O terceiro cinturão de Van Allen


NASA/Goddard Space Flight Center

A sonda Van Allen da NASA descobre uma surpresa em torno da Terra

 IMAGEM: Em 31 de agosto de 2012, uma protuberância solar explodiu, lançando partículas e uma onda de choque que passou perto da Terra.

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Após o lançamento da maior parte das espaçonaves científicas da NASA, os pesquisadores esperam pacientemente por meses, à medida em que os instrumentos são ligados, um de cada vez, lentamente levados à máxima potência e testados para se assegurar que eles funcionam em plena capacidade. É um rito de passagem para qualquer novo satélite no espaço e uma agenda assim estava programada para as Sondas Van Allen quando elas foram lançadas em 30 de agosto de 2012 para estudar os dois cinturões de radiação gigantes que circundam a Terra.

No entanto, um grupo de cientistas da missão resolveu mudar esses planos. Eles pediram que o Telescópio Relativístico Elétron Próton (Relativistic Electron Proton Telescope = REPT) fosse ligado bem cedo – apenas três dias após o lançamento – a fim de que suas observações se superpusessem com as de outra missão chamada SAMPEX (Solar, Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer = Explorador de Partículas Solares, Anômalas e Magnetosféricas) que iria em breve sair de órbita e re-entrar na atmosfera terrestre.

Foi uma decisão afortunada. Logo antes do REPT ser ligado, a atividade no Sol tinha emitido um jorro de energia na direção da Terra que fez os cinturões de radiação oscilarem. O instrumento REPT funcionou bem desde que foi ligado em 1º de setembro. Ele realizou observações dessas novas partículas aprisionadas entre os cinturões, registrando suas altas energias e o aumento de tamanho dos cinturões.

Aí aconteceu algo que ninguém tinha visto antes: as partículas de assentaram em uma nova configuração que exibia um cinturão extra, o terceiro, que se projetava para o espaço. Alguns poucos dias após seu lançamento, as sondas Van Allen mostraram aos cientistas algo que os faria re-escrever seus livros-texto.

“Lá pelo quinto dia após o REPT ser ligado, nós conseguimos plotar nossas observações e observar a formação de um terceiro cinturão de radiação”, disse Shri Kanekal, o cientista adjunto para a missão das Sondas Van Allen no Centro Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, co-autor de um artigo sobre esses resultados. “Nós chegamos a pensar que havia algo errado com nossos instrumentos. Nós verificamos tudo, mas não havia coisa alguma errada. O terceiro cinturão persistiu lindamente, dia após dia, semana após semana, por quatro semanas”.

Os cientistas publicaram seus resultados em um artigo na Science de 28 de fevereiro de 2013. A incorporação desta nova configuração a seus modelos dos cinturões de radiação dá aos cientistas novas pistas sobre o que causa a mudança de formato dos cinturões – uma região que pode algumas vezes oscilar dramaticamente em resposta à energia emitida pelo Sol, causando impactos sobre satélites e espaçonaves ou apresentar riscos potenciais ao voo espacial tripulado.

Os cinturões de radiação, ou cinturões de Van Allen, foram descobertos com os primeiros lançamentos de satélites em 1958  por James Van Allen. Missões subsequentes observaram partes dos cinturões – inclusive a SAMPEX que observou os cinturões por baixo – porém o que causa tal variação dinâmica permanecia algo de misterioso. Realmente, tempestades aparentemente semelhantes vindas do Sol, às vezes causavam efeitos completamente diferentes nos cinturões, ou, em outras, não mudavam coisa alguma.

As Sondas Van Allen consistem em duas espaçonaves idênticas com a missão de mapear essa região com detalhes requintados, catalogando uma ampla gama de energias e partículas e rastreando o zoológico de ondas magnéticas que pulsam pela área, algumas vezes acelerando as partículas a velocidades tão extremas que elas escapam inteiramente dos cinturões.

 IMAGEM: Dois anéis gigantes de radiação, conhecidos como os Cinturões de Van Allen Belts, que circundam a Terra, foram descobertos em 1958. Em 2012, as Sondas Van Allen descobriram um terceiro cinturão.

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“Nós já tínhamos uma longa série de dados de missões como a SAMPEX”, diz Daniel Baker que é o principal investigador do REPT na Universidade do Colorado em Boulder e principal autor do artigo na Science. “Porém nós nunca estivemos dentro da garganta do acelerador que funciona uns poucos quilômetros acima de nossas cabeças, acelerando essas partículas a velocidades incríveis”.

Em seus primeiros seis meses em órbita, os instrumentos nas Sondas Van Allen funcionaram excepcionalmente bem e os cientistas estão entusiasmados com a catadupa de observações que chegam com uma clareza sem precedentes. Esta é a primeira vez que os cientistas puderam reunir um conjunto completo de dados acerca dos cinturões, com o bônus adicional de observá-los a partir de duas espaçonaves separadas que podem mostrar mais claramente como os eventos transitam pela área.

A descoberta de algo novo no espaço tal como o terceiro cinturão de radiação, tem mais implicações do que o simples conhecimento de que um tal terceiro cinturão é possível. Em uma região do espaço que permanece ainda tão misteriosa, quaisquer observações capazes de ligar certas causas a certos efeitos adiciona uma nova peça de informação ao quebra-cabeças.

Baker gosta de comparar os cinturões de radiação aos anéis de armazenagem de partículas nos aceleradores dos laboratórios de física. Nesses aceleradores, usa-se campos magnéticos para manter as partículas orbitando em círculos, enquanto se usa ondas de energia para enviar essas partículas a velocidades cada vez maiores. Nesses aceleradores, tudo tem que ser cuidadosamente sintonizado com o tamanho e formato do anel, e com as características dessas partículas. Os Cinturões de Van Allen dependem de uma sintonia similar. Uma vez que os cientistas observam os anéis somente em certos lugares e certas ocasiões, eles podem calcular com mais exatidão quais partículas e quais ondas devem estar causando um determinado formato. Cada novo conjunto de observações ajuda a estreitar o campo ainda mais.

“Nós podemos oferecer estas novas observações aos teóricos que vão modelar o que está acontecendo nos cinturões”, diz Kanekal. “A natureza nos presenteia com este evento – ele está bem aí, é um fato, não há o que discutir – e agora temos que explicar por que é este o caso. Por que o terceiro cinturão persistiu por quatro semanas? Por que ele se modifica? Toda esta informação nos ensina mais sobre o espaço”.

Os cientistas já têm teorias sobre exatamente qual tipo de ondas varrem para fora as partículas na região do “escaninho” entre os dois primeiros cinturões. Agora eles têm que criar modelos para descobrir quais ondas têm as características corretas para varrer as partículas para fora da nova região de “escaninho” ainda mais longe também. Outra observação fascinante para explorar reside em rastrear as causas que dão origem a esta nova região ainda antes: em 31 de agosto de 2012, um longo filamento de material solar que tinha pairado sobre a atmosfera solar, foi expelido para o espaço. Baker diz que isto pode ter causado a onda de choque que levou à formação do terceiro cinturão poucos dias depois. Além disto, o novo cinturão foi virtualmente aniquilado quatro semanas depois de ter aparecido por outra onda de choque provinda do Sol. Ser capaz de observar um tal fenômeno durante seu acontecimento, fornece mais material ainda para teorias sobre os Cinturões de Van Allen.

A despeito de já haver 55 desde que os cinturões de radiação foram descobertos, ainda há muito o que investigar e explicar, e apenas poucos dias após seu lançamento, as Sondas Van Allen mostraram que os cinturões ainda são capazes de surpreender.

“Eu acho que demos muita sorte”, diz Baker. “Termos ligado nossos instrumentos quando o fizemos, com grande confiança em nossos engenheiros e que os instrumentos funcionariam imediatamente, e ainda tendo a cooperação do Sol para mexer com o sistema como mexeu – foi tudo uma oportunidade extraordinária. Isso corroborou a importância da missão e como é importante revisitar os Cinturões de Van Allen como uma novidade”

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O Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins construiu e opera as Sondas Van Allen. As Sondas Van Allen compreendem a segunda missão do programa “Vivendo com uma estrela” (Living With a Star = LWS) da NASA para explorar os aspectos do sistema Sol-Terra que afetam diretamente a vida e a sociedade. O programa é gerenciado pelo Centro Espacial Goddard da NASA.

 

Driblando a incerteza quântica

University of Innsbruck

Truques quânticos com medições

 IMAGEM: Em sua recente experiência, os cientistas  demonstraram que é possível reverter uma medição com o auxílio de um protocolo de correção de erro quântico.

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Uma equipe de físicos da Universidade de Innsbruck, Áustria, realizou uma experiência que parece contradizer os fundamentos da teoria quântica – à primeira vista. A equipe, liderada por Rainer Blatt, reverteu uma medição quântica em um protótipo de processador de informação quântico. A experiência foi possibilitada por uma técnica que foi desenvolvida para a correção de erros quânticos em um futuro computador quântico.

As medições em sistemas quânticos têm intrigado gerações de físicos devido a suas propriedades contraintuitivas. Uma delas é o fato de que medições em um sistema quântico são, de modo geral, não determinísticas. Isso quer dizer que, mesmo que o estado do sistema seja completamente conhecido, é impossível prever o resultado de uma única medição. Além disso, a medição altera o estado do sistema, de forma que uma medição posterior certamente vai dar o mesmo resultado da primeira medição. Em outras palavras, a primeira medição altera irreversivelmente o sistema.

Em sua recente experiência, os cientistss demonstraram que é possível reverter uma medição com o auxílio de um protocolo de correção de erro quântico. Isto aparentemente contradiz os fundamentos da teoria quântica que proíbe explicitamente a reversão de uma medição quântica. Porém, uma olhadela mais detalhada torna fácil a solução deste enigma: a equipe de Philipp Schindler transfere a informação pertinente a uma única partícula para um estado emaranhado que consiste de três partículas. Se agora uma partícula individual for medida, seu estado original pode ser reconstruído a partir das informações que residem nas duas outras partículas restantes, o que não contraria as leis da mecânica quântica.

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Artigo publicado: Undoing a quantum measurement. Philipp Schindler, Thomas Monz, Daniel Nigg, Julio T. Barreiro, Esteban A. Martinez, Matthias F. Brandl, Michael Chwalla, Markus Hennrich, Rainer Blatt. Physical Review Letters 110, 070403 (2013). DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.070403 (http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.070403)

 

A vitória dos Trolls

University of Wisconsin-Madison

A vitória dos trolls: comentários rudes nos blogs ofuscam o brilho da ciência online

BOSTON – Os trolls estão ganhando.

Escolha um post acerca de qualquer aspecto da ciência – qualquer um – role até os comentários do blog e deixe o pau cantar:

  • “Eu fico imaginando quanto dinheiro de impostos foi gasto com este estudo ‘profundo’?”
  • “Eu acho que se pode pegar todos esses estudos feitos por cientistas da cabeça grande, 99% deles socialistas e comunistas, e enfiar eles onde o sol não brilha.”
  • “Bah!… Lá vêm os histéricos do mito das mudanças climáticas de novo…”
  • “Este artigo é 100% propaganda babaca.”
  • “Falando de palermas, se você existisse nos anos 70, quando também havia cientistas, a grande novidade era a chegada de uma nova era glacial. E não me venha com essas m€Ʀ** de emissões de carbono.”

Essas grosserias, gostem ou não, são agora o prato principal de nossa dieta de notícias e, no reino das notícias de ciência online, as diatribes, esculachos e insultos estão cobrando seu pedágio sobre a percepção pública da ciência e da tecnologia, de acordo com um estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison.

Dirigindo-se aos cientistas presentes aqui hoje (14 Fev 2013) na reunião anual da Associação Americana para o Progresso da Ciência (American Association for the Advancement of Science – AAAS), a pesquisadora de comunicação científica da UW-Madison, Dominique Brossard, relatou os resultados de um estudo que mostram que o tom dos comentários pode, por si só, influenciar a percepção dos riscos advindos da nanotecnologia, a ciência da manipulação de materiais nas menores escalas.

O estudo, agora publicado no Journal of Computer Mediated Communication, foi financiado pela Fundação Nacional de Ciências (National Science Foundation – NSF). A amostragem foi tomada em um segmento representativo de 2.338 americanos em uma experiência online, onde a civilidade dos comentários no blog foi manipulada. Por exemplo, o estudo mostrou que a introdução de xingamentos nos comentários pré-existentes em um post de um blog de um jornal – originalmente com comentários equilibrados – podia exacerbar para cima ou para baixo as percepções do risco, dependendo da predisposição individual quanto à ciência da nanotecnologia.

“Parece que nós não temos realmente uma clara norma social acerca do que se espera [em termos de civilidade] online,” declara Brossard, professor de Comunicação de Ciências da via da UW-Madison, em contraste com fóruns públicos online, onde normas prescritas para decoro ajudam a manter a civilidade das discussões. “No caso dos posts dos blogs, é um velho-oeste”.

Para a nanotecnologia, que se desenvolve rapidamente e já faz parte de mais de 1.300 produtos comerciais, a exposição a comentários grosseiros online é uma das muitas variáveis que podem influenciar a percepção de risco associada à mesma.

“Quando as pessoas se deparam com um assunto pouco familiar, tal como a nanotecnologia, elas frequentemente se baseiam em outro valor existente – tais como a religiosidade ou a deferência pela ciência – para fazerem um julgamento”, explica Ashley Anderson, uma doutora associada ao Centro de Comunicação sobre Mudanças Climáticas na Universidade George Mason e a principal autora do recém-publicado estudo no Journal of Computer Mediated Communication.

Leitores muito religiosos – revela o estudo – eram levados a ver a nanotecnologia como algo arriscado quando expostos a comentários rudes, em comparação com leitores menos religiosos, observou Brossard.

“Os Blogs já fazem parte da nova paisagem da mídia há algum tempo, mas nosso estudo é o primeiro a examinar os efeitos potenciais dos comentários dos blogs sobre a percepção do público sobre a ciência”, diz Brossard.

Enquanto que o tom dos comentários em um blog podem ter um impacto, a simples discordância em posts pode também fazer oscilar a percepção: “A discordância aberta adiciona outra camada. Ela influencia a conversação”, explica ela.

O Professor Dietram Scheufele de Comunicação de Ciências da Vida na UW-Madison, outro coautor do estudo, observa que a Web é o primeiro lugar onde as pessoas buscam informações detalhadas e discussões sobre os aspectos da ciência e da tecnologia. Por conta desta tendência, “os estudos sobre a mídia online estão se tornando cada vez mais importantes, porém compreender o ambiente da informação online é particularmente importante para as questões de ciência e tecnologia”.

 

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trollface

 

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