quebra de simetria à existência de três famílias de quarks.
A simetria tem um papel importante na física. Os três laureados em física estudaram como as simetrias são preservadas ou violadas de diversas formas.
E o que vem a ser simetria? A simetria geométrica entre os dois lados da face de uma pessoa é um exemplo de que algo pode ser igual ou equivalente. Gire um floco de neve sextavado em um sexto de um círculo e ele parercerá o mesmo. Em física, a simetria é um conceito mais abrangente e se aplica à idéia de que uma situação física permanecerá a mesma se certas transformações acontecerem. Três das simetrias mais fundamentais têm os nomes de invariância de reversão no tempo (simbolizada pela letra T), invariância da conjugação de cargas ( C) e invariância da paridade (P).
Visualize a interação microscópica de várias partículas, como se elas fossem bolas de bilhar. A invariância temporal é a proposição de que, se assistirmos um filme da interação, ele se pareceria muito com o que veríamos se o filme fosse rodado de trás para a frente. Ou seja, a interação é invariante, ou a mesma, mesmo que o sentido do tempo seja invertido. A conjugação de cargas se refere à hipotética substiuição de todas as partículas por suas contrapartes de antimatéria.
Os físicos acreditavam que, ao fazer esse tipo de transformação, a física das interações básicas permaneceria intacta. A invariância de paridade é a proposição de que se projetássemos todas as partículas interagentes em um hipotético espelho tridimensional (substituindo todas as suas coordenadas espaciais (x, y, z) pelos valores opostos (-x, -y, -z)) a física pareceria a mesma de novo. O universo era, pensavam os físicos, invariante com respeito a todas essas três operações.Porém a natureza é complexa. Aparentemente, a maior parte das simetrias foram feitas para serem quebradas, e é aí que o trabalho em novas teorias de Nambu, Kobayahsi e Maskawa entra em cena.
Como essas assimetrias se tornaram aparentes? Nos anos 1950, os cientistas descobriram que a paridade não era invariante, ao menos com respeito à Força (Nuclear) Fraca. Isto é, a força fraca causava um tipo particular de decaimento nuclear no qual a paridade não era conservada. Em 1964, James Cronin e Val Fitch descobriram que o decaimento dos mésons K também violava a simetria de C e P, ou CP. Essas experiências causaram uma grande surpresa e os teóricos tiveram que lutar para explicar por que a natureza não era tão simétrica quanto se pensava. Os três atuais laureados com o Nobel contribuíram com artigos chave para este assunto. Eles apresentaram a idéia de que a violação de CP poderia explicar o fato de que, em nosso universo observável, a matéria parece predominar sobre a antimatéria.
A teroria, porposta em 1972, por Kobayashi e Maskawa auxiliava a explicar essa assimetria. Além disso, outro corolário de seu trabalho era a predição da existência de novos tipos de quarks (uma das categorias de “tijolos” básicos para a construção da matéria) além daqueles já conhecidos. Esses quarks foram posteriormente descobertos em experiências.
Uma versão mais longa desta descrição estará disponível ainda hoje no website do Inside Science News Service, http://www.aip.org/isns/
AS MATÉRIAS DO PHYSICS NEWS UPDATE relacionadas com o atual prêmio já publicadas são [nota do tradutor: todas essas matérias são anteriores a minha seqüência de traduções do PNU]:
-CP violation in B mesons, http://www.aip.org/pnu/2001/split/525-1.html
-charge symmetry breaking, http://www.aip.org/pnu/2003/split/633-2.html
-direct CP violation, http://www.aip.org/pnu/1999/split/pnu420-1.htm
-earlier hint of CP violation in B mesons, http://www.aip.org/pnu/1999/split/pnu405-1.htm
-neutrinos and CP violation, http://www.aip.org/pnu/2002/split/614-3.html
-CP experiments, http://www.aip.org/pnu/2002/split/600-1.html
-electric dipole moment, http://www.aip.org/pnu/2001/split/529-1.html
-arrow of time, http://www.aip.org/pnu/1998/split/pnu402-2.htm
-invariance tests, http://www.aip.org/pnu/2002/split/578-2.html
-Lorentz noninvariance? http://www.aip.org/pnu/2003/split/623-2.html
-earlier Nobel to Veltman and t’Hooft for Higgs idea, http://www.aip.org/pnu/1999/split/pnu452-1.htm
ARTIGOS EM REVISTAS relacionados com as pesquisas que levaram ao Nobel deste ano:
-Physics Today, Feb 2003, matter-antimatter asymmetry
-Physics Today, Nov 1988, experiments in the 1950s
-Physics Today, Jan 1968, field theory and Nambu theory
-Physics Today, Oct 1996, review of Nambu papers
-Physics Today, Feb 1999, direct time non-invariance
-Physics Today, May 1999, direct CP violation
-Physics Today, May 2001, experiments at KEK and SLAC
-Scientific Amer, Nov 1976, Nambu
-Scientific Amer, Feb 1988, CP violation
-Scientific Amer, Oct 1998, matter/antimatter asymmetry
-Scientific Amer, Aug 2001, antimatter
-Scientific Amer, Jun 1986, supersymmetry
-Scientific Amer, Apr 1985, standard model
WEBSITES
– Do Prêmio Nobel: http://nobelprize.org/
– Página da Wikipedia (em inglês) sobre “quebra de simetria”, http://en.wikipedia.org/wiki/Symmetry_breaking
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PHYSICS NEWS UPDATE é um apanhado de notícias vindas de congressos de física, publicações diversas de física e outras fontes de notícias. É distribuído de graça como um meio de disseminar informações sobre a física e os físicos. Por isso sua divulgação é livre, desde que devidamente concedido o crédito à Associação Americana de Física. 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.
Resenha: “Os 10 mandamentos para uma vida melhor”
“Os 10 mandamentos para uma vida melhor”, por William Douglas, Thomas Nelson Brasil, (Ediouro), Rio de Janeiro, RJ, 2008. (ISBN 978-85-6030-369-4) (Exemplar de cortesia do editor).
Na linha editorial da Thomas Nelson, de “livros de auto-ajuda e de literatura inspiracional e motivacional”, este é um livro que pretende se dirigir não só ao público cristão, mas a todos que procuram este tipo de literatura. Apesar disso, o autor (que, apesar do nome, é um Juiz Federal brasileiro) abusa do “argumento de autoridade” da Bíblia, quando mais não seja “porque foi o primeiro livro impresso e é um dos mais difundidos no mundo”. Mesmo procurando deixar de lado essa falsa premissa e relevando o fato do autor, em diversas instâncias considerar a Bíblia um texto sagrado “de inspiração divina”, temos que considerar essa circunstância para avaliar a validade da argumentação.
Evidentemente, se o leitor não concordar com essas premissas, pelo menos metade da força da argumentação se perde (o que é bem meu caso…) Mas o autor concede que, mesmo para alguém que as aceite, os famosos “10 Mandamentos” revelados por Moisés são de tal forma impositivos e expressos em termos de “proibições” que causam perplexidade e uma sensação de ser impossível “agradar a Deus”, o que, de forma alguma, se enquadra no pressuposto que “Deus ama você incondicionalmente”. A partir da colocação do psicólogo Leonard Felder que os considera não “mandamentos”, mas “desafios”, o autor propõe uma re-interpretação dos “10 mandamentos” em termos de atitudes positivas que, em seu entender, são universalmente aplicáveis a qualquer um que queira “melhorar sua vida”.
Dentro da lógica e do ponto de vista de quem aceita a Bíblia como uma “revelação divina”, o livro propõe atitudes perfeitamente sensatas que, devidamente adotadas, certamente trarão uma “paz de espírito” maior àqueles que se preocupam não só com a própria “salvação”, mas procuram fazer algum sentido das contradições que a crença em um ser onipotente, onisciente e onipresente (e, supostamente, benevolente), e a realidade de um mundo evidentemente caótico apresentam. Apesar da estreiteza da aceitação das premissas bíblicas (e de que Deus teria, realmente, ditado pessoalmente a Moisés os 10 mandamentos), uma interpretação mais abrangente das (supostas) “Leis Divinas” torna não só a coisa mais palatável, como coloca freios nas diversas diferentes “interpretações” da letra da Bíblia (que – concede o autor – foram responsáveis por inúmeros desmandos e malefícios à humanidade). Seu “Primeiro Mandamento” é um primor: “Deixe Deus ser Deus; ele faz isso melhor do que ninguém”, deveria ser universalmente adotado. Para os que não aceitam um Deus, não é iníquo, nem inócuo: se há um Deus, ele existe independente de você acreditar nele ou não. Para os que acreditam, relembra que Deus não vai ficar mudando as “regras do jogo” porque você não gosta delas, ou acha que está sendo tratado de maneira injusta. Em resumo: o universo funciona assim e não adianta você querer “favores especiais” só porque fica “puxando o saco” de Deus, enquanto nada faz por si próprio.
Os demais “novos mandamentos” são apenas conselhos para organizar sua própria vida, de forma a não ter que ficar rezando para a água ir de morro acima, para consertar situações em que você próprio se meteu, por fraqueza de caráter ou falta de discernimento.
Um livro que eu reputo muito útil a todos os que se professam Cristãos, mas cuja argumentação deixa muito a desejar para quem é cético. Mas, como céticos dificilmente precisam de livros de “auto-ajuda”… Para o “público alvo”, certamente, eu o recomendo. “Com um grão de sal”, evidentemente…
PressPac da American Chemical Society (01/10/08)
Novo material pode acelerar o desenvolvimento de veículos movidos a hidrogênio
Publicação: Nano Letters
Título do Artigo: “Pillared Graphene: A New 3-D Network Nanostructure for Enhanced Hydrogen Storage”
Pesquisadores da Grécia relatam o projeto de um novo material que quase atende as metas para 2010 do Departamento de Energia (DOE) dos EUA para armazenagem de hidrogênio e podem eliminar uma das barreiras existentes para veículos a hidrogênio viáveis. Seu estudo sobre uma maneira de armazenar de maneira segura o hidrogênio, um gás explosivo, será publicado na edição mensal de 8 de outubro da ACS Nano Letters.
Georgios K. Dimitrakakis, Emmanuel Tylianakis, e George E. Froudakis observam que os pesquisadores há muito tempo pensam em usar nano-tubos de carbonos (CNT) para armazenar hidrogênio em veículos com células de combustível. Os CNT são diminutos cilindros de carbono, cerca de 50.000 vezes mais finos do que a grossura de um fio de cabelo humano. Os cientistas esperam poder usar os CNT como tanques de armazenagem miniaturizados para a próxima geração de veículos com célula de combustível.
Neste novo estudo, os pesquisadores usaram modelagem por computador para projetar uma estrutura particular para a armazenagem de hidrogênio que consiste de películas paralelas de grafeno — camadas de carbono com apenas um átomo de espessura — estabilizadas por colunas verticais de CNT (veja uma imagem da estrutura aqui). Eles também adicionaram íons de lítio ao projeto do material para aumentar sua capacidade de armazenagem. Os cálculos dos cientistas mostraram que o assim chamado “grafeno em pilares” pode, teoricamente, armazenar até 41 gramas de hidrogênio por litro, quase alcançando a meta do DOE’s (45 gramas de hidrogênio por litro) para aplicação em transportes. “Os experimentadores estão desafiados a fabricar esse material e validar sua capacidade de armazenagem”, dizem os pesquisadores. — MTS
Jogando “Pinball” com Átomos
Publicação: Nano Letters
Título do Artigo: “Playing Pinball with Atoms”
Com a nanotecnologia fornecendo uma pletora de bombas, motores e outras máquinas com emprego potencial na medicina e na indústria, aqui está uma boa pergunta: Como as pessoas vão ligar e desligar esses dispositivos? Em mais um avanço para dar às pessoas esse controle, cientistas na Holanda relatam o uso de um sinal elétrico externo para controlar um dispositivo mecânico em escala atômica que parecem com os “flippers” (os rebatedores da bolinha) em uma máquina de “pinball” (veja uma figura aqui). Seu relatório está programado para a edição de 8 de outubro de Nano Letters.
Em seu estudo, Harold J. W. Zandvliet e colegas notam que os esforços para construir dispositivos mecânicos cada vez menores, fez com que os cientistas reconhecessem a dificuldade em exercer controle sobre essas nano-máquinas que são pequenas demais para uma chave liga-desliga convencional. Eles descreevem a construção e o teste com sucesso de um dispostivo, “criado” em um “wafer” de cristal de germânio que responde a estímulos liga-desliga.
Os pesquisadores dizem que o dispositivo — tão pequeno que bilhões deles caberiam em uma cabeça de alfineite — lembram os braços ou “flippers” de uma máquina de “pinball”. Os sinais para os braços se moverem para a frente e para trás vêm da ponta de um microscópio de tunelamento. “Controlando precisamente a corrente e a distância da ponta, fizemos com que pares de átomos se comportassem como os “flippers” em uma máquina de “pinball” de dimensões atômicas”, declaram eles. “Nossas observações comporvam sem ambiguidade que é possível controlar um dispositivo em escala atômica com o uso de um simples sinal elétrico. Uma melhor compreensão de dispositivos semelhantes pode jogar luz sobre as futuras possibilidades e oportunidades para a aplicação de dispositivos em escala atômica”; — AD
Níveis potencialmente tóxicos de corta-chamas presentes no sangue dos habitantes da Califórnia
Publicação: Environmental Science & Technology
Título do artigo: “Elevated House Dust and Serum Concentrations of PBDEs in California: Unintended Consequences of Furniture Flammability Standards?”
No que pode ser uma conseqüência inesperada dos esforços para tornar os móveis mais seguros e menos inflamáveis, os residentes da Califórnia têm em seu sangue níveis quase o dobro da média nacional dos potencialmente tóxicos dos corta-chamas chamados PBDE, relatam os cientistas de Massachusetts e Califórnia. Seu estudo, o primeiro a examinar as variações regionais de níveis de PBDE na poeira doméstica e no sangue das pessoas nos EUA, foi publicado online em 1 de outubro na publicação quinzenal da ACS Environmental Science & Technology.
Em seu novo estudo, Ami Zota e colegas observam que os PBDE (polibromoidifenil éteres) são largamente usados como corta-chamas em estofados e eletro-eletrônicos. Os materiais são liberados no ambiente na forma de partículas de poeira, onde podem se acumular nas casas, assim como nos tecidos e sangue das pessoas. Embora seus efeitos exatos em pessoas não seja claro, estudos com animais sugerem que os PBDE podem causar problemas na tireóide e problemas no desenvolvimento e reprodução. Uma vez que a Califórnia tem um dos padrões mais restritivos quanto a inflamabilidade da mobília, os pesquisadores suspeitam que os residentes nesse estado podem ter níveis mais altos de exposição à poeira de PBDE do que outros nos EUA.
Para tirar a limpo, os cientistas compararam dados das concentrações de PBDE na poeira doméstica de 49 casas na Califórnia com as concentrações relatadas em 120 casas em Massachusetts e várias outras áreas. Os pesquisadores também compararam dados de níveis de PBDEs no sangue dos californianos com os residentes em outras regiões. Eles descobriram que os níveis de PBDE nas casas da Califórnia eram de 4 a 10 vezes mais altos do que no resto dos EUA. Eles também descobriram que os níveis de alguns PBDE no sangue eram significativamente mais altos nos californianos do que no resto do país. “Essas descobertas aumentam a preocupação sobre legislações em discussão e padrões de resistência ao fogo que encorajam o uso em larga escala de retardadores químicos de chamas que sejam tóxicos ou cuja segurança não tenha sido verificada”, declara o artigo. — MTS and AD
Fungos combatem a poluição atmosférica retirando enxofre do petróleo cru
Publicação: Industrial & Engineering Chemistry Research
Título do artigo: “Study of the First Isolated Fungus Capable of Heavy Crude Oil Biodesulfurization”
Pesquisadores do Iran publicaram o que eles descrevem como o primeiro estudo acerca de um fungo que pode remover enxofre — uma das principais fontes de poluição atmosférica — do petróleo cru de maneira mais eficaz do que os processos de refino convencionais. A descoberta pode auxiliar a reduzir a poluição atmosférica e a chuva ácida causadas pela liberação de compostos de enxofre presentes na gasolina e pode auxiliar as companhias de petróleo a alcançar padrões mais rígidos para as emissões dos combustíveis, dizem os cientistas. Seu estudo foi publicado na edição de 1 de outubro da publicação quinzenal da ACS Industrial & Engineering Chemistry Research.
Jalal Shayegan e colegas observam que os processos existente para o refino do assim chamado petróleo cru “pesado”, ou rico em enxofre, converte o enxofre em em gás sulfídrico em altas pressões e temperaturas. No entanto, eles deixam para trás algu8ns tipos de compostos com base em enxofre que acabam na gasolina e outros combustíveis. Os cientistas sabem há muito tempo que certos micróbios podem retirar o enxofre do petróleo. Porém, ninguém tinha tentado usar esses micróbios na assim chamada bio-dessulfurização do petróleo bruto pesado até agora, indicam eles.
No novo estudo, os cientistas descrevem o isolamento e o teste do primeiro fungo capaz de remover enxofre de petróleo cru pesado. O fungo, chamado Stachybotrys, removeu de 65 a 76% do enxofre presente em certos tipos de petróleo cru pesados de dois diferentes campos petrolíferos. O processo não requer altas temperaturas nem altos consumos de energia porque se dá ligeiramente acima da temperatura ambiente, observam os cientistas. — MTS
Falta de água coloca desafios e oportunidades para a indústria
Publicação: Chemical & Engineering News
Título do artigo: “The Other Scarce Resource”
Tal como o aperto no crédito está modificando a paisagem econômica global, uma freqüentemente esquecida escassez de água limpa está confrontando os negócios e a indústria com um leque de novos desafios e oportunidades, de acordo com um artigo que será publicado na edição de 6 do outubro do semanário da ACS Chemical & Engineering News.
A história de capa, assinada pela Editora Sênior de Negócios Melody Voith, alerta para que as grandes firmas industriais, tais como Dow Chemical, General Electric, Nalco e Ashland, têm que gerenciar as operações diárias de modo a conservar e reutilizar a água. Antigamente vista como um recurso barato e inesgotável, a água pura está cada vez mais rara no mundo, explica Voith, notando que a falta de água pura é um “risco crescente” para a indústria.
“Simplesmente não existe um sucedâneo para a água boa e pura — e esta está cada vez mais difícil de obter”, declara Voith. Ao mesmo tempo, as companhias que fornecem tecnologia de conservação e purificação de água estão tirando vantagens das novas oportunidades. O artigo explica como as companhias estão investindo em novas tecnologias para atender a crescente demanda por substâncias químicas, serviços e equipamentos para tratamento de águas.
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O PressPac da American Chemical Society é traduzido com expressa permissão da Sociedade Americana de Química e, em alguns casos, fornece o link para os originais em inglês.
Como eu digo nas traduções do Physics News Update, correções são bem vindas.
Bio-baterias
Via EurekAlert:
National Institute of Standards and Technology (NIST)
Modelos de células de poraquês sugerem possibilidades “eletrizantes”
Os engenheiros sabem há muito tempo que grandes idéias podem ser tiradas de Mamãe Natureza, mas um novo artigo* preparado por pesquisadores da Universidade Yale e do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (National Institute of Standards and Technology = NIST) levam a coisa ao nível celular. Com a aplicação de modernas ferramentas de projeto a uma das unidades básicas da vida, eles argumentam que podem ser produzidas células artificiais que não só reproduzem, como de fato melhoram o desempenho das células elétricas dos poraquês. Versões artificiais das células que geram a eletricidade no poraquê podem ser desenvolvidas para se tornarem fontes de energia para implantes médicos e outros dispositivos pequenos, é o que eles dizem.
O artigo, de acordo com o engenheiro do NIST David LaVan, é um exemplo do relativamente novo campo da biologia de sistemas. “Será que entendemos como uma célula produz eletricidade bem o suficiente para projetar uma — e aperfeiçoar o projeto?”, pergunta ele.
Os poraquês canalizam a energia gerada por milhares de células especializadas, chamadas eletrócitos, até gerar potenciais elétricos da ordem de 600 Volts, de acordo com os biólogos. O mecanismo é similar ao das células dos nervos. A chegada de um sinal químico dispara a abertura de canais altamente seletivos na membrana de um célula, fazendo com que íons de sódio fluam para dentro e íons de potássio fluam para fora. A troca de íons aumenta a voltagem ao longo da membrana, o que causa a abertura de mais canais ainda. A partir de um certo ponto, o processo passa a ser auto-alimentado, resultando em um pulso elétrico que atravessa a célula. Os canais então se fecham e passagens alternativas se abrem para “bombear” os íons de volta a suas concentrações iniciais, durante o estado de “repouso”.
No total, de acordo com LaVan, existem ao menos sete diferentes tipos de canais, cada um com várias possíveis variáveis para manipular, tais como sua densidade na membrana. Células de nervos, que transportam informação em lugar de energia, podem disparar rapidamente mas com uma energia relativamente pequena. Os electrócitos têm um ciclo mais lento, mas liberam mais energia por períodos maiores. LaVan e seu companheiro Jian Xu desenvolveram um complexo modelo numérico para representar a conversão da concentração de íons em impulsos elétricos e o testaram comparando com dados anteriormente publicados sobre eletrócitos e células de nervos para verificar sua precisão. A partir disso, consideraram como otimizar o sistema para maximizar a vazão de energia, através da modificação geral dos tipos de canais.
Seus cálculos mostram que são possíveis melhoramentos substanciais. Um projeto de célula artificial pode gerar mais do que 40% de energia a mais, em um único pulso, do que um eletrócito natural. Outro, poderia produzir valores de pico mais do que 28% maiores. Em princípio, dizem os autores, camadas empilhadas de células artificiais em um cubo ligeiramente maior do que 4 mm de aresta são capazes de produzir um fluxo de corrente contínuo de cerca de 300 microWatts para ativar pequenos dispositivos implantados. As fabricações dos componentes individuais de tais células artificiais — inclusive um par de membranas artificiais separados por uma camada isolante e canais de íons, que podem ser criados pela engenharia sobre proteínas — já foram demonstrados por outros pesquisadores. Tal como em sua contraparte natural, a fonte de energia para as células seria do trifosfato de adenosina (ATP), sintetizado a partir dos açúcares e gorduras do corpo, com o uso de bactérias ou mitocôndrias específicas.
* J. Xu e D.A. LaVan. “Designing artificial cells to harness the biological ion concentration gradient”. Nature Nanotechnology, publicado online em 21 de setembro de 2008.
Lá, como cá…
Eu vou transcrever trechos de um artigo, omitindo nomes de pessoas e de lugares… Vejam se o tom não é algo familiar… (no fim, eu preencho as lacunas)
«É um sentimento de impunidade que cresce»
A cólera dos policiais do (…) encontra base nos fatos. O (nome do jornal omitido) teve acesso a um documento de seis páginas que relaciona, ao longo de um ano, cerca de cinqüenta casos marcantes onde os policiais ficaram com com a sensação, falsa ou verdadeira, de que não foram apoiados pela justiça. De um lado, existem os acusados de violências que a promotoria deixou em liberdade, logo após sua prisão em flagrante. Alguns serão intimados mais tarde. «Tarde demais», estima o (nome omitido). De outro, há aqueles intimados pela justiça, «mas sem prisão preventiva!», protesta o sindicalista. Também os policiais serão convocados posteriormente. Mas, mais uma vez, é imprescindível que eles se apresentem na data fixada.
A lista negra dos agentes do (nome do local omitido) evoca, pelo menos, quatro casos que causaram grande repercussão entre outubro de 2007 e junho de 2008. Entre os casos que mais chocaram os policiais: a libertação dos acusados de agressão a policiais de (nome da cidade omitido), em julho passado. «Alguns deles sequer irão a julgamento!», se indigna um comissário.
Os funcionários da Chefia de Polícia de (nome da cidade omitido) evocam, também, a libertação, com uma simples marcação de uma audiência posterior, do acusado de agressão a duas jornalistas que faziam uma reportagem para (nome da emissora omitido) em 18 de setembro passado, no bairro de (nome omitido).
As quadrilhas não são as únicas a se aproveitarem dessa leniência. Temos, aqui, o caso de um motorista de ônibus que bateu de propósito em uma viatura da polícia em (nome do local omitido). E eis ele solto e continuando a dirigir seu ônibus. Acolá, um contribuinte que ameaçou atirar nos fiscais de impostos em (nome do local omitido) e em cuja casa foi encontrada, realmente, uma pistola de 9 mm. Ele será intimado mais tarde.
Pelo tipo de aspas usados, muitos já devem ter identificado que se trata da França. O jornal é Le Figaro, e a matéria é: Violences à Paris : les policiers contre le laxisme des juges. Os nomes das pessoas e dos locais exatos não vêm ao caso (quem quiser, siga o link e leia a notícia inteira).
Mas que parece com um certo país lusófono da América do Sul, parece…
“Pergunte a um físico”
O Everton (o popular “Tom” da Comunidade “Física” do Orkut) resolveu ressuscitar uma antiga iniciativa da USP: “Pergunte a um físico”. Para isso, ele se valeu do Grupo de Discussão do Google “Brasil Ciência” onde se encontram muitos deles (e todos os moderadores da Comunidade do Orkut).
Para maiores informações sobre como perguntar a um físico, visite esta página do “Ars Physica“.
Só recomendo um cuidado aos interessados: vocês podem acabar se apaixonando pelo assunto e se tornarem cabotinos como yours truly — quem sabe até se tonando um Blogueiro de Ciências?… 😉
Novo tema para discussão do “Roda de Ciência”
Atenção pessoal! Já está no ar a enquete para a escolha do novo tema para discussão no Roda de Ciência. Aos leitores eu peço que sigam o link e votem (pode votar em mais de um assunto) e aos companheiros do “Roda de Ciência” que publiquem em seus Blogs chamadas como esta para a votação (que se encerra, tal como as eleições, no dia 5 de outubro).
Aos leitores e Blogueiros amigos, eu peço que deixem sugestões para temas de discussão. E os Blogueiros não participantes do “Roda de ciência”, se resolverem publicar um post sobre o tema escolhido, por favor me avisem, para que eu possa colocar um link, ou mesmo transcrever (sob permissão) o post.
