Physics News Update nº 853
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 853, de 11 de janeiro de 2008 por Phillip F. Schewe e Jason S. Bardi.
PHYSICS NEWS UPDATE
ESPECTROSCOPIA SEM PRECEDENTES, UTILIZANDO A MELHOR ESCALA JÁ FEITA PARA A LUZ.
Os físicos do NIST-Boulder realizaram um novo poderoso estudo espectroscópico de uma amostra de gás, utilizando pentes de freqüência. O trabalho do NIST, que pode, muito bem, modificar a maneira de fazer espectroscopia, é particularmente remarcável porque ele fornece o espectro completo do gás, em uma ampla região do espectro e com uma precisão de freqüência que pode chegar a 1 Hz (para freqüências de espectro da ordem de 2 x 1014 Hz).
O feito espectroscópico do NIST é equivalente a enviar, simultaneamente, 155.000 lasers individuais de freqüência singela através da amostra e medir a amplitude e o desvio de fase de cada laser individual. Além disto, o espectro é medido rapidamente, usando um dispositivo sem peças mecânicas móveis.
A invenção do processo de pente óptico de freqüência foi um grande passo adiante na tecnologia de laser. John Hall (NIST) e Ted Haensch (Max Planck) ganharam o Prêmio Nobel em 2005 por seu trabalho pioneiro nesta área. (Para um tutorial [em inglês, é claro] sobre pentes de freqüência, veja esta página do NIST)
No processo do pente, um laser de pulsos emite luz, não em uma única freqüência, mas em uma série de freqüências. Um espectro de freqüências desse laser composto se parece com um pente, com as emissões de luz em intervalos de freqüência regulares, que cobrem a faixa infravermelha do espectro eletromagnético [ou, como está virando moda dizer: “luz”]. O pente de freqüências é uma ferramenta ideal para a espectroscopia por várias razões. Sua luz cobre uma grande parte do espectro óptico e a freqüência de cada linha individual do pente pode ser conhecida com uma precisão de 1 Hz.
Quando se faz passar um pente de freqüências através de uma célula de gás, uma dada linha, tal como qualquer feixe laser, vai ser absorvida quando for ressonante com qualquer um dos vários níveis de energia quântica do gás. O desafio com os pentes de freqüências é descobrir quais dentre as cem mil linhas do pente são absorvidas e quais não são.
Para resolver este problema, os pesquisadores do NIST pegam o pente usado para a espectroscopia e o misturam com um segundo pente de freqüências cuidadosamente planejado. Este conjunto de pulsos de luz resulta em um pulso de “batimento de freqüência” que pode ser medido com dispositivos eletrônicos convencionais. A partir desse pulso de batimento de freqüência, a absorção e o desvio de fase de cada linha individual do pente podem ser observados separadamente. Este trabalho representa, de longe, o maior número de “dentes” em um pente de freqüências já observado individualmente.
A presente experiência do NIST procura pelos efeitos de absorção por um gás de 155.000 linhas do pente, intervaladas de 125 nm em comprimento de onda. A precisão de 1 Hz do NIST deve ser comparada com a precisão de dezenas de MHz que caracteriza outras técnicas de espectroscopia. Os pesquisadores do NIST acreditam que este novo trabalho pode mudar o modo de realizar espectroscopias. (Coddington, Swann, Newbury, Physical Review Letters, 11 de janeiro de 2008; este é um dos artigos em destaque pelos editores da PRL)
OCULTAMENTO ACÚSTICO.
Simulações em computador e o emprego da teoria de dispersão de ondas demonstraram que, ao contrário do anteriormente previsto, deve ser possível produzir uma cápsula tridimensional material, invisível para as ondas de som, analogamente ao “ocultamento óptico”, o processo pelo qual as ondas de luz são guiadas em torno de um objeto e re-focalizadas na outra ponta e na mesma direção (sem qualquer reflexão de luz que traia a posição) de forma a tornar o objeto “invisível”.
Um ocultamento óptico ainda não foi conseguido, porém os pesquisadores esperam ser capazes de fazê-lo. Pode a mesma coisa ser feita com ondas de som?
Em princípio, não há razão para que isso não possa ser feito. O líder de um grupo de cientistas que está examinando a questão, Steven Cummer da Duke University, diz que vários dos princípios que dizem respeito à canalização de ondas de luz em torno de um objeto, podem ser também aplicáveis a ondas de som. Certamente, existem diferenças. As ondas de som oscilam na direção de seu movimento, enquanto os campos elétrico e magnético que compõem as ondas de luz, oscilam perpendicularmente à direção de movimento da onda.
No caso óptico, o ocultamento vai requerer um material (na verdade um meta-material) específico, com um índice de refração altamente anisotrópico (que varie largamente de acordo com a direção através do material). Na prática, o índice de refração para ondas eletromagnéticas depende da permissividade, uma medida da resposta do material a um campo elétrico aplicado, e da permeabilidade, sua resposta a um campo magnético aplicado (para um relato sobre a demonstração de materiais com índice negativo, veja Boletim PNU n° 476, matéria n°1).
D([“mb”,”limitation of electromagnetic cloaking, he says, is that it requires\u003cbr /\u003eportions of the wave to move faster than the speed of light (in full\u003cbr /\u003eaccordance with special relativity); this can be done for very\u003cbr /\u003elimited frequency ranges but not for wider ranges, limiting the\u003cbr /\u003eapplicability of optical cloaking. \u0026nbsp;This limitation does not apply\u003cbr /\u003eto sound waves moving through matter. \u0026nbsp;Furthermore, the acoustic\u003cbr /\u003eproperties of most materials means that sound waves might not be\u003cbr /\u003eabsorbed as readily in acoustic cloaking as light waves are absorbed\u003cbr /\u003ein optical cloaking (in which case the cloaking would be something\u003cbr /\u003eless than perfect). \u0026nbsp;Applications of acoustic cloaking come easily\u003cbr /\u003eto mind:\u003cbr /\u003ehiding submarines from sonar, for example. \u0026nbsp;Another potential\u003cbr /\u003epractical application might be in architecture, where acoustic\u003cbr /\u003econsiderations (reducing noise) might not have to be sacrificed in\u003cbr /\u003ethe interest of structural integrity. \u0026nbsp;Among Cummer*s collaborators\u003cbr /\u003eare David Smith of Duke (one of the early pioneers in the field of\u003cbr /\u003enegative-index materials) and John Pendry of Imperial College (the\u003cbr /\u003eearly theorist of negative-index studies). \u0026nbsp;(Cummer et al., Physical\u003cbr /\u003eReview Letters, 11 January 2008; \u0026nbsp;considered an editor*s Suggested\u003cbr /\u003earticle in PRL)\u003cbr /\u003e\u003cbr /\u003e***********\u003cbr /\u003ePHYSICS NEWS UPDATE is a digest of physics news items arising\u003cbr /\u003efrom physics meetings, physics journals, newspapers and\u003cbr /\u003emagazines, and other news sources. \u0026nbsp;It is provided free of charge\u003cbr /\u003eas a way of broadly disseminating information about physics and\u003cbr /\u003ephysicists. For that reason, you are free to post it, if you like,\u003cbr /\u003ewhere others can read it, providing only that you credit AIP.\u003cbr /\u003ePhysics News Update appears approximately once a week.\u003cbr /\u003e\u003cbr /\u003eAUTO-SUBSCRIPTION OR DELETION: By using the expression\u003cbr /\u003e\u0026quot;subscribe physnews\u0026quot; in your e-mail message, you\u003cbr /\u003ewill have automatically added the address from which your\u003cbr /\u003emessage was sent to the distribution list for Physics News Update.\u003cbr /\u003eIf you use the \u0026quot;signoff physnews\u0026quot; expression in your e-mail message,\u003cbr /\u003ethe address in your message header will be deleted from the\u003cbr /\u003edistribution list. \u0026nbsp;Please send your message to:\u003cbr /\u003e\u003ca onclick\u003d\”return top.js.OpenExtLink(window,event,this)\” href\u003d\”mailto:listserv@listserv.aip.org\”\u003elistserv@listserv.aip.org\u003c/a\u003e\u003cbr /\u003e(Leave the \u0026quot;Subject:\u0026quot; line blank.)\u003cbr /\u003e\u003cbr /\u003e\u003c/div\u003e”,0] ); //–>Os equivalentes acústicos desses dois parâmetros são a densidade de massa e a compressibilidade (a resiliência) do fluido ambiente (usualmente ar ou água) no qual o objeto se encontra. Cummer diz que, a curto prazo, o ocultamento acústico pode ser mais prático do que o ocultamento óptico. Uma das limitações do ocultamento eletromagnético, declara ele, é que requer que partes da onda se movam mais rápido do que a velocidade da luz (em total concordância com a Relatividade Restrita); isto pode ser feito com amplitudes de freqüência muito limitadas, porém não para amplitudes maiores, o que limita a aplicabilidade do ocultamento óptico. Esta limitação não se aplica a ondas de som que se propagam pela matéria. Além disto, as propriedades acústicas da maior parte dos materiais significam que ondas de som podem não ser absorvidas tão prontamente como o são as ondas de luz no ocultamento óptico (caso no qual o ocultamento óptico seria menos do que perfeito).
As aplicações do ocultamento acústico vêm à mente facilmente: esconder submarinos do sonar, por exemplo. Outra aplicação prática potencial pode ser na arquitetura, onde considerações sobre a acústica (redução de ruídos) não precisarão ser sacrificados em favor da integridade estrutural. Entre os colaboradores de Cummer estão David Smith da Duke (um dos primeiros pioneiros no campo de materiais com índices negativos) e John Pendry do Imperial College (o teórico inicial dos estudos sobre índices negativos). (Cummer et al., Physical Review Letters, 11 de janeiro de 2008;
este é outro dos artigos em destaque pelos editores da PRL)
********************
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.
**************
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.
PHYSICS NEWS UPDATE
ESPECTROSCOPIA SEM PRECEDENTES, UTILIZANDO A MELHOR ESCALA JÁ FEITA PARA A LUZ.
Os físicos do NIST-Boulder realizaram um novo poderoso estudo espectroscópico de uma amostra de gás, utilizando pentes de freqüência. O trabalho do NIST, que pode, muito bem, modificar a maneira de fazer espectroscopia, é particularmente remarcável porque ele fornece o espectro completo do gás, em uma ampla região do espectro e com uma precisão de freqüência que pode chegar a 1 Hz (para freqüências de espectro da ordem de 2 x 1014 Hz).
O feito espectroscópico do NIST é equivalente a enviar, simultaneamente, 155.000 lasers individuais de freqüência singela através da amostra e medir a amplitude e o desvio de fase de cada laser individual. Além disto, o espectro é medido rapidamente, usando um dispositivo sem peças mecânicas móveis.
A invenção do processo de pente óptico de freqüência foi um grande passo adiante na tecnologia de laser. John Hall (NIST) e Ted Haensch (Max Planck) ganharam o Prêmio Nobel em 2005 por seu trabalho pioneiro nesta área. (Para um tutorial [em inglês, é claro] sobre pentes de freqüência, veja esta página do NIST)
No processo do pente, um laser de pulsos emite luz, não em uma única freqüência, mas em uma série de freqüências. Um espectro de freqüências desse laser composto se parece com um pente, com as emissões de luz em intervalos de freqüência regulares, que cobrem a faixa infravermelha do espectro eletromagnético [ou, como está virando moda dizer: “luz”]. O pente de freqüências é uma ferramenta ideal para a espectroscopia por várias razões. Sua luz cobre uma grande parte do espectro óptico e a freqüência de cada linha individual do pente pode ser conhecida com uma precisão de 1 Hz.
Quando se faz passar um pente de freqüências através de uma célula de gás, uma dada linha, tal como qualquer feixe laser, vai ser absorvida quando for ressonante com qualquer um dos vários níveis de energia quântica do gás. O desafio com os pentes de freqüências é descobrir quais dentre as cem mil linhas do pente são absorvidas e quais não são.
Para resolver este problema, os pesquisadores do NIST pegam o pente usado para a espectroscopia e o misturam com um segundo pente de freqüências cuidadosamente planejado. Este conjunto de pulsos de luz resulta em um pulso de “batimento de freqüência” que pode ser medido com dispositivos eletrônicos convencionais. A partir desse pulso de batimento de freqüência, a absorção e o desvio de fase de cada linha individual do pente podem ser observados separadamente. Este trabalho representa, de longe, o maior número de “dentes” em um pente de freqüências já observado individualmente.
A presente experiência do NIST procura pelos efeitos de absorção por um gás de 155.000 linhas do pente, intervaladas de 125 nm em comprimento de onda. A precisão de 1 Hz do NIST deve ser comparada com a precisão de dezenas de MHz que caracteriza outras técnicas de espectroscopia. Os pesquisadores do NIST acreditam que este novo trabalho pode mudar o modo de realizar espectroscopias. (Coddington, Swann, Newbury, Physical Review Letters, 11 de janeiro de 2008; este é um dos artigos em destaque pelos editores da PRL)
OCULTAMENTO ACÚSTICO.
Simulações em computador e o emprego da teoria de dispersão de ondas demonstraram que, ao contrário do anteriormente previsto, deve ser possível produzir uma cápsula tridimensional material, invisível para as ondas de som, analogamente ao “ocultamento óptico”, o processo pelo qual as ondas de luz são guiadas em torno de um objeto e re-focalizadas na outra ponta e na mesma direção (sem qualquer reflexão de luz que traia a posição) de forma a tornar o objeto “invisível”.
Um ocultamento óptico ainda não foi conseguido, porém os pesquisadores esperam ser capazes de fazê-lo. Pode a mesma coisa ser feita com ondas de som?
Em princípio, não há razão para que isso não possa ser feito. O líder de um grupo de cientistas que está examinando a questão, Steven Cummer da Duke University, diz que vários dos princípios que dizem respeito à canalização de ondas de luz em torno de um objeto, podem ser também aplicáveis a ondas de som. Certamente, existem diferenças. As ondas de som oscilam na direção de seu movimento, enquanto os campos elétrico e magnético que compõem as ondas de luz, oscilam perpendicularmente à direção de movimento da onda.
No caso óptico, o ocultamento vai requerer um material (na verdade um meta-material) específico, com um índice de refração altamente anisotrópico (que varie largamente de acordo com a direção através do material). Na prática, o índice de refração para ondas eletromagnéticas depende da permissividade, uma medida da resposta do material a um campo elétrico aplicado, e da permeabilidade, sua resposta a um campo magnético aplicado (para um relato sobre a demonstração de materiais com índice negativo, veja Boletim PNU n° 476, matéria n°1).
D([“mb”,”limitation of electromagnetic cloaking, he says, is that it requires\u003cbr /\u003eportions of the wave to move faster than the speed of light (in full\u003cbr /\u003eaccordance with special relativity); this can be done for very\u003cbr /\u003elimited frequency ranges but not for wider ranges, limiting the\u003cbr /\u003eapplicability of optical cloaking. \u0026nbsp;This limitation does not apply\u003cbr /\u003eto sound waves moving through matter. \u0026nbsp;Furthermore, the acoustic\u003cbr /\u003eproperties of most materials means that sound waves might not be\u003cbr /\u003eabsorbed as readily in acoustic cloaking as light waves are absorbed\u003cbr /\u003ein optical cloaking (in which case the cloaking would be something\u003cbr /\u003eless than perfect). \u0026nbsp;Applications of acoustic cloaking come easily\u003cbr /\u003eto mind:\u003cbr /\u003ehiding submarines from sonar, for example. \u0026nbsp;Another potential\u003cbr /\u003epractical application might be in architecture, where acoustic\u003cbr /\u003econsiderations (reducing noise) might not have to be sacrificed in\u003cbr /\u003ethe interest of structural integrity. \u0026nbsp;Among Cummer*s collaborators\u003cbr /\u003eare David Smith of Duke (one of the early pioneers in the field of\u003cbr /\u003enegative-index materials) and John Pendry of Imperial College (the\u003cbr /\u003eearly theorist of negative-index studies). \u0026nbsp;(Cummer et al., Physical\u003cbr /\u003eReview Letters, 11 January 2008; \u0026nbsp;considered an editor*s Suggested\u003cbr /\u003earticle in PRL)\u003cbr /\u003e\u003cbr /\u003e***********\u003cbr /\u003ePHYSICS NEWS UPDATE is a digest of physics news items arising\u003cbr /\u003efrom physics meetings, physics journals, newspapers and\u003cbr /\u003emagazines, and other news sources. \u0026nbsp;It is provided free of charge\u003cbr /\u003eas a way of broadly disseminating information about physics and\u003cbr /\u003ephysicists. For that reason, you are free to post it, if you like,\u003cbr /\u003ewhere others can read it, providing only that you credit AIP.\u003cbr /\u003ePhysics News Update appears approximately once a week.\u003cbr /\u003e\u003cbr /\u003eAUTO-SUBSCRIPTION OR DELETION: By using the expression\u003cbr /\u003e\u0026quot;subscribe physnews\u0026quot; in your e-mail message, you\u003cbr /\u003ewill have automatically added the address from which your\u003cbr /\u003emessage was sent to the distribution list for Physics News Update.\u003cbr /\u003eIf you use the \u0026quot;signoff physnews\u0026quot; expression in your e-mail message,\u003cbr /\u003ethe address in your message header will be deleted from the\u003cbr /\u003edistribution list. \u0026nbsp;Please send your message to:\u003cbr /\u003e\u003ca onclick\u003d\”return top.js.OpenExtLink(window,event,this)\” href\u003d\”mailto:listserv@listserv.aip.org\”\u003elistserv@listserv.aip.org\u003c/a\u003e\u003cbr /\u003e(Leave the \u0026quot;Subject:\u0026quot; line blank.)\u003cbr /\u003e\u003cbr /\u003e\u003c/div\u003e”,0] ); //–>Os equivalentes acústicos desses dois parâmetros são a densidade de massa e a compressibilidade (a resiliência) do fluido ambiente (usualmente ar ou água) no qual o objeto se encontra. Cummer diz que, a curto prazo, o ocultamento acústico pode ser mais prático do que o ocultamento óptico. Uma das limitações do ocultamento eletromagnético, declara ele, é que requer que partes da onda se movam mais rápido do que a velocidade da luz (em total concordância com a Relatividade Restrita); isto pode ser feito com amplitudes de freqüência muito limitadas, porém não para amplitudes maiores, o que limita a aplicabilidade do ocultamento óptico. Esta limitação não se aplica a ondas de som que se propagam pela matéria. Além disto, as propriedades acústicas da maior parte dos materiais significam que ondas de som podem não ser absorvidas tão prontamente como o são as ondas de luz no ocultamento óptico (caso no qual o ocultamento óptico seria menos do que perfeito).
As aplicações do ocultamento acústico vêm à mente facilmente: esconder submarinos do sonar, por exemplo. Outra aplicação prática potencial pode ser na arquitetura, onde considerações sobre a acústica (redução de ruídos) não precisarão ser sacrificados em favor da integridade estrutural. Entre os colaboradores de Cummer estão David Smith da Duke (um dos primeiros pioneiros no campo de materiais com índices negativos) e John Pendry do Imperial College (o teórico inicial dos estudos sobre índices negativos). (Cummer et al., Physical Review Letters, 11 de janeiro de 2008;
este é outro dos artigos em destaque pelos editores da PRL)
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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.
Physics News Update nº 852
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 852, de 3 de janeiro de 2008 por Phillip F. Schewe e Jason S. Bardi.
PHYSICS NEWS UPDATE
AMEBAS ANTECIPAM MUDANÇAS CLIMÁTICAS.
Uma nova experiência mostra que amebas diminuem sua movimentação em sincronia com mudanças adversas periódicas no ambiente e irão, como se antecipando um evento, diminuir o movimento até quando as condições adversas não ocorrerem.
Uma equipe de cientistas da Universidade de Hokkaido e dos Laboratórios de Engenharia de Ondas ATR, no Japão, cultivaram Micetozoários Physarum Polycephalum (um membro do clan das amebas) em uma camada de flocos de aveia em lagar. A cada dez minutos o ar era tornado ligeiramente mais frio e mais seco, o que resultava na diminuição da movimentação das amebas por um caminho estreito. Então, as melhores condições do ar eram restauradas e a movimentação retornava ao que era antes. Depois de vários ciclos, as amebas reduziam a movimentação mesmo quando as condições adversas não se materializavam.
Posteriormente, quando os organismos já tinham sido tapeados em antecipar mudanças climáticas iminentes várias vezes, elas deixavam de reduzir a movimentação sem uma verdadeira mudança nas condições. Um dos pesquisadores, Toshiyuki Nakagaki de Hokkaido, alerta para o fato de que amebas não possuem cérebros e isso não é um exemplo do clássico comportamento de “reflexo condicionado” Pavloviano.
Não obstante, isto pode indicar um maior indício de de uma sensibilidade primitiva ou “inteligência” baseada no comportamento dinâmico das estruturas tubulares desdobradas pela ameba. (Saigusa et al., Physical Review Letters, 11 de janeiro de 2008)
DEMOLINDO VÍRUS
Um novo estudo está tentando estabelecer os modos intrínsecos de vibração dos capsídeos — as cascas de proteínas das partículas de vírus que embalam seu material genético — com vistas a rompê-los e, desta forma, matar os vírus patogênicos. Se as freqüências de ressonância dos capsídeos puderem ser estabelecidas, então será possível que ondas de luz ou som possam ser usadas para romper os capsídeos da forma com que alegadamente o cantor de ópera Enrico Caruso estilhaçava copos de vinho, sustentando uma nota na exata freqüência de ressonância do vidro.
Esta abordagem de ataque aos vírus é uma alternativa a tratá-los com substâncias químicas, que não são sempre eficazes; além disto, as substâncias químicas podem causar danos a células sadias, ou os vírus podem passar por mutações e vencer as defesas químicas. Daí a importância de desfazer os vírus com processos mecânicos.
Eric Dykeman e Otto Sankey, físicos da Arizona State University, estão modelando vibrações de capsídeos a nível atômico para comparar com as experiências que estão sendo realizadas por K.T. Tsen na ASU, nas quais pulsos laser de picossegundos são defletidos por capsídeos. Os capsídeos que são feitos em sua maior parte de complexos aglomerados de proteínas, tipicamente absorvem algo da luz laser, um processo que os faz vibrar. O resto do feixe laser, com sua energia algo diminuída, terá sua freqüência diminuída. Isto permite que os observadores deduzam a freqüência de ressonância dos capsídeos. Induzindo o pulso laser de curta duração de modos diferentes, todo um catálogo de freqüências de ressonância pode ser obtido.
Sankey diz que as simulações realizadas até agora, sugerem que as freqüências de ressonância para seu vírus escolhido, o vírus satélite de necrose de tabaco (ver aqui a animação da vibração), estão nas vizinhanças de 60 a 90 GHz. (Dykeman e Sankey, Physical Review Letters, artigo em publicação)
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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.
PHYSICS NEWS UPDATE
AMEBAS ANTECIPAM MUDANÇAS CLIMÁTICAS.
Uma nova experiência mostra que amebas diminuem sua movimentação em sincronia com mudanças adversas periódicas no ambiente e irão, como se antecipando um evento, diminuir o movimento até quando as condições adversas não ocorrerem.
Uma equipe de cientistas da Universidade de Hokkaido e dos Laboratórios de Engenharia de Ondas ATR, no Japão, cultivaram Micetozoários Physarum Polycephalum (um membro do clan das amebas) em uma camada de flocos de aveia em lagar. A cada dez minutos o ar era tornado ligeiramente mais frio e mais seco, o que resultava na diminuição da movimentação das amebas por um caminho estreito. Então, as melhores condições do ar eram restauradas e a movimentação retornava ao que era antes. Depois de vários ciclos, as amebas reduziam a movimentação mesmo quando as condições adversas não se materializavam.
Posteriormente, quando os organismos já tinham sido tapeados em antecipar mudanças climáticas iminentes várias vezes, elas deixavam de reduzir a movimentação sem uma verdadeira mudança nas condições. Um dos pesquisadores, Toshiyuki Nakagaki de Hokkaido, alerta para o fato de que amebas não possuem cérebros e isso não é um exemplo do clássico comportamento de “reflexo condicionado” Pavloviano.
Não obstante, isto pode indicar um maior indício de de uma sensibilidade primitiva ou “inteligência” baseada no comportamento dinâmico das estruturas tubulares desdobradas pela ameba. (Saigusa et al., Physical Review Letters, 11 de janeiro de 2008)
DEMOLINDO VÍRUS
Um novo estudo está tentando estabelecer os modos intrínsecos de vibração dos capsídeos — as cascas de proteínas das partículas de vírus que embalam seu material genético — com vistas a rompê-los e, desta forma, matar os vírus patogênicos. Se as freqüências de ressonância dos capsídeos puderem ser estabelecidas, então será possível que ondas de luz ou som possam ser usadas para romper os capsídeos da forma com que alegadamente o cantor de ópera Enrico Caruso estilhaçava copos de vinho, sustentando uma nota na exata freqüência de ressonância do vidro.
Esta abordagem de ataque aos vírus é uma alternativa a tratá-los com substâncias químicas, que não são sempre eficazes; além disto, as substâncias químicas podem causar danos a células sadias, ou os vírus podem passar por mutações e vencer as defesas químicas. Daí a importância de desfazer os vírus com processos mecânicos.
Eric Dykeman e Otto Sankey, físicos da Arizona State University, estão modelando vibrações de capsídeos a nível atômico para comparar com as experiências que estão sendo realizadas por K.T. Tsen na ASU, nas quais pulsos laser de picossegundos são defletidos por capsídeos. Os capsídeos que são feitos em sua maior parte de complexos aglomerados de proteínas, tipicamente absorvem algo da luz laser, um processo que os faz vibrar. O resto do feixe laser, com sua energia algo diminuída, terá sua freqüência diminuída. Isto permite que os observadores deduzam a freqüência de ressonância dos capsídeos. Induzindo o pulso laser de curta duração de modos diferentes, todo um catálogo de freqüências de ressonância pode ser obtido.
Sankey diz que as simulações realizadas até agora, sugerem que as freqüências de ressonância para seu vírus escolhido, o vírus satélite de necrose de tabaco (ver aqui a animação da vibração), estão nas vizinhanças de 60 a 90 GHz. (Dykeman e Sankey, Physical Review Letters, artigo em publicação)
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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.
O Paradoxo do Celeiro e da Lança
Eu já traduzi o “Crackpot Index” do John Baez. Agora me deu na telha traduzir o “The Barn and The Pole”.
Atualizado em 1997 por PEG.
Atualizado em 1992 por SIC.
Original de Robert Firth.
Um Paradoxo da Relatividade Restrita: O Celeiro e a Lança
Estes são os materiais. Você possui um celeiro, com 40m de comprimento, com portas automáticas em ambas as extremidades, que podem ser abertas e fechadas simultaneamente por um comutador. Você também tem uma lança, com comprimento de 80m, que, é claro, não cabe dentro do celeiro.
Agora, alguém pega a lança e tenta passar correndo (quase à velocidade da luz) através do celeiro com a lança na horizontal. A Relatividade Restrita (RR) diz que um objeto em movimento se contrai na direção do movimento: isso se chama a Contração de Lorentz. Assim, se a lança é posta em movimento no sentido de seu comprimento, ela vai se contrair no referencial de um observador estacionário.
Você é o observador, sentado no telhado do celeiro. Você vê a lança vindo em sua direção e ela se contraiu para um pouco menos do que 40m, em seu referencial. (Ela realmente parece mais curta para você? Veja em Can You See the Lorentz-Fitzgerald Contraction? a surpreendente resposta. Mas, de qualquer forma, você iria medir seu comprimento como menos de 40m.)
Assim, quando a lança passar através do celeiro, vai haver um instante em que ela fica inteiramente dentro do celeiro. Neste instante, você fecha ambas as portas simultaneamente, com seu comutador. É claro, você as abre novamente, bem rapidinho, mas, ao menos momentaneamente, você ficou com a lança contraída fechada dentro de seu celeiro. A corredora emerge da porta de trás sem um arranhão.
Porém, considere o problema do ponto de vista da corredora. Ela vai observar a lança como estando estacionária e o celeiro se aproximando em alta velocidade. Neste referencial, a lança ainda mede 80m, e o celeiro tem menos de 20m de comprimento. Certamente a corredora estará com problemas se as portas fecharem quando ela estiver lá dentro. A lança certamente vai ficar presa.
Bom, afinal, a lança fica presa na porta ou não? Você não pode ter ambas as respostas. Este é o chamado “Paradoxo Celeiro-Lança”. A resposta está enterrada no uso errado do termo “simultaneamente” na primeira sentença da estória. Na RR, os eventos separados no espaço que parecem simultâneos em um referencial, não precisam parecer simultâneos em outro referencial. As portas que se fecham são dois eventos separados.
A RR explica que as duas portas jamais ficam fechadas ao mesmo tempo no referencial da corredora. De forma que sempre há espaço para a lança. De fato, a transformada de Lorentz para o tempo é
t’=(t-v*x/c2)/sqrt(1-v2/c2)
É o termo v*x no numerador que causa o problema aqui. No referencial da corredora, o evento mais distante (com um valor de x maior) acontece mais cedo. A porta mais distante se fecha primeiro. Ela se abre antes dela chegar lá e a porta mais próxima se fecha atrás dela. Salva novamente — de qualquer modo que você veja a coisa, conquanto que você se lembre que a simultaneidade não é uma constante na física.
E se as portas ficarem fechadas?
Se as portas forem mantidas fechadas, a lança obviamente vai se esmagar na porta do celeiro em uma das extremidades. Se a porta aguentar a ponta da frente da lança, esta ponta da lança vai entrar em repouso no referencial do observador estacionário. Não pode haver uma coisa tal como uma lança rígida na Relatividade, de forma que a ponta de trás não vai parar imediatamente e a lança vai ser comprimida além da Contração de Lorentz. Se alnça não explodir sob a pressão e for suficientemente elástica, ela vai entrar em repouso e começar a voltar a seu formato original, mas, como ela é grande demais para o celeiro, a outra extremidade vai bater na porta que ficou atrás e a lança vai ficar presa em um estado comprimido dentro do celeiro.
Referências: Spacetime Physics de Taylor e Wheeler é o clássico. As Lectures de Feynman, também são interessantes.
Atualizado em 1997 por PEG.
Atualizado em 1992 por SIC.
Original de Robert Firth.
Um Paradoxo da Relatividade Restrita: O Celeiro e a Lança
Estes são os materiais. Você possui um celeiro, com 40m de comprimento, com portas automáticas em ambas as extremidades, que podem ser abertas e fechadas simultaneamente por um comutador. Você também tem uma lança, com comprimento de 80m, que, é claro, não cabe dentro do celeiro.
Agora, alguém pega a lança e tenta passar correndo (quase à velocidade da luz) através do celeiro com a lança na horizontal. A Relatividade Restrita (RR) diz que um objeto em movimento se contrai na direção do movimento: isso se chama a Contração de Lorentz. Assim, se a lança é posta em movimento no sentido de seu comprimento, ela vai se contrair no referencial de um observador estacionário.
Você é o observador, sentado no telhado do celeiro. Você vê a lança vindo em sua direção e ela se contraiu para um pouco menos do que 40m, em seu referencial. (Ela realmente parece mais curta para você? Veja em Can You See the Lorentz-Fitzgerald Contraction? a surpreendente resposta. Mas, de qualquer forma, você iria medir seu comprimento como menos de 40m.)
Assim, quando a lança passar através do celeiro, vai haver um instante em que ela fica inteiramente dentro do celeiro. Neste instante, você fecha ambas as portas simultaneamente, com seu comutador. É claro, você as abre novamente, bem rapidinho, mas, ao menos momentaneamente, você ficou com a lança contraída fechada dentro de seu celeiro. A corredora emerge da porta de trás sem um arranhão.
Porém, considere o problema do ponto de vista da corredora. Ela vai observar a lança como estando estacionária e o celeiro se aproximando em alta velocidade. Neste referencial, a lança ainda mede 80m, e o celeiro tem menos de 20m de comprimento. Certamente a corredora estará com problemas se as portas fecharem quando ela estiver lá dentro. A lança certamente vai ficar presa.
Bom, afinal, a lança fica presa na porta ou não? Você não pode ter ambas as respostas. Este é o chamado “Paradoxo Celeiro-Lança”. A resposta está enterrada no uso errado do termo “simultaneamente” na primeira sentença da estória. Na RR, os eventos separados no espaço que parecem simultâneos em um referencial, não precisam parecer simultâneos em outro referencial. As portas que se fecham são dois eventos separados.
A RR explica que as duas portas jamais ficam fechadas ao mesmo tempo no referencial da corredora. De forma que sempre há espaço para a lança. De fato, a transformada de Lorentz para o tempo é
t’=(t-v*x/c2)/sqrt(1-v2/c2)
É o termo v*x no numerador que causa o problema aqui. No referencial da corredora, o evento mais distante (com um valor de x maior) acontece mais cedo. A porta mais distante se fecha primeiro. Ela se abre antes dela chegar lá e a porta mais próxima se fecha atrás dela. Salva novamente — de qualquer modo que você veja a coisa, conquanto que você se lembre que a simultaneidade não é uma constante na física.
E se as portas ficarem fechadas?
Se as portas forem mantidas fechadas, a lança obviamente vai se esmagar na porta do celeiro em uma das extremidades. Se a porta aguentar a ponta da frente da lança, esta ponta da lança vai entrar em repouso no referencial do observador estacionário. Não pode haver uma coisa tal como uma lança rígida na Relatividade, de forma que a ponta de trás não vai parar imediatamente e a lança vai ser comprimida além da Contração de Lorentz. Se alnça não explodir sob a pressão e for suficientemente elástica, ela vai entrar em repouso e começar a voltar a seu formato original, mas, como ela é grande demais para o celeiro, a outra extremidade vai bater na porta que ficou atrás e a lança vai ficar presa em um estado comprimido dentro do celeiro.
Referências: Spacetime Physics de Taylor e Wheeler é o clássico. As Lectures de Feynman, também são interessantes.
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Nota tardia do tradutor: eu tinha traduzido “Special Relativity” por “Relatividade Especial”, mas modifiquei para “Relatividade Restrita” porque é como eu vejo a maior parte das referências a ela.
Physics News Update nº 851
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 851, de 21 de dezembro de 2007 por Phillip F. Schewe e Jason S. Bardi.
PHYSICS NEWS UPDATE
UM FLUXO PERSISTENTE DE ÁTOMOS BOSONICAMENTE CONCENTRADOS EM UMA ARMADILHA TOROIDAL, que foi conseguido pela primeira vez, oferece aos físicos uma melhor oportunidade para estudar o parentesco entre os Condensados de Bose-Einstein (BEC) e superfluidos.
Ambos envolvem o estabelecimento de um conjunto no qual vários átomos se juntam em uma única entidade quântica. Mas eles não são exatamente a mesma coisa. Em um banho de Hélio líquido a baixas temperaturas, por exemplo, quase 100% dos átomos estão em um estado de superfluido, mas apenas cerca de 10% estão no estado BEC (em um BEC milhões de átomos se tornaram, de uma certa forma, um único átomo). Mas os físicos geralmente acreditam que a maior parte ou todo um BEC é superfluido.
Os cientistas foram capazes de criar vórtices quânticos em amostras de BEC, um indício que os BEC são superfluidos. Porém, até agora os pesquisadores não tinham sido capazes de fazerem um BEC se mover por um caminho em um fluxo persistente, um outro sinal de superfluidez.
A nova experiência, realizada pelo Prêmio Nobel William Philips e seus colegas do NIST-Gaithersburg e do Joint Quantum Institute of NIST e da University of Maryland, resfriaram átomos de Sódio em uma armadilha toroidal, puseram-nos em movimento com luz laser e observaram um fluxo por inteiros 10 segundos, quando o Condensado começou a se desfazer por que os delicados parâmetros magnéticos e ópticos, ajustados para conter os átomos, sairam de seus ajustes ideais.
Um dos cientistas do projeto, Kristian Helmerson, diz que átomos neutros fluindo em um recipiente toroidal podem ser empregados em um sistema atômico análogo ao Dispositivo Supercondutor de Interferência Quântica (Superconducting Quantum Interference Device, ou, abreviadamente, SQUID, que é usado como um sensível detector de magnetismo); este dispositivo BEC, sensoreando, não o magnetismo, mas pequenas mudanças na direção, poderia servir como um giroscópio sensível, possivelmente para emprego na navegação. (Ryu et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)
O TAMANHO DO NÚCLEO DE HÉLIO-8 foi medido. Para ser mais preciso, o raio da carga do isótopo mais pesado do Hélio (com dois prótons e seis nêutrons) foi medido pela primeira vez.
O raio da carga diz o quanto a carga dos prótons se espalha pelo espaço. O novo trabalho, conduzido por uma colaboração Argonne-Chicago-GANIL-Windsor (Canada)-Los Alamos, chegou a um valor de 1,93 fm (1 fermi = 10-15m).
Para comparação, o raio da carga do isótopo He-6 é 2,068 fm; ou seja, o isótopo mais leve tem, na verdade, um raio de carga maior, resultado do efeito de ligação da força nuclear forte. He-8 é muito raro, difícil de fazer e representa o material mais rico em nêutrons conhecido na Terra. Agrupamentos de Hélio ainda mais pesados, tais como He-10, não são entidades realmente ligadas — elas só podem ser consideradas “ressonâncias”.
Para a nova experiência, foi produzido He-8 por meio do bombardeio de um alvo de Carbono com um feixe de 1 GeV de íons de C-13. O raio de carga dos respectivos isótopos — He-4, He-6 e He-8 — é determinado pela comparação das sutis mudanças nos espectros das três diferentes espécies de átomo de Hélio. As medições espectroscópicas envolvem apenas a força eletromagnética entre os elétrons e o núcleo desses átomos, e não a força nuclear forte que mantém este núcleo unido. Entretanto, uma vez que se determina a distribuição das cargas, isso pode ser usado para inferir coisas acerca das forças de ligação que estão em funcionamento no núcleo.
A idéia corrente sobre a distribuição de prótons e nêutrons (ilustrada na figura em http://www.aip.org/png/2007/291.htm), sugere que o núcleo de He-4, composto por dois prótons e dois nêutrons (uma unidade conhecida como “Partícula Alfa”) forma o núcleo padrão, enquanto que, no He-6, os dois nêutrons extra (supõe-se) ficam orbitando o núcleo-padrão [“core”] como uma espécie de “halo”. Neste modelo, o núcleo-padrão Alfa oscila um pouco em torno do centro de massa conjunto com o par de nêutrons do halo. Isto permite que o núcleo-padrão oscile um pouco menos no caso do He-6, o que permite que o raio de carga do He-8 seja um pouco menor.
Um dos pesquisadores, Peter Mueller, diz que a corrente teoria nuclear realizou um excelente trabalho ao predizer o raio de carga do He-8, dando confiança aos que criam modelos para núcleos maiores. (Mueller et al., Physical Review Letters, 21 de dezembro de 2007; ver também website do laboratório)
********************
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.
**************
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.
PHYSICS NEWS UPDATE
UM FLUXO PERSISTENTE DE ÁTOMOS BOSONICAMENTE CONCENTRADOS EM UMA ARMADILHA TOROIDAL, que foi conseguido pela primeira vez, oferece aos físicos uma melhor oportunidade para estudar o parentesco entre os Condensados de Bose-Einstein (BEC) e superfluidos.
Ambos envolvem o estabelecimento de um conjunto no qual vários átomos se juntam em uma única entidade quântica. Mas eles não são exatamente a mesma coisa. Em um banho de Hélio líquido a baixas temperaturas, por exemplo, quase 100% dos átomos estão em um estado de superfluido, mas apenas cerca de 10% estão no estado BEC (em um BEC milhões de átomos se tornaram, de uma certa forma, um único átomo). Mas os físicos geralmente acreditam que a maior parte ou todo um BEC é superfluido.
Os cientistas foram capazes de criar vórtices quânticos em amostras de BEC, um indício que os BEC são superfluidos. Porém, até agora os pesquisadores não tinham sido capazes de fazerem um BEC se mover por um caminho em um fluxo persistente, um outro sinal de superfluidez.
A nova experiência, realizada pelo Prêmio Nobel William Philips e seus colegas do NIST-Gaithersburg e do Joint Quantum Institute of NIST e da University of Maryland, resfriaram átomos de Sódio em uma armadilha toroidal, puseram-nos em movimento com luz laser e observaram um fluxo por inteiros 10 segundos, quando o Condensado começou a se desfazer por que os delicados parâmetros magnéticos e ópticos, ajustados para conter os átomos, sairam de seus ajustes ideais.
Um dos cientistas do projeto, Kristian Helmerson, diz que átomos neutros fluindo em um recipiente toroidal podem ser empregados em um sistema atômico análogo ao Dispositivo Supercondutor de Interferência Quântica (Superconducting Quantum Interference Device, ou, abreviadamente, SQUID, que é usado como um sensível detector de magnetismo); este dispositivo BEC, sensoreando, não o magnetismo, mas pequenas mudanças na direção, poderia servir como um giroscópio sensível, possivelmente para emprego na navegação. (Ryu et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)
O TAMANHO DO NÚCLEO DE HÉLIO-8 foi medido. Para ser mais preciso, o raio da carga do isótopo mais pesado do Hélio (com dois prótons e seis nêutrons) foi medido pela primeira vez.
O raio da carga diz o quanto a carga dos prótons se espalha pelo espaço. O novo trabalho, conduzido por uma colaboração Argonne-Chicago-GANIL-Windsor (Canada)-Los Alamos, chegou a um valor de 1,93 fm (1 fermi = 10-15m).
Para comparação, o raio da carga do isótopo He-6 é 2,068 fm; ou seja, o isótopo mais leve tem, na verdade, um raio de carga maior, resultado do efeito de ligação da força nuclear forte. He-8 é muito raro, difícil de fazer e representa o material mais rico em nêutrons conhecido na Terra. Agrupamentos de Hélio ainda mais pesados, tais como He-10, não são entidades realmente ligadas — elas só podem ser consideradas “ressonâncias”.
Para a nova experiência, foi produzido He-8 por meio do bombardeio de um alvo de Carbono com um feixe de 1 GeV de íons de C-13. O raio de carga dos respectivos isótopos — He-4, He-6 e He-8 — é determinado pela comparação das sutis mudanças nos espectros das três diferentes espécies de átomo de Hélio. As medições espectroscópicas envolvem apenas a força eletromagnética entre os elétrons e o núcleo desses átomos, e não a força nuclear forte que mantém este núcleo unido. Entretanto, uma vez que se determina a distribuição das cargas, isso pode ser usado para inferir coisas acerca das forças de ligação que estão em funcionamento no núcleo.
A idéia corrente sobre a distribuição de prótons e nêutrons (ilustrada na figura em http://www.aip.org/png/2007/291.htm), sugere que o núcleo de He-4, composto por dois prótons e dois nêutrons (uma unidade conhecida como “Partícula Alfa”) forma o núcleo padrão, enquanto que, no He-6, os dois nêutrons extra (supõe-se) ficam orbitando o núcleo-padrão [“core”] como uma espécie de “halo”. Neste modelo, o núcleo-padrão Alfa oscila um pouco em torno do centro de massa conjunto com o par de nêutrons do halo. Isto permite que o núcleo-padrão oscile um pouco menos no caso do He-6, o que permite que o raio de carga do He-8 seja um pouco menor.
Um dos pesquisadores, Peter Mueller, diz que a corrente teoria nuclear realizou um excelente trabalho ao predizer o raio de carga do He-8, dando confiança aos que criam modelos para núcleos maiores. (Mueller et al., Physical Review Letters, 21 de dezembro de 2007; ver também website do laboratório)
********************
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.
**************
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.
Physics News Update nº 850
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 850, de 13 de dezembro de 2007 por Phillip F. Schewe e Jason S. Bardi.
PHYSICS NEWS UPDATE
AS DEZ MELHORES NOTÍCIAS DE FÍSICA DE 2007, em ordem cronológica, durante o ano:
Luz, freada em um Condensado de Bose-Einstein (BEC), é passada por outro BEC (PNU nº 812, matéria 1);
Tunelamento de elétron em tempo real pode ser observado com o uso de pulsos de attossegundos (PNU nº 818, matéria 2);
Resfriamento a laser de um objeto do tamanho de uma moeda, em, ao menos, uma dimensão (PNU nº 818, matéria 1);
O melhor teste já realizado da Segunda Lei de Newton, usando um pêndulo de torsão giratório (PNU nº 819, matéria 1);
Primeiros resultados da Sonda Gravity-B, a medição do efeito geodésico — o encurvamento do espaço-tempo nas vizinhanças e causado pela Terra — com uma precisão de 1%, com uma precisão ainda maior por vir (PNU nº 820, matéria 2);
A experiência MiniBooNE no Fermilab resolve um mistério dos neutrinos, aparentemente descartando a possibilidade de uma quarta espécie de neutrino (PNU nº 820, matéria 1);
O Tevatron, em sua busca para observar o Bóson de Higgs, atualizou a massa do quark top e observou diversos novos tipos de eventos de colisão, tais como os em que um só quark up é produzido, e os em que são produzidos, simultaneamente, um Bóson W e um Z, ou dois Bósons Z (PNU nº 821, matéria 1);
O mais curto pulso de luz, um jato de 130 attossegundos de luz no extremo ultravioleta (PNU nº 823, matéria 1);
Com base nos dados gravados pelo Observatório Auger, os astrônomos concluem que os raios cósmicos de maior energia vêm de núcleos galáticos ativos (PNU nº 846, matéria 1); e
A observação de Pares de Cooper em isolantes (PNU nº 849, matéria 1)
EFEITO FOTOELÉTRICO DE ALTA INTENSIDADE.
Os físicos no Free-electron LASer em Hamburgo (FLASH) realizaram uma experiência de efeito fotoelétrico em um comprimento de onda de extremo ultravioleta, 13 nm, e intensidades ultra-altas de fótons. No processo, eles removeram elétrons de átomos de Xenônio, algumas vezes, 21 deles.
O efeito fotoelétrico — no qual luz ultravioleta ou extremo ultravioleta, ao incidir sobre uma superfície de metal, chuta os elétrons para fora — foi usado por Albert Einstein para argumentar em favor da existência de luz em forma quantizada, o que atualmente chamamos de fótons. A explicação, que ganhou para Einstein o Prêmio Nobel em 1921, é um marco na primitiva teoria quântica, já que sugeria que a luz em um comprimento de onda fixo consistia de fótons com uma energia fixa (quantizada).
Na experiência de Hamburgo, a radiação do laser de elétrons livres (free electron laser =FEL) é trazida a um foco (3 mícrons de largura por 350 mícrons de comprimento) dentro de uma célula que contém gás de Xenônio. A irradiância do feixe laser, a quantidade de potência por unidade de área, foi de 1016W/cm², um recorde para luz ultravioleta extremo.
A luz ejeta elétrons do Xenônio e os íons resultantes são detectados. Neste caso, foram detectados íons com até 21 elétrons removidos. Esta foi a primeira vez em que um número de elétrons tão grande como 21 foi removido durante uma experiência fotoelétrica e os resultados surpreendentes não estão bem explicados pela quantização da luz e dos fótons como partículas de luz. (Sorokin et al., Physical Review Letters, 23 de novembro de 2007)
A VOYAGER 2 CHEGA À HELIOSFERA.
Tal com a sua irmã, a Voyager 1, fez a anos atrás, a Voyager 2, agora, foi longe o bastante do Sistema Solar para encontrar a Heliosfera, onde o vento das partículas solares se encontra com o meio interestelar.
Já sabíamos que a superfície dessa zona de fronteira tem formato irregular, por causa das medições anteriores da Voyager 1 (PNU nº 778, matéria 1).
A Voyager 1 está, atualmente, a cerca de 9,8 bilhões de milhas (cerca de 16 bilhões de km) da Terra e viajando a uma velocidade de 38.000 milhas por hora (cerca de 61.000 km/h). A Voyager 2 está a cerca de 7,8 bilhões de milhas (cerca de 12,5 bilhões de km) e viajando a uma velocidade de 35.000 milhas por hora (pouco mais do que 56.000 km/h). A Voyager 1 pode estar mais rápida e mais longe, e chegar mais cedo, porém o instrumento de medição de plasma da Voyager 2 ainda está funcionando, ao contrário do da Voyager 1.
A Voyager 2 confirma que a camada de fronteira é irregular e descobriu que a temperatura logo além da fronteira é cerca de dez vezes mais fria do que se esperava. (Resultados relatados no encontro, nesta semana, da American Geophysical Union em San Francisco.)
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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.
PHYSICS NEWS UPDATE
AS DEZ MELHORES NOTÍCIAS DE FÍSICA DE 2007, em ordem cronológica, durante o ano:
Luz, freada em um Condensado de Bose-Einstein (BEC), é passada por outro BEC (PNU nº 812, matéria 1);
Tunelamento de elétron em tempo real pode ser observado com o uso de pulsos de attossegundos (PNU nº 818, matéria 2);
Resfriamento a laser de um objeto do tamanho de uma moeda, em, ao menos, uma dimensão (PNU nº 818, matéria 1);
O melhor teste já realizado da Segunda Lei de Newton, usando um pêndulo de torsão giratório (PNU nº 819, matéria 1);
Primeiros resultados da Sonda Gravity-B, a medição do efeito geodésico — o encurvamento do espaço-tempo nas vizinhanças e causado pela Terra — com uma precisão de 1%, com uma precisão ainda maior por vir (PNU nº 820, matéria 2);
A experiência MiniBooNE no Fermilab resolve um mistério dos neutrinos, aparentemente descartando a possibilidade de uma quarta espécie de neutrino (PNU nº 820, matéria 1);
O Tevatron, em sua busca para observar o Bóson de Higgs, atualizou a massa do quark top e observou diversos novos tipos de eventos de colisão, tais como os em que um só quark up é produzido, e os em que são produzidos, simultaneamente, um Bóson W e um Z, ou dois Bósons Z (PNU nº 821, matéria 1);
O mais curto pulso de luz, um jato de 130 attossegundos de luz no extremo ultravioleta (PNU nº 823, matéria 1);
Com base nos dados gravados pelo Observatório Auger, os astrônomos concluem que os raios cósmicos de maior energia vêm de núcleos galáticos ativos (PNU nº 846, matéria 1); e
A observação de Pares de Cooper em isolantes (PNU nº 849, matéria 1)
EFEITO FOTOELÉTRICO DE ALTA INTENSIDADE.
Os físicos no Free-electron LASer em Hamburgo (FLASH) realizaram uma experiência de efeito fotoelétrico em um comprimento de onda de extremo ultravioleta, 13 nm, e intensidades ultra-altas de fótons. No processo, eles removeram elétrons de átomos de Xenônio, algumas vezes, 21 deles.
O efeito fotoelétrico — no qual luz ultravioleta ou extremo ultravioleta, ao incidir sobre uma superfície de metal, chuta os elétrons para fora — foi usado por Albert Einstein para argumentar em favor da existência de luz em forma quantizada, o que atualmente chamamos de fótons. A explicação, que ganhou para Einstein o Prêmio Nobel em 1921, é um marco na primitiva teoria quântica, já que sugeria que a luz em um comprimento de onda fixo consistia de fótons com uma energia fixa (quantizada).
Na experiência de Hamburgo, a radiação do laser de elétrons livres (free electron laser =FEL) é trazida a um foco (3 mícrons de largura por 350 mícrons de comprimento) dentro de uma célula que contém gás de Xenônio. A irradiância do feixe laser, a quantidade de potência por unidade de área, foi de 1016W/cm², um recorde para luz ultravioleta extremo.
A luz ejeta elétrons do Xenônio e os íons resultantes são detectados. Neste caso, foram detectados íons com até 21 elétrons removidos. Esta foi a primeira vez em que um número de elétrons tão grande como 21 foi removido durante uma experiência fotoelétrica e os resultados surpreendentes não estão bem explicados pela quantização da luz e dos fótons como partículas de luz. (Sorokin et al., Physical Review Letters, 23 de novembro de 2007)
A VOYAGER 2 CHEGA À HELIOSFERA.
Tal com a sua irmã, a Voyager 1, fez a anos atrás, a Voyager 2, agora, foi longe o bastante do Sistema Solar para encontrar a Heliosfera, onde o vento das partículas solares se encontra com o meio interestelar.
Já sabíamos que a superfície dessa zona de fronteira tem formato irregular, por causa das medições anteriores da Voyager 1 (PNU nº 778, matéria 1).
A Voyager 1 está, atualmente, a cerca de 9,8 bilhões de milhas (cerca de 16 bilhões de km) da Terra e viajando a uma velocidade de 38.000 milhas por hora (cerca de 61.000 km/h). A Voyager 2 está a cerca de 7,8 bilhões de milhas (cerca de 12,5 bilhões de km) e viajando a uma velocidade de 35.000 milhas por hora (pouco mais do que 56.000 km/h). A Voyager 1 pode estar mais rápida e mais longe, e chegar mais cedo, porém o instrumento de medição de plasma da Voyager 2 ainda está funcionando, ao contrário do da Voyager 1.
A Voyager 2 confirma que a camada de fronteira é irregular e descobriu que a temperatura logo além da fronteira é cerca de dez vezes mais fria do que se esperava. (Resultados relatados no encontro, nesta semana, da American Geophysical Union em San Francisco.)
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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.
Physics News Update nº 849
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 849, de 5 de dezembro de 2007 por Phillip F. Schewe e Jason S. Bardi.
PHYSICS NEWS UPDATE
PARES DE COOPER EM ISOLANTES.
Pares de Cooper são extraordinárias liagações entre elétrons com cargas iguais através das sutis flexões de um cristal. Eles servem como a espinha dorsal do fenômeno da supercondutividade, mas agora também foram observados em um material que não só não é um supercondutor, como é, na verdade, um isolante.
Uma experiência na Universidade Brown mediu a resistência elétrica em uma placa tipo “queijo suíço” de átomos de Bismuto, feita pela aspersão de uma nuvem de átomos sobre um substrato com buracos de 27 nm de largura, espaçados a cada 100 nm.
Filmes de Bismuto feitos dessa maneira são supercondutores se a amostra tiver uma camada de vários átomos de espessura, mas é isolante se a película tiver uns poucos átomos de espessura, devido aos efeitos sutis que emergem da geometria restritiva. Os estados supercondutivo e isolante são facilmente distinguidos; à medida em que a temperatura é abaixada além da temperatura de transição (2°K), a resistência cai a zero para o Bismuto supercondutor, enquanto que no Bismuto isolante a resistência se torna extremamente alta.
Os Pares de Cooper certamente estão presentes na amostra supercondutora; eles se arregimentam para criar uma supercorrente não resistiva. Mas como os pesquisadores sabem que os pares estão presentes também no isolante?
Por causa de um teste adicional. Por meio da observação do que acontece quando um campo magnético externo é aumentado. A resistência deveria variar periodicamente, com um período proporcional à carga dos objetos elétricos em questão. A partir da periodicidade, neste caso proporcional ao dobro da carga do elétron, os físicos da Brown puderam deduzir que eles estavam observando objetos com dupla carga se movendo pela amostra. Em outras palavras, existem Pares de Cooper no isolante. Isto só é válido nas temperaturas mais baixas.
Um dos pesquisadores, James Valles, diz que já existiam indícios prévios da presença de Pares de Cooper em algumas películas relacionadas com supercondutores, mas que, nesses casos, os indícios da existência de Pares no estado isolante era ambígua e não direta como na observação registrada no laboratório da Brown. Ele afirma que um isolante bosônico (no qual os portadores das cargas são pares de elétrons) auxiliará a explorar mais ainda o estranho parentesco entre isolantes e supercondutores. (Stewart et al., Science, 23 de novembro de 2007)
UMA LUA COMO A NOSSA RARAMENTE SE FORMA.
As interpretações de observações recentes na faixa do infravermelho podem mudar nossas opiniões sobre a Lua. Cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, nossa Terra foi literalmente arrasada, vítima de um impacto gigantesco com um objeto do tamanho de Marte. A colisão que foi poderosa o bastante para vaporizar as rochas e lançar uma maciça pluma do manto da Terra no espaço, não foi de todo má, no entanto.
O objeto que se chocou com a Terra logo se mesclou a ela, dando-lhe uma rotação rápida, enquanto que pedaços do manto da Terra se estabeleciam em um disco em torno de nosso planeta. Dentro de um ano, ou coisa parecida, formou-se a Lua, a partir desses escombros. As rochas que sobraram continuaram a circular em torno do Sol pelo próximo milhão de anos, colidindo ocasionalmente e criando um fluxo de poeira, até que a gravidade e a radiação solar limparam tudo.
Muitos cientistas se interessam em saber o quão comuns são tais impactos em outros jovens sistemas solares, porque a poderosa mistura do efeito de marés, provocado pela gravidade da Lua, pode ter tido um papel importante em criar as condições favoráveis para a origem da vida na Terra.
Recentemente, Nadya Gorlova, da Universidade da Flórida, e seus colegas do Observatório Steward em Tucson, Arizona, e do
European Southern Observatory, em Santiago, Chile, relataram no The Astrophysical Journal que isto pode não ser um fato comum, absolutamente.
Usando o Telescópio Orbital Spitzer, criogenicamente resfriado, Gorlova e seus colegas observaram o aglomerado estelar NGC 2547, que tem 30 milhões de anos de idade. Eles selecionaram este aglomerado por causa de sua idade. O processo de formação de planetas acaba em aproximadamente 50 milhões de anos, tornando as oportunidades para a ocorrência de um impacto gigantesco pouco prováveis fora deste intervalo. A outra vantagem é que o NGC 2547 é velho o bastante para que a nuvem original, da qual são feitos os sistemas planetários, se tenha dissipado (isto leva de 3 a 10 milhões de anos).
Focalizando em radiações na faixa de comprimento de onda de 8 mícrons, eles poderiam detectar o calor que seria de se esperar de poeira em uma distância de uma unidade astronômica (1 AU) de uma estrela do tipo solar. O aglomerado NGC 2547 já havia sido anteriormente pesquisado por espectroscopia, de forma que eles poderiam cruzar os dados para se assegurar que as emissões que eles detectassem não seriam devidas a gases (o que seria evidente nas linhas do espectro de emissão).
Das cerca de 400 estrelas no aglomerado NGC 2547, eles só encontraram uma que exibia indícios de poeira devida a um impacto maciço. A partir disto, eles concluíram que colisões, tais como a que fez surgir nossa Lua, não acontecem em todos os sistemas. Isto significa que luas como a nossa podem ser raras. (The Astrophysical Journal, 20 de novembro de 2007)
********************
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.
**************
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.
PHYSICS NEWS UPDATE
PARES DE COOPER EM ISOLANTES.
Pares de Cooper são extraordinárias liagações entre elétrons com cargas iguais através das sutis flexões de um cristal. Eles servem como a espinha dorsal do fenômeno da supercondutividade, mas agora também foram observados em um material que não só não é um supercondutor, como é, na verdade, um isolante.
Uma experiência na Universidade Brown mediu a resistência elétrica em uma placa tipo “queijo suíço” de átomos de Bismuto, feita pela aspersão de uma nuvem de átomos sobre um substrato com buracos de 27 nm de largura, espaçados a cada 100 nm.
Filmes de Bismuto feitos dessa maneira são supercondutores se a amostra tiver uma camada de vários átomos de espessura, mas é isolante se a película tiver uns poucos átomos de espessura, devido aos efeitos sutis que emergem da geometria restritiva. Os estados supercondutivo e isolante são facilmente distinguidos; à medida em que a temperatura é abaixada além da temperatura de transição (2°K), a resistência cai a zero para o Bismuto supercondutor, enquanto que no Bismuto isolante a resistência se torna extremamente alta.
Os Pares de Cooper certamente estão presentes na amostra supercondutora; eles se arregimentam para criar uma supercorrente não resistiva. Mas como os pesquisadores sabem que os pares estão presentes também no isolante?
Por causa de um teste adicional. Por meio da observação do que acontece quando um campo magnético externo é aumentado. A resistência deveria variar periodicamente, com um período proporcional à carga dos objetos elétricos em questão. A partir da periodicidade, neste caso proporcional ao dobro da carga do elétron, os físicos da Brown puderam deduzir que eles estavam observando objetos com dupla carga se movendo pela amostra. Em outras palavras, existem Pares de Cooper no isolante. Isto só é válido nas temperaturas mais baixas.
Um dos pesquisadores, James Valles, diz que já existiam indícios prévios da presença de Pares de Cooper em algumas películas relacionadas com supercondutores, mas que, nesses casos, os indícios da existência de Pares no estado isolante era ambígua e não direta como na observação registrada no laboratório da Brown. Ele afirma que um isolante bosônico (no qual os portadores das cargas são pares de elétrons) auxiliará a explorar mais ainda o estranho parentesco entre isolantes e supercondutores. (Stewart et al., Science, 23 de novembro de 2007)
UMA LUA COMO A NOSSA RARAMENTE SE FORMA.
As interpretações de observações recentes na faixa do infravermelho podem mudar nossas opiniões sobre a Lua. Cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, nossa Terra foi literalmente arrasada, vítima de um impacto gigantesco com um objeto do tamanho de Marte. A colisão que foi poderosa o bastante para vaporizar as rochas e lançar uma maciça pluma do manto da Terra no espaço, não foi de todo má, no entanto.
O objeto que se chocou com a Terra logo se mesclou a ela, dando-lhe uma rotação rápida, enquanto que pedaços do manto da Terra se estabeleciam em um disco em torno de nosso planeta. Dentro de um ano, ou coisa parecida, formou-se a Lua, a partir desses escombros. As rochas que sobraram continuaram a circular em torno do Sol pelo próximo milhão de anos, colidindo ocasionalmente e criando um fluxo de poeira, até que a gravidade e a radiação solar limparam tudo.
Muitos cientistas se interessam em saber o quão comuns são tais impactos em outros jovens sistemas solares, porque a poderosa mistura do efeito de marés, provocado pela gravidade da Lua, pode ter tido um papel importante em criar as condições favoráveis para a origem da vida na Terra.
Recentemente, Nadya Gorlova, da Universidade da Flórida, e seus colegas do Observatório Steward em Tucson, Arizona, e do
European Southern Observatory, em Santiago, Chile, relataram no The Astrophysical Journal que isto pode não ser um fato comum, absolutamente.
Usando o Telescópio Orbital Spitzer, criogenicamente resfriado, Gorlova e seus colegas observaram o aglomerado estelar NGC 2547, que tem 30 milhões de anos de idade. Eles selecionaram este aglomerado por causa de sua idade. O processo de formação de planetas acaba em aproximadamente 50 milhões de anos, tornando as oportunidades para a ocorrência de um impacto gigantesco pouco prováveis fora deste intervalo. A outra vantagem é que o NGC 2547 é velho o bastante para que a nuvem original, da qual são feitos os sistemas planetários, se tenha dissipado (isto leva de 3 a 10 milhões de anos).
Focalizando em radiações na faixa de comprimento de onda de 8 mícrons, eles poderiam detectar o calor que seria de se esperar de poeira em uma distância de uma unidade astronômica (1 AU) de uma estrela do tipo solar. O aglomerado NGC 2547 já havia sido anteriormente pesquisado por espectroscopia, de forma que eles poderiam cruzar os dados para se assegurar que as emissões que eles detectassem não seriam devidas a gases (o que seria evidente nas linhas do espectro de emissão).
Das cerca de 400 estrelas no aglomerado NGC 2547, eles só encontraram uma que exibia indícios de poeira devida a um impacto maciço. A partir disto, eles concluíram que colisões, tais como a que fez surgir nossa Lua, não acontecem em todos os sistemas. Isto significa que luas como a nossa podem ser raras. (The Astrophysical Journal, 20 de novembro de 2007)
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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.
Physics News Update nº 848
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 848, de 20 de novembro de 2007 por Phillip F. Schewe e Jason Bardi. PHYSICS NEWS UPDATE
UMA MELHOR DETECÇÃO DO CÂNCER DA TIREÓIDE deve ser obtido através de uma nova técnica que está sendo desenvolvida pela Clínica Mayo.
O ultrassom é, atualmente, a ferramenta mais sensível para a detecção de nódulos na tireóide e o processo mais econômico de imageamento para a avaliação da glândula tireóide. Entretanto, a enorme maioria dos nódulos descobertos pelo ultrassom (cerca de 95%) são benignos. Freqüentemente o ultrassom e outros resultados de imageadores são ambíguos e não conseguem diferenciar entre nódulos benignos e malignos na tireóide. A única maneira de descartar um diagnóstico de câncer é através da aspiração por uma punção e biópsia. Mais da metade dessas biópsias comprovam a benignidade.
Embora isso possa ser reconfortante para as pessoas que passam por essas biópsias, seria melhor se elas pudessem receber este conforto sem ter que passar por um procedimento caro, invasivo e (como acontece na maioria dos casos) desnecessário.
Azra Alizad, do Colégio de Medicina da Clínica Mayo, desenvolveu uma nova técnica não-invasiva de imageamento, chamada vibro-acustografia (VA), para identificar nódulos na tireóide em tireóides humanas extirpadas envoltas em um gel de tecido. Neste método, o ultrassom é usado para fazer vibrar o tecido em baixas freqüências e as vibrações resultantes podem ser detectadas por um microfone sensível. Tecidos mais duros normalmente produzem um campo acústico significativamente diferente dos tecidos mais macios e a detecção da diferença pode revelar um diagnóstico mais definitivo.
Lesões malignas são mais mais rígidas do lesões benignas; portanto, é razoável se esperar que a VA seja uma ferramenta de detecção e diferenciação de nódulos na tireóide melhor do que a utrassonografia convencional. Embora a técnica ainda não tenha sido testada para realmente detectar câncer de tireóide em experiências clínicas, a vibro-acustografia está passando, atualmente, por avaliação clínica para a detecção de lesões de câncer de mama em pessoas. Se for bem sucedida, esta ferramenta barata e não-invasiva de imageamento representaria um grande avanço em nossa capacidade de atender a pessoas potencialmente portadoras de câncer.
Alizad apresentará seus novos resultados no encontro desta semana da Sociedade Acústica da América (Acoustical Society of America = ASA) em New Orleans. (Paper 3pBB3, ver website do encontro )
RIGIDEZ DE TECIDOS COMO MEDIDA DE SAÚDE.
Matthew Urban e seus colegas do Colégio de Medicina da Clínica Mayo estão projetando novas maneiras para medir a rigidez de tecidos como uma ferramenta auxiliar para diagnose não-invasiva. A monitoração das propriedades materiais de um tecido pode não ser uma medida tão óbvia para sua saúde como suas propriedades biológicas ou químicas, mas mudanças nessas propriedades podem ser um bom indício de doença.
Áreas de rigidez em um tecido, por exemplo, são freqüentemente um bom sinal de alerta para câncer — a premissa básica para o auto-exame das mamas. Da mesma forma, quando se formam tumores cancerosos no fígado ou qualquer outro órgão do corpo, eles são freqüentemente mais rígidos do que os tecidos circundantes, porque há uma maior vascularização para alimentar os tumores.O problema é: como você pode medir a rigidez dos tecidos lá dentro do corpo? Não existe uma coisa tal como auto-exame do fígado.
No encontro da ASA, nesta semana, Urban relata suas últimas experiências, nas quais ele e seus colegas usaram ondas de ultrassom para enviar pequenas vibrações para uma esfera de aço encapsulada em gelatina, um modelo de tecido com uma lesão rígida.
Eles foram capazes de medir a freqüência de resposta da esfera a ondas acústicas em várias freqüências, que podem, então, ser empregadas para determinar a rigidez do material simulacro de tecido. O processo também fornece novos meios não invasivos para a avaliação da rigidez dos tecidos sem a presença da esfera de aço.
Além disso, eles foram capazes de enviar a energia para a esfera sem aquecer a gelatina circundante. Isto é um dos desafios no emprego de ultrassom altamente focalizado, porque a energia acústica pode ser absorvida pelos tecidos circunjacentes na forma de calor. (Palestra 3pBB1, mesmo website acima)
RECRIANDO O MUNDO DENTRO DE SUA CABEÇA.
O primeiro uso de sons de realidade virtual individualizados em um ambiente de [Espectrografia de] Ressonância Magnética funcional (functional MRI = fMRI) feito para reproduzir uma experiência natural acústica para estudo do funcionamento do cérebro, pode fornecer uma explicação melhor para o efeito “cocktail party” — o processo pelo qual tentamos fazer sentido de uma conversa em uma festa apinhada de gente, mesmo quando outras conversas potencialmente causadoras de distração continuam a acontecer ao mesmo tempo.
Novas espectrografias com uso de fMRI estão auxiliando os pesquisadores a compreender como o cérebro segrega objetos no espaço quando uma pessoa ouve, mas não necessariamente vê, múltiplas fontes de som. No laboratório de Kourosh Saberi na Universidade da Califórnia em Irvine, pacientes humanos são expostos a vários sons. Algumas vezes os sons vêm de diferentes posições próximas ao paciente. enquanto em outras diversos sons vêm de uma mesma posição.
Ao examinarem as imagens de fMRI que mostram áreas de fluxo sanguíneo aumentado, que dão mapas da atividade cerebral com uma resolução de 2 mm, os cientistas da UC Irvine relatam dois resultados principais. Primeiro, nenhuma região específica do cérebro é
exclusivamente responsável pela identificação do movimento auditivo, em contraste com o córtex visual que têm regiões específicas sensoras de movimentos. E segundo, a informação auditiva espacial parece ser processada em uma região neural chamada Planum Temporale, de uma forma que facilita a segregação de múltiplas fontes de som. (Palestra do encontro da ASA 2aPP8, mesmo website acima)
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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.
UMA MELHOR DETECÇÃO DO CÂNCER DA TIREÓIDE deve ser obtido através de uma nova técnica que está sendo desenvolvida pela Clínica Mayo.
O ultrassom é, atualmente, a ferramenta mais sensível para a detecção de nódulos na tireóide e o processo mais econômico de imageamento para a avaliação da glândula tireóide. Entretanto, a enorme maioria dos nódulos descobertos pelo ultrassom (cerca de 95%) são benignos. Freqüentemente o ultrassom e outros resultados de imageadores são ambíguos e não conseguem diferenciar entre nódulos benignos e malignos na tireóide. A única maneira de descartar um diagnóstico de câncer é através da aspiração por uma punção e biópsia. Mais da metade dessas biópsias comprovam a benignidade.
Embora isso possa ser reconfortante para as pessoas que passam por essas biópsias, seria melhor se elas pudessem receber este conforto sem ter que passar por um procedimento caro, invasivo e (como acontece na maioria dos casos) desnecessário.
Azra Alizad, do Colégio de Medicina da Clínica Mayo, desenvolveu uma nova técnica não-invasiva de imageamento, chamada vibro-acustografia (VA), para identificar nódulos na tireóide em tireóides humanas extirpadas envoltas em um gel de tecido. Neste método, o ultrassom é usado para fazer vibrar o tecido em baixas freqüências e as vibrações resultantes podem ser detectadas por um microfone sensível. Tecidos mais duros normalmente produzem um campo acústico significativamente diferente dos tecidos mais macios e a detecção da diferença pode revelar um diagnóstico mais definitivo.
Lesões malignas são mais mais rígidas do lesões benignas; portanto, é razoável se esperar que a VA seja uma ferramenta de detecção e diferenciação de nódulos na tireóide melhor do que a utrassonografia convencional. Embora a técnica ainda não tenha sido testada para realmente detectar câncer de tireóide em experiências clínicas, a vibro-acustografia está passando, atualmente, por avaliação clínica para a detecção de lesões de câncer de mama em pessoas. Se for bem sucedida, esta ferramenta barata e não-invasiva de imageamento representaria um grande avanço em nossa capacidade de atender a pessoas potencialmente portadoras de câncer.
Alizad apresentará seus novos resultados no encontro desta semana da Sociedade Acústica da América (Acoustical Society of America = ASA) em New Orleans. (Paper 3pBB3, ver website do encontro )
RIGIDEZ DE TECIDOS COMO MEDIDA DE SAÚDE.
Matthew Urban e seus colegas do Colégio de Medicina da Clínica Mayo estão projetando novas maneiras para medir a rigidez de tecidos como uma ferramenta auxiliar para diagnose não-invasiva. A monitoração das propriedades materiais de um tecido pode não ser uma medida tão óbvia para sua saúde como suas propriedades biológicas ou químicas, mas mudanças nessas propriedades podem ser um bom indício de doença.
Áreas de rigidez em um tecido, por exemplo, são freqüentemente um bom sinal de alerta para câncer — a premissa básica para o auto-exame das mamas. Da mesma forma, quando se formam tumores cancerosos no fígado ou qualquer outro órgão do corpo, eles são freqüentemente mais rígidos do que os tecidos circundantes, porque há uma maior vascularização para alimentar os tumores.O problema é: como você pode medir a rigidez dos tecidos lá dentro do corpo? Não existe uma coisa tal como auto-exame do fígado.
No encontro da ASA, nesta semana, Urban relata suas últimas experiências, nas quais ele e seus colegas usaram ondas de ultrassom para enviar pequenas vibrações para uma esfera de aço encapsulada em gelatina, um modelo de tecido com uma lesão rígida.
Eles foram capazes de medir a freqüência de resposta da esfera a ondas acústicas em várias freqüências, que podem, então, ser empregadas para determinar a rigidez do material simulacro de tecido. O processo também fornece novos meios não invasivos para a avaliação da rigidez dos tecidos sem a presença da esfera de aço.
Além disso, eles foram capazes de enviar a energia para a esfera sem aquecer a gelatina circundante. Isto é um dos desafios no emprego de ultrassom altamente focalizado, porque a energia acústica pode ser absorvida pelos tecidos circunjacentes na forma de calor. (Palestra 3pBB1, mesmo website acima)
RECRIANDO O MUNDO DENTRO DE SUA CABEÇA.
O primeiro uso de sons de realidade virtual individualizados em um ambiente de [Espectrografia de] Ressonância Magnética funcional (functional MRI = fMRI) feito para reproduzir uma experiência natural acústica para estudo do funcionamento do cérebro, pode fornecer uma explicação melhor para o efeito “cocktail party” — o processo pelo qual tentamos fazer sentido de uma conversa em uma festa apinhada de gente, mesmo quando outras conversas potencialmente causadoras de distração continuam a acontecer ao mesmo tempo.
Novas espectrografias com uso de fMRI estão auxiliando os pesquisadores a compreender como o cérebro segrega objetos no espaço quando uma pessoa ouve, mas não necessariamente vê, múltiplas fontes de som. No laboratório de Kourosh Saberi na Universidade da Califórnia em Irvine, pacientes humanos são expostos a vários sons. Algumas vezes os sons vêm de diferentes posições próximas ao paciente. enquanto em outras diversos sons vêm de uma mesma posição.
Ao examinarem as imagens de fMRI que mostram áreas de fluxo sanguíneo aumentado, que dão mapas da atividade cerebral com uma resolução de 2 mm, os cientistas da UC Irvine relatam dois resultados principais. Primeiro, nenhuma região específica do cérebro é
exclusivamente responsável pela identificação do movimento auditivo, em contraste com o córtex visual que têm regiões específicas sensoras de movimentos. E segundo, a informação auditiva espacial parece ser processada em uma região neural chamada Planum Temporale, de uma forma que facilita a segregação de múltiplas fontes de som. (Palestra do encontro da ASA 2aPP8, mesmo website acima)
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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.
Physics News Update nº 847
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 847, de 20 de novembro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE
O TEMPO COM EL NIÑO EM UM MUNDO MAIS QUENTE vai causar uma diminuição no número de dias congelantes nos estados do Sudoeste, um aumento da intensidade da precipitação nos estados do Sudeste e um aumento na intensidade das ondas de calor no cinturão Sul de estados, de acordo com um novo estudo.
O estudo examina o impacto no clima dos eventos El Niño nos extremos de temperaturas na América do Norte, se, como freqüentemente previsto, o aquecimento global aumentar as temperaturas em um grau ou dois nas próximas décadas.
El Niño é o nome dado a uma enorme interação oceano-atmosférica com transferência de energia, ao longo do Oceano Pacífico tropical, entre a América do Sul e a Ásia. Os eventos El Niño ocorrem de maneira irregular, em intervalos que variam de dois a sete anos, e que podem ter um grande impacto em lugares em torno e além da Bacia do Pacífico.
Gerald Meehl e seus colegas do National Center for Atmospheric Research (NCAR) (Centro Nacional para Pesquisa Atmosférica) em Boulder, Colorado, tentaram fazer um modelo do que acontece quando ocorrerem eventos El Niño em um hipotético mundo mais quente, especialmente nos padrões climáticos dos EUA.
O modelo, antes de mais nada, realiza um belo trabalho de simular extremos de tempo (tais como o número de dias congelantes quando a temperatura cai abaixo do ponto de congelamento — e precipitações intensas) no mundo tal como é hoje. Além disto, o mesmo modelo foi usado para demonstrar que o aumento das temperaturas nos EUA, nos anos recentes, é devido, principalmente, a atividades humanas, mais do que qualquer flutuações naturais que pudessem estar ocorrendo.
Dar ao modelo uma temperatura básica ligeiramente mais alta, faz emergirem algumas modificações específicas nos extremos climáticos nos EUA, tais como as mudanças nos extremos mencionadas acima. (Meehl et al., Geophysical Review Letters, edição corrente.)
AS PIRÂMIDES DO EGITO, A EXTINÇÃO DOS DINOSSAUROS E O ASSASSINATO DE JFK: todos foram estudados pelo físico de Berkeley Luis Alvares.
Alvarez ganhou um Prêmio Nobel por sua descoberta de novas partículas, usando uma câmara de bolhas, mas parte de sua fama vem de seu trabalho em aplicar princípios e métodos de física fora do campo normal da pesquisa da física.
Na edição de novembro do American Journal of Physics, Charles Wohl do Lawrence Berkeley National Lab examina três exemplos notáveis dos esforços extra-curriculares de Alvarez.
1 – Procurar por possíveis câmaras secretas na Pirâmide de Kefren no Cairo — uma das três grandes pirâmides construídas no terceiro milênio AC. Alvarez projetou uma experiência na qual raios cósmicos atingiriam um detector instalado em uma câmara conhecida no interior da pirâmide. Observando os muons penetrantes, provenientes dos jatos de raios cósmicos, este detector poderia discernir qualquer espaço interveniente oco na estrutura da pirâmide acima. Resultado: nenhuma câmara oculta.
2 – Ao escrutinar o assim chamado “Filme Zapruder”, uma curta seqüência de filmagem que capturou o momento do assassinato, os experts ficaram intrigados pelo movimento brusco para trás da cabeça do Presidente Kennedy, após o impacto de uma das balas. Alguns acharam que isso era um indício de que havia outro assassino na frente do carro do presidente. Alvarez e seus colegas realizaram testes improvisados em uma linha de tiro e também consideraram a conservação do momento e a matéria do ferimento em movimento para a frente. Disso eles concluíram que a seqüência filmada era consistente com um tiro por trás.
3 – O mais famoso de todos foi a Hipótese de Alvarez, criada em conjunto com seu filho Walter Alvarez, que uma fina, porém conspícua, camada do, em outros lugares, raro elemento Irídio, em vários lugares do mundo, todos em um estrato geológico correspondente à era logo no entorno da fronteira entre os períodos Cretácio e o Terciário (a fronteira KT), significava um grande impacto de um asteróide nessa época. Este impacto, pensou-se ainda, lançou nos ares poeira suficiente por um tempo suficiente para matar muitas coisas vivas, inclusive grande parte dos dinossauros.
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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.
O TEMPO COM EL NIÑO EM UM MUNDO MAIS QUENTE vai causar uma diminuição no número de dias congelantes nos estados do Sudoeste, um aumento da intensidade da precipitação nos estados do Sudeste e um aumento na intensidade das ondas de calor no cinturão Sul de estados, de acordo com um novo estudo.
O estudo examina o impacto no clima dos eventos El Niño nos extremos de temperaturas na América do Norte, se, como freqüentemente previsto, o aquecimento global aumentar as temperaturas em um grau ou dois nas próximas décadas.
El Niño é o nome dado a uma enorme interação oceano-atmosférica com transferência de energia, ao longo do Oceano Pacífico tropical, entre a América do Sul e a Ásia. Os eventos El Niño ocorrem de maneira irregular, em intervalos que variam de dois a sete anos, e que podem ter um grande impacto em lugares em torno e além da Bacia do Pacífico.
Gerald Meehl e seus colegas do National Center for Atmospheric Research (NCAR) (Centro Nacional para Pesquisa Atmosférica) em Boulder, Colorado, tentaram fazer um modelo do que acontece quando ocorrerem eventos El Niño em um hipotético mundo mais quente, especialmente nos padrões climáticos dos EUA.
O modelo, antes de mais nada, realiza um belo trabalho de simular extremos de tempo (tais como o número de dias congelantes quando a temperatura cai abaixo do ponto de congelamento — e precipitações intensas) no mundo tal como é hoje. Além disto, o mesmo modelo foi usado para demonstrar que o aumento das temperaturas nos EUA, nos anos recentes, é devido, principalmente, a atividades humanas, mais do que qualquer flutuações naturais que pudessem estar ocorrendo.
Dar ao modelo uma temperatura básica ligeiramente mais alta, faz emergirem algumas modificações específicas nos extremos climáticos nos EUA, tais como as mudanças nos extremos mencionadas acima. (Meehl et al., Geophysical Review Letters, edição corrente.)
AS PIRÂMIDES DO EGITO, A EXTINÇÃO DOS DINOSSAUROS E O ASSASSINATO DE JFK: todos foram estudados pelo físico de Berkeley Luis Alvares.
Alvarez ganhou um Prêmio Nobel por sua descoberta de novas partículas, usando uma câmara de bolhas, mas parte de sua fama vem de seu trabalho em aplicar princípios e métodos de física fora do campo normal da pesquisa da física.
Na edição de novembro do American Journal of Physics, Charles Wohl do Lawrence Berkeley National Lab examina três exemplos notáveis dos esforços extra-curriculares de Alvarez.
1 – Procurar por possíveis câmaras secretas na Pirâmide de Kefren no Cairo — uma das três grandes pirâmides construídas no terceiro milênio AC. Alvarez projetou uma experiência na qual raios cósmicos atingiriam um detector instalado em uma câmara conhecida no interior da pirâmide. Observando os muons penetrantes, provenientes dos jatos de raios cósmicos, este detector poderia discernir qualquer espaço interveniente oco na estrutura da pirâmide acima. Resultado: nenhuma câmara oculta.
2 – Ao escrutinar o assim chamado “Filme Zapruder”, uma curta seqüência de filmagem que capturou o momento do assassinato, os experts ficaram intrigados pelo movimento brusco para trás da cabeça do Presidente Kennedy, após o impacto de uma das balas. Alguns acharam que isso era um indício de que havia outro assassino na frente do carro do presidente. Alvarez e seus colegas realizaram testes improvisados em uma linha de tiro e também consideraram a conservação do momento e a matéria do ferimento em movimento para a frente. Disso eles concluíram que a seqüência filmada era consistente com um tiro por trás.
3 – O mais famoso de todos foi a Hipótese de Alvarez, criada em conjunto com seu filho Walter Alvarez, que uma fina, porém conspícua, camada do, em outros lugares, raro elemento Irídio, em vários lugares do mundo, todos em um estrato geológico correspondente à era logo no entorno da fronteira entre os períodos Cretácio e o Terciário (a fronteira KT), significava um grande impacto de um asteróide nessa época. Este impacto, pensou-se ainda, lançou nos ares poeira suficiente por um tempo suficiente para matar muitas coisas vivas, inclusive grande parte dos dinossauros.
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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.
Physics News Update nº 846
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 846, de 12 de novembro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE
OS RAIOS CÓSMICOS DE MAIS ALTA ENERGIA provavelmente vêm dos centros dos núcleos galáctico ativos (active galactic nuclei = AGN), onde buracos negros de massas gigantescas, supostamente, fornecem a energia para arremessar os raios através do cosmos.
Esta foi a conclusão a que chegaram os cientistas que operam o Observatório Pierre Auger na Argentina. Este gigantesco dispositivo de detectores, espalhados por 3.000 km² de terreno, procura apenas por uma coisa: jatos de raios cósmicos. Estes surgem quando partículas extremamente energéticas atingem nossa atmosfera, espalhando um chuveiro de partículas secundárias. Muitos dos raios vêm de dentro de nossa Via Láctea, especialmente de nosso Sol, mas muitas outras vem de muito longe.
Os de maior interesse são os jatos de mais alta energia, com energias acima de1019 elétron-volts (eV), muito mais altas do que qualquer partícula energizada que possa ser produzida em um acelerador na Terra.
A origem de tais artefatos físicos potentes oferece aos físicos uma ferramenta para estudar os mais violentos eventos no universo. Para chegar à Terra, a maior parte dos raios cósmicos terá atravessado uma boa parte de espaço intergalático, onde os campos magnéticos podem defletí-los de suas trajetórias iniciais. Porém, para os raios da mais alta energia, os campos magnéticos não podem exercer tanta influência e, conseqüentemente, o ponto de partida dos raios cósmicos pode ser traçado com alguma confiança.
Isto permitiu aos cientistas do Auger definir que os principais raios cósmicos não vinham uniformemente de todas as direções, mas, sim, de preferência de galáxias com núcleos ativos, onde o “acelerador de partículas” provavelmente eram Buracos Negros de tamanho enorme.
O maior feixe de raios cósmicos, daqueles com uma energia maior do que 57 EeV (1 EeV = 1018 eV), apresenta uma bela correlação com conhecidos Núcleos Galáticos Ativos. (Science, 9 de novembro de 2007)
EXERCÍCIOS RESPIRATÓRIOS PARA ENZIMAS. Um novo modelo de proteínas busca explicar como as enzimas extraem energia de suas vizinhanças e a põem em uso para regular a química das células.
Enzimas são grandes moléculas de proteínas que desempenham um papel crucial na catálise de reações químicas entre outras moléculas ou átomos, diminuindo a barreira de energia que, de outra forma, impediria a ocorrência da reação. As enzimas, portanto, podem ser consideradas máquinas de processamento de energia para a facilitação de reações químicas. Elas são, usualmente, grandes, tipicamente contendo milhares de átomos pesados (não-Hidrogênio), mas somente umas poucas dúzias desses átomos realmente participam no processo catalítico.
Para abordar essa importante questão, uma equipe de cientistas da École Normale Superieure (Lyon, França) e da École Polytechnique Federale de Lausanne (Suíça) se concentraram na modelagem do comportamento das partes rígidas da enzima, uma vez que eles acreditam que parte da energia, empregada no processo catalítico, é armazenada não somente na forma de energia química (na forma de trifosfato de adenosina, mais conhecida pela sigla em inglês, ATP, a “comida” para todos os fins das células), mas também na forma de energia mecânica na forma de um movimento vibratório ou “respiração” nas partes mais rígidas da enzima.
Estendendo esta pesquisa para as proteínas em geral, Yves-Henri Sanejouand diz que ele e seus colegas gostariam de escrutinar em maiores detalhes o processo não-linear pelo qual algumas porteínas capturam e armazenam a energia térmica de seus ambientes e também como energia química pode ser transformada em energia mecânica, tal como na contração muscular. (Juanico et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)
SELEÇÃO DIGITAL DE GOTÍCULAS. Um novo laboratório-em-um-chip microfluídico forma pequenas gotículas, as faz passar entre um par de eletrodos que podem, então, realizar uma identificação das gotículas, as faz passar por um segundo par que lhes dá uma carga e, então, por um terceiro par que seleciona as gotículas segundo suas propriedades.
Basicamente a carga imposta à gotícula é proporcional a seu tamanho e a carga é calibrada pelo efeito que ela tem quando passa pelo primeiro conjunto de eletrodos capacitores.
Os cientistas da Hong Kong University of Science and Technology formam um suprimento de gotículas que se movem em um microcanal, misturando o fluído de seu interesse (em um canal) com um “riacho” corrente de óleo (óleo de silício ou de girassol) em um segundo canal (ver a figura em http://www.aip.org/png/2007/290.htm). Pela regulagem do fluxo do fluido e do óleo, se pode formar gotículas de diversos tamanhos e proporções.
Os cientistas de Hong Kong podem, atualmente, observar gotículas menores do que um picolitro (10-12 litro) de tamanho, com uma sensibilidade capacitiva de um picoFarad (10-12 Farad). A atual taxa de detecção é, agora, de cerca de 10.000 gotículas por segundo, o que já é muita coisa.
De acordo com um dos pesquisadores, Weijia Wen, esta taxa de detecção com base em capacitância é melhor do que a que pode ser obtida com meios ópticos (tais como uma câmera CCD) e o processo de capacitância é intrinsecamente mais barato do que seu equivalente óptico.
No novo processso de Hong Kong, a detecção e seleção são ambos realizados por eletrostática: a seleção ocorre quando um campo elétrico envia as gotículas mais carregadas para um canal e as gotículas menos carregadas para outro canal.
Desta forma, nano ou micro-partículas podem ser selecionadas digitalmente. A meta é obter um chip funcional bioquímico digital para realizar várias experiências com volumes de nanolitros de reagentes ou amostras biológicas. (Niu et al., Biomicrofluidics, Out-Dez 2007; website do laboratório)
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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.
**************
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.
OS RAIOS CÓSMICOS DE MAIS ALTA ENERGIA provavelmente vêm dos centros dos núcleos galáctico ativos (active galactic nuclei = AGN), onde buracos negros de massas gigantescas, supostamente, fornecem a energia para arremessar os raios através do cosmos.
Esta foi a conclusão a que chegaram os cientistas que operam o Observatório Pierre Auger na Argentina. Este gigantesco dispositivo de detectores, espalhados por 3.000 km² de terreno, procura apenas por uma coisa: jatos de raios cósmicos. Estes surgem quando partículas extremamente energéticas atingem nossa atmosfera, espalhando um chuveiro de partículas secundárias. Muitos dos raios vêm de dentro de nossa Via Láctea, especialmente de nosso Sol, mas muitas outras vem de muito longe.
Os de maior interesse são os jatos de mais alta energia, com energias acima de1019 elétron-volts (eV), muito mais altas do que qualquer partícula energizada que possa ser produzida em um acelerador na Terra.
A origem de tais artefatos físicos potentes oferece aos físicos uma ferramenta para estudar os mais violentos eventos no universo. Para chegar à Terra, a maior parte dos raios cósmicos terá atravessado uma boa parte de espaço intergalático, onde os campos magnéticos podem defletí-los de suas trajetórias iniciais. Porém, para os raios da mais alta energia, os campos magnéticos não podem exercer tanta influência e, conseqüentemente, o ponto de partida dos raios cósmicos pode ser traçado com alguma confiança.
Isto permitiu aos cientistas do Auger definir que os principais raios cósmicos não vinham uniformemente de todas as direções, mas, sim, de preferência de galáxias com núcleos ativos, onde o “acelerador de partículas” provavelmente eram Buracos Negros de tamanho enorme.
O maior feixe de raios cósmicos, daqueles com uma energia maior do que 57 EeV (1 EeV = 1018 eV), apresenta uma bela correlação com conhecidos Núcleos Galáticos Ativos. (Science, 9 de novembro de 2007)
EXERCÍCIOS RESPIRATÓRIOS PARA ENZIMAS. Um novo modelo de proteínas busca explicar como as enzimas extraem energia de suas vizinhanças e a põem em uso para regular a química das células.
Enzimas são grandes moléculas de proteínas que desempenham um papel crucial na catálise de reações químicas entre outras moléculas ou átomos, diminuindo a barreira de energia que, de outra forma, impediria a ocorrência da reação. As enzimas, portanto, podem ser consideradas máquinas de processamento de energia para a facilitação de reações químicas. Elas são, usualmente, grandes, tipicamente contendo milhares de átomos pesados (não-Hidrogênio), mas somente umas poucas dúzias desses átomos realmente participam no processo catalítico.
Para abordar essa importante questão, uma equipe de cientistas da École Normale Superieure (Lyon, França) e da École Polytechnique Federale de Lausanne (Suíça) se concentraram na modelagem do comportamento das partes rígidas da enzima, uma vez que eles acreditam que parte da energia, empregada no processo catalítico, é armazenada não somente na forma de energia química (na forma de trifosfato de adenosina, mais conhecida pela sigla em inglês, ATP, a “comida” para todos os fins das células), mas também na forma de energia mecânica na forma de um movimento vibratório ou “respiração” nas partes mais rígidas da enzima.
Estendendo esta pesquisa para as proteínas em geral, Yves-Henri Sanejouand diz que ele e seus colegas gostariam de escrutinar em maiores detalhes o processo não-linear pelo qual algumas porteínas capturam e armazenam a energia térmica de seus ambientes e também como energia química pode ser transformada em energia mecânica, tal como na contração muscular. (Juanico et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)
SELEÇÃO DIGITAL DE GOTÍCULAS. Um novo laboratório-em-um-chip microfluídico forma pequenas gotículas, as faz passar entre um par de eletrodos que podem, então, realizar uma identificação das gotículas, as faz passar por um segundo par que lhes dá uma carga e, então, por um terceiro par que seleciona as gotículas segundo suas propriedades.
Basicamente a carga imposta à gotícula é proporcional a seu tamanho e a carga é calibrada pelo efeito que ela tem quando passa pelo primeiro conjunto de eletrodos capacitores.
Os cientistas da Hong Kong University of Science and Technology formam um suprimento de gotículas que se movem em um microcanal, misturando o fluído de seu interesse (em um canal) com um “riacho” corrente de óleo (óleo de silício ou de girassol) em um segundo canal (ver a figura em http://www.aip.org/png/2007/290.htm). Pela regulagem do fluxo do fluido e do óleo, se pode formar gotículas de diversos tamanhos e proporções.
Os cientistas de Hong Kong podem, atualmente, observar gotículas menores do que um picolitro (10-12 litro) de tamanho, com uma sensibilidade capacitiva de um picoFarad (10-12 Farad). A atual taxa de detecção é, agora, de cerca de 10.000 gotículas por segundo, o que já é muita coisa.
De acordo com um dos pesquisadores, Weijia Wen, esta taxa de detecção com base em capacitância é melhor do que a que pode ser obtida com meios ópticos (tais como uma câmera CCD) e o processo de capacitância é intrinsecamente mais barato do que seu equivalente óptico.
No novo processso de Hong Kong, a detecção e seleção são ambos realizados por eletrostática: a seleção ocorre quando um campo elétrico envia as gotículas mais carregadas para um canal e as gotículas menos carregadas para outro canal.
Desta forma, nano ou micro-partículas podem ser selecionadas digitalmente. A meta é obter um chip funcional bioquímico digital para realizar várias experiências com volumes de nanolitros de reagentes ou amostras biológicas. (Niu et al., Biomicrofluidics, Out-Dez 2007; website do laboratório)
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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.
Physics News Update nº 845
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 845, de 2 de novembro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE
DUNAS MARCIANAS NÃO TÊM PRESSA: elas precisam de 1000 anos para viajarem uns poucos metros. Esta é a conclusão de um novo estudo que tenta simular a estrutura observada das dunas no planeta vermelho e estabelecer se as condições presentes podem ter sido as responsáveis.
Na Terra, uma duna de areia é modelada pelo vento e pela água. Em Marte, não parece haver qualquer movimento de águas na superfície (ao menos, nenhum que seja capaz de moldar dunas) e, em se tratando de vento, também não há muito. Com uma atmosfera com apenas 1/100 da densidade da terrestre, a velocidade do vento em Marte teria que ser considerável para fazer a areia sair do lugar.
Eric Parteli da Universitaet Stuttgart, na Alemanha, e seu colega Hans Herrmann da Universidade Federal do Ceará, no Brasil, calculam que, em Marte (onde a gravidade tem somente 1/3 da força da terrestre), uma duna com uma altura de 1 metro precisaria de um vento com a velocidade de 35 m/seg (aproximadamente 75 mph [e exatamente 126 km/h]) para sofrer um movimento apreciável. Uma tal velocidade só ocorre poucas vezes a cada década, donde o passo glacial das dunas de Marte.
Sua descoberta mais surpreendente, declarou Parteli, vem de seu estudo de dunas de areia bimodais, as que apresentam indícios de serem moldadas por ventos em duas direções perpendiculares. Eles deduziram um período para a mudança dos ventos em Marte de 50.000 anos (o tempo que leva para o vento girar em 90°), aproximadamente o mesmo período de precessão do eixo de Marte. (Physical Review , Outubro de 2007; mais informações em http://www.icp.uni-stuttgart.de/~hans/dunes.html)
LÍQUIDOS GRANULARES COM TENSÃO SUPERFICIAL ZERO. Novas experiências com grãos de vidro esféricos mostram que o comportamento líquido pode surgir simplesmente de rápidas colisões entre uma corrente suficientemente densa de partículas.
A experiência foi realizada por Xiang Cheng, Heinrich Jaeger e Sidney Nagel, e seus colegas na University of Chicago, experts a descoberta de novos efeitos com materiais granulares (ver PNU nº 725, matéria 3 e PNU nº 759, matéria 2).
Se um ou dois grãos forem deixados cair por sobre uma superfície horizontal, eles vão resvalar de volta na direção de onde vieram. Entretanto, se muitos grãos forem deixados cair a uma — criando uma densa corrente granular que atinge um alvo — acontece, então, outra coisa: os grãos se defletem lateralmente na forma de uma lâmina simétrica ou cone extremamente fino, como se fossem um líquido. De fato, as experiências usando material granular reproduzem os resultados obtidos com corrente de água. Entretanto, com os grãos, o “líquido” é um no limite do desaparecimento da tensão superficial. (Para assegurar que não houvesse coesão entre os grãos, cujo tamanho varia de 50 mícrons a 2 milímetros, eles foram cozidos em um forno a vácuo, antecipadamente, para evaporar qualquer umidade residual). Durante o pequeno intervalo de tempo em que os grãos dentro do fluxo colidem entre si na frente do alvo, é criada uma condição semelhante aos líquidos, cuja conseqüência observável é a formação de finas lâminas.
Este novo estado líquido com tensão superficial nula, acreditam os experimentadores, pode ser de interesse para os físicos no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), onde núcleos pesados que colidem em altas energias, formam um plasma de quarks e glúons que também parece um líquido (ver PNU nº 728, matéria 1). De maneira intrigante, o padrão de colisão produzido pelo inteiramente clássico e macroscópico líquido granular, pode ser igualado ao produzido pelo plasma de quarks e glúons. (Cheng et al., Physical Review Letters, 2 de novembro de 2007)
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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.
DUNAS MARCIANAS NÃO TÊM PRESSA: elas precisam de 1000 anos para viajarem uns poucos metros. Esta é a conclusão de um novo estudo que tenta simular a estrutura observada das dunas no planeta vermelho e estabelecer se as condições presentes podem ter sido as responsáveis.
Na Terra, uma duna de areia é modelada pelo vento e pela água. Em Marte, não parece haver qualquer movimento de águas na superfície (ao menos, nenhum que seja capaz de moldar dunas) e, em se tratando de vento, também não há muito. Com uma atmosfera com apenas 1/100 da densidade da terrestre, a velocidade do vento em Marte teria que ser considerável para fazer a areia sair do lugar.
Eric Parteli da Universitaet Stuttgart, na Alemanha, e seu colega Hans Herrmann da Universidade Federal do Ceará, no Brasil, calculam que, em Marte (onde a gravidade tem somente 1/3 da força da terrestre), uma duna com uma altura de 1 metro precisaria de um vento com a velocidade de 35 m/seg (aproximadamente 75 mph [e exatamente 126 km/h]) para sofrer um movimento apreciável. Uma tal velocidade só ocorre poucas vezes a cada década, donde o passo glacial das dunas de Marte.
Sua descoberta mais surpreendente, declarou Parteli, vem de seu estudo de dunas de areia bimodais, as que apresentam indícios de serem moldadas por ventos em duas direções perpendiculares. Eles deduziram um período para a mudança dos ventos em Marte de 50.000 anos (o tempo que leva para o vento girar em 90°), aproximadamente o mesmo período de precessão do eixo de Marte. (Physical Review , Outubro de 2007; mais informações em http://www.icp.uni-stuttgart.de/~hans/dunes.html)
LÍQUIDOS GRANULARES COM TENSÃO SUPERFICIAL ZERO. Novas experiências com grãos de vidro esféricos mostram que o comportamento líquido pode surgir simplesmente de rápidas colisões entre uma corrente suficientemente densa de partículas.
A experiência foi realizada por Xiang Cheng, Heinrich Jaeger e Sidney Nagel, e seus colegas na University of Chicago, experts a descoberta de novos efeitos com materiais granulares (ver PNU nº 725, matéria 3 e PNU nº 759, matéria 2).
Se um ou dois grãos forem deixados cair por sobre uma superfície horizontal, eles vão resvalar de volta na direção de onde vieram. Entretanto, se muitos grãos forem deixados cair a uma — criando uma densa corrente granular que atinge um alvo — acontece, então, outra coisa: os grãos se defletem lateralmente na forma de uma lâmina simétrica ou cone extremamente fino, como se fossem um líquido. De fato, as experiências usando material granular reproduzem os resultados obtidos com corrente de água. Entretanto, com os grãos, o “líquido” é um no limite do desaparecimento da tensão superficial. (Para assegurar que não houvesse coesão entre os grãos, cujo tamanho varia de 50 mícrons a 2 milímetros, eles foram cozidos em um forno a vácuo, antecipadamente, para evaporar qualquer umidade residual). Durante o pequeno intervalo de tempo em que os grãos dentro do fluxo colidem entre si na frente do alvo, é criada uma condição semelhante aos líquidos, cuja conseqüência observável é a formação de finas lâminas.
Este novo estado líquido com tensão superficial nula, acreditam os experimentadores, pode ser de interesse para os físicos no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), onde núcleos pesados que colidem em altas energias, formam um plasma de quarks e glúons que também parece um líquido (ver PNU nº 728, matéria 1). De maneira intrigante, o padrão de colisão produzido pelo inteiramente clássico e macroscópico líquido granular, pode ser igualado ao produzido pelo plasma de quarks e glúons. (Cheng et al., Physical Review Letters, 2 de novembro de 2007)
********************
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.
