Physics News Update nº 844
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 844, de 25 de outubro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE
MEDIÇÕES EM ATTOSSEGUNDOS EM ESTADO SÓLIDO. Os físicos no Instituto Max Planck para Óptica Quântica em Munique já tinham observado anteriormente o comportamento de elétrons em fase gasosa em uma escala no entorno de centenas de attossegundos (1 aseg = 10-18 seg).
Agora, os físicos, liderados por Ferenc Krausz, em colaboração com seus colegas de Bielefeld, Hamburgo, Viena and San Sebastian, realizaram uma medição do movimento dos elétrons em uma abiente de estado sólido em uma escala de tempo comparável. A medição específica — a observação da diferença dos tempos de chegada de elétrons que voam de um átomo atingido por um feixe de laser — representa a resolução em tempo mais precisa jamais conseguida em uma experiência com matéria condensada.
Para realizar essa proeza, se envia um pulso de laser quase-infravermelho infravermelho próximo (near infrared = NIR) que consiste de uns poucos e bem escolhidos ciclos, através de uma coluna de Neônio, produzindo uma série de feixes secundários de comprimento de onda mais curto. Um desses feixes, nos comprimentos de onda o ultravioleta extremo (XUV), aparece em pulsos muito truncados que duram somente 300 aseg. A seguir, o pulso em XUV é direcionado sobre um alvo de Tungstênio, onde os átomos que ficam próximos à superfície podem ser ionizados.
Na verdade, a luz ultravioleta tende a liberar um elétron “exterior” (“deslocalizado”) do átomo, bem como um elétron mais “interior” (“localizado”). Estes dois elétrons podem prosseguir através do cristal e na direção de um detector, onde, dependendo de seu instante de chegada, podem ser diferenciados.
Este processo de identificação é ampliado de maneira criativa. A trajetória colinear (e coerentemente ligada) ao pulso de XUV, faz parte do feixe laser original NIR. A intensidade do NIR foi cuidadosamente escolhida de forma a não realizar o trabalho de ionização (sendo esta tarefa atribuída à luz XUV), mas para ser forte o suficiente para acelerar os elétrons ionizados, à medida e que eles pulam para fora da superfície da amostra.
A chegada do pulso NIR com seu campo elétrico bem controlado foi estabelecida de forma que o primeiro dos dois elétrons a aparecer (o elétron externo mais rápido) recebesse um aumento em sua velocidade do campo elétrico da radiação NIR, enquanto que o segundo elétron (o elétron interno mais lento) recebe um impulso menor. Em outras palavras, a luz NIR funcionou como um acelerador a nível atômico, aumentando as velocidades dos elétrons, mas em quantidades diferentes. Isto acentuou a diferença dos tempos de chegada dos dois elétrons, tornando mais fácil diferenciá-los.
O resultado final foi a capacidade de medir a defasagem em tempo dos dois elétrons que chegam através das poucas camadas superiores da amostra em estado sólido. O intervalo medido, 110 attossegundos, com uma precisão de 70 attossegundos, constituiu uma medição de “attossegundos” sem precedentes.
Um dos pesquisadores, Adrian Cavalieri, diz que o monitoramento dos movimentos dos elétrons em um cristal, com este nível de precisão, é o primeiro passo no desenvolvimento de um estilo muito mais rápido de eletrônica, talvez até na faixa dos petaherz (1015 Hz). Primeiro vem a medição nos níveis de 100 attossegundos; mais tarde, vem o controle da atividade dos elétrons. (Cavalieri et al., Nature, 25 de outubro de 2007; http://www.attoworld.de/)
“PINGOS” NA “LINHA DE VAZAMENTO” NUCLEAR. Já foram descobertos muitos novos isótopos pesados e, ao menos um, vai além da “linha de vazamento” de nêutrons (neutron dripline.)
As “linhas de vazamento” são as bordas exteriores que definem a zona dos núcleos agregados (“bound”), observados ou que se espera observar, em um gráfico cujo eixo horizontal é o número de nêutrons em um núcleo (denotado pela letra “N”) e cujo eixo vertical corresponde ao número de prótons (Z).
Diferentemente da força de Coulomb que mantém os átomos juntos, e onde o comportamento dos elétrons e as esperadas propriedades químicas de um elemento podem ser razoavelmente previstos, nos núcleos o caso é outro. A força nuclear que mantém prótons e nêutrons juntos (a despeito da força de repulsão eletrostática que tenta separar os prótons de cargas iguais) é tão forte que nenhuma teoria (nem mesmo o assim chamado “modelo de concha nuclear” {nuclear shell model}, concebido em analogia ao modelo atômico) pode prever com confiança se uma combinação particular de prótons e nêutrons irá formar um núcleo agregado. Em lugar disto, os experimentalistas têm que auxiliar os teóricos, indo à luta e descobrindo ou fabricando cada nuclídeo em laboratório.
Em uma experiência realizada recentemente no National Superconducting Cyclotron Lab (NSCL) na Michigan State University, um feixe de íons de Cálcio foi esmagado de encontro a um alvo de Tungstênio. Uma miríade de diferentes nuclídeos emergiu e correu para um detector sensível, para identificação. Dois nuclídeos recentemente descobertos — Mg-40 e Al-43 — apareceram sem causar surpresa. Porém outro, o Al-42, era mais estranho, uma vez que violava a suposta proibição de haver núcleos deste tamanho com um número ímpar de prótons e nêutrons. Os novos nuclídeos não são estáveis, uma vez que decaem em poucos milissegundos. Mas isso é muito tempo em padrões nucleares.
Por que estudar núcleos tão fugazes? Mesmo que eles não possam existir na natureza, os novos nuclídeos ainda podem desempenhar um papel dentro de estrelas ou novas, onde elementos pesados, inclusive os que compõem nosso planeta e nossos corpos, são criados.
Thomas Baumann sugere que possam existir isótopos de Alumínio ainda mais pesados, e que vale a pena explorar quaisquer possíveis “ilhas de estabilidade”, não somente aquelas nos extremos da tabela periódica. (Baumann et al., Nature 25 de outubro de 2007; http://www.nscl.msu.edu/magnesium40)
********************
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.
P.S. 1: Obrigado Daniel!
P.S. 2: Obrigado Lúcia!
P.S. 3: (Vide comentários)
MEDIÇÕES EM ATTOSSEGUNDOS EM ESTADO SÓLIDO. Os físicos no Instituto Max Planck para Óptica Quântica em Munique já tinham observado anteriormente o comportamento de elétrons em fase gasosa em uma escala no entorno de centenas de attossegundos (1 aseg = 10-18 seg).
Agora, os físicos, liderados por Ferenc Krausz, em colaboração com seus colegas de Bielefeld, Hamburgo, Viena and San Sebastian, realizaram uma medição do movimento dos elétrons em uma abiente de estado sólido em uma escala de tempo comparável. A medição específica — a observação da diferença dos tempos de chegada de elétrons que voam de um átomo atingido por um feixe de laser — representa a resolução em tempo mais precisa jamais conseguida em uma experiência com matéria condensada.
Para realizar essa proeza, se envia um pulso de laser quase-infravermelho infravermelho próximo (near infrared = NIR) que consiste de uns poucos e bem escolhidos ciclos, através de uma coluna de Neônio, produzindo uma série de feixes secundários de comprimento de onda mais curto. Um desses feixes, nos comprimentos de onda o ultravioleta extremo (XUV), aparece em pulsos muito truncados que duram somente 300 aseg. A seguir, o pulso em XUV é direcionado sobre um alvo de Tungstênio, onde os átomos que ficam próximos à superfície podem ser ionizados.
Na verdade, a luz ultravioleta tende a liberar um elétron “exterior” (“deslocalizado”) do átomo, bem como um elétron mais “interior” (“localizado”). Estes dois elétrons podem prosseguir através do cristal e na direção de um detector, onde, dependendo de seu instante de chegada, podem ser diferenciados.
Este processo de identificação é ampliado de maneira criativa. A trajetória colinear (e coerentemente ligada) ao pulso de XUV, faz parte do feixe laser original NIR. A intensidade do NIR foi cuidadosamente escolhida de forma a não realizar o trabalho de ionização (sendo esta tarefa atribuída à luz XUV), mas para ser forte o suficiente para acelerar os elétrons ionizados, à medida e que eles pulam para fora da superfície da amostra.
A chegada do pulso NIR com seu campo elétrico bem controlado foi estabelecida de forma que o primeiro dos dois elétrons a aparecer (o elétron externo mais rápido) recebesse um aumento em sua velocidade do campo elétrico da radiação NIR, enquanto que o segundo elétron (o elétron interno mais lento) recebe um impulso menor. Em outras palavras, a luz NIR funcionou como um acelerador a nível atômico, aumentando as velocidades dos elétrons, mas em quantidades diferentes. Isto acentuou a diferença dos tempos de chegada dos dois elétrons, tornando mais fácil diferenciá-los.
O resultado final foi a capacidade de medir a defasagem em tempo dos dois elétrons que chegam através das poucas camadas superiores da amostra em estado sólido. O intervalo medido, 110 attossegundos, com uma precisão de 70 attossegundos, constituiu uma medição de “attossegundos” sem precedentes.
Um dos pesquisadores, Adrian Cavalieri, diz que o monitoramento dos movimentos dos elétrons em um cristal, com este nível de precisão, é o primeiro passo no desenvolvimento de um estilo muito mais rápido de eletrônica, talvez até na faixa dos petaherz (1015 Hz). Primeiro vem a medição nos níveis de 100 attossegundos; mais tarde, vem o controle da atividade dos elétrons. (Cavalieri et al., Nature, 25 de outubro de 2007; http://www.attoworld.de/)
“PINGOS” NA “LINHA DE VAZAMENTO” NUCLEAR. Já foram descobertos muitos novos isótopos pesados e, ao menos um, vai além da “linha de vazamento” de nêutrons (neutron dripline.)
As “linhas de vazamento” são as bordas exteriores que definem a zona dos núcleos agregados (“bound”), observados ou que se espera observar, em um gráfico cujo eixo horizontal é o número de nêutrons em um núcleo (denotado pela letra “N”) e cujo eixo vertical corresponde ao número de prótons (Z).
Diferentemente da força de Coulomb que mantém os átomos juntos, e onde o comportamento dos elétrons e as esperadas propriedades químicas de um elemento podem ser razoavelmente previstos, nos núcleos o caso é outro. A força nuclear que mantém prótons e nêutrons juntos (a despeito da força de repulsão eletrostática que tenta separar os prótons de cargas iguais) é tão forte que nenhuma teoria (nem mesmo o assim chamado “modelo de concha nuclear” {nuclear shell model}, concebido em analogia ao modelo atômico) pode prever com confiança se uma combinação particular de prótons e nêutrons irá formar um núcleo agregado. Em lugar disto, os experimentalistas têm que auxiliar os teóricos, indo à luta e descobrindo ou fabricando cada nuclídeo em laboratório.
Em uma experiência realizada recentemente no National Superconducting Cyclotron Lab (NSCL) na Michigan State University, um feixe de íons de Cálcio foi esmagado de encontro a um alvo de Tungstênio. Uma miríade de diferentes nuclídeos emergiu e correu para um detector sensível, para identificação. Dois nuclídeos recentemente descobertos — Mg-40 e Al-43 — apareceram sem causar surpresa. Porém outro, o Al-42, era mais estranho, uma vez que violava a suposta proibição de haver núcleos deste tamanho com um número ímpar de prótons e nêutrons. Os novos nuclídeos não são estáveis, uma vez que decaem em poucos milissegundos. Mas isso é muito tempo em padrões nucleares.
Por que estudar núcleos tão fugazes? Mesmo que eles não possam existir na natureza, os novos nuclídeos ainda podem desempenhar um papel dentro de estrelas ou novas, onde elementos pesados, inclusive os que compõem nosso planeta e nossos corpos, são criados.
Thomas Baumann sugere que possam existir isótopos de Alumínio ainda mais pesados, e que vale a pena explorar quaisquer possíveis “ilhas de estabilidade”, não somente aquelas nos extremos da tabela periódica. (Baumann et al., Nature 25 de outubro de 2007; http://www.nscl.msu.edu/magnesium40)
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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.
P.S. 1: Obrigado Daniel!
P.S. 2: Obrigado Lúcia!
P.S. 3: (Vide comentários)
Physics News Update nº 843
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 843, de 18 de outubro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE
TERMODINÂMICA RELATIVÍSTICA. A Teoria da Relatividade Restrita de Einstein tem fórmulas, chamadas Transformações de Lorentz, que convertem intervalos de tempo ou distância de um referencial inercial para um referencial veloz, próximo da velocidade da luz. Mas, como fica a temperatura? Ou seja, se uma observadora em altíssima velocidade, levando consigo seu termômetro, tentar medir a temperatura de um gás em uma garrafa estacionária, que temperatura ela leria?
Uma nova abordagem para este assunto controverso sugere que a temperatura seria a mesma que a medida em um referencial estacionário. Em outras palavras, corpos em movimento não pareceriam mais quentes ou mais frios.
Seria o caso de se pensar que uma questão como essa já tivesse sido estabelecida a décadas atrás, mas não é o caso. Einstein e Planck pensaram, uma vez, que o termômetro veloz mediria uma temperatura mais baixa, enquanto outros pensavam que a temperatura seria mais alta.
Um problema é como definir ou medir a temperatura de um gás, em primeiro lugar. James Clerk Maxwell, em 1866, enunciou sua famosa fórmula que predizia que a distribuição das velocidades das partículas do gás teriam o aspecto de uma curva Gaussiana. Mas qual seria a aparência dessa curva para alguém que passasse ventando por ela? O que seria a temperatura média do gás para este outro observador?
Jorn Dunkel e seus colegas da Universitat Augsburg (Alemanha) e da Universidad de Sevilla (Espanha) não poderiam realizar, exatamente, medições diretas (ninguém conseguiu imaginar como manter um gás em um recipiente em velocidades relativísticas em um laboratório terrestre), porém realizaram uma extensiva simulação da matéria.
Dunkel diz que alguns sistemas astrofísicos podem, eventualmente, oferecer uma chance de julgar experimentalmente a questão. No geral, o esforço para casar a termodinâmica com a Relatividade Restrita ainda está na fase inicial. Não se sabe com exatidão como vários parâmetros termodinâmicos mudarão em altas velocidades. Dunkel diz que o Zero Absoluto será sempre o Zero Absoluto, mesmo para observadores em altas velocidades. Mas produzir as transformações de Lorentz adequadas para outras velocidades, vai ser algo bem mais complicado de fazer. (Cubero et al., Physical Review Letters, 26 de outubro de 2007)
XAROPE NUCLAER. Uma nova medição de quanto tempo leva para que certos núcleos se fissionem em grandes fragmentos, sugere que o modelo “gota de líquido” para os núcleos deve ser substituído por um novo modelo “xarope nuclear”.
A fissão é a mais dramática forma de radiatividade, quando um núcleo perde não apenas um pequeno fragmento — tal como um elétron, um raio gama ou uma patícula alfa — mas realmente se parte em dois. A fissão de muitos núcleos vem sendo estudada a anos, sendo o mais famoso o Urânio-235.
Ainda em 1939, Niels Bohr e John Wheeler tentaram estabelecer um modelo para a natureza da fissão, afirmando que o núcleo é como uma gota d’água, na qual a tendência da gota em se separar é restrita pela força da tensão superficial; algo assim, diziam eles, mantinha um núcleo intacto, até que algo como as rápidas oscilações de um núcleo instável se tornavam tão grandes que a “tensão superficial”, que normalmente mantinha o núcleo junto, era vencida.
Algumas vezes, como em um prelúdio à fissão, o núcleo libera um pouco de sua instabilidade e, efetivamente, reduz sua “temperatura nuclear” expelindo nêutrons ou raios gama. De fato, a duração da “vida” para fissão foi medida indiretamente pela observação desses nêutrons emitidos. Os resultados sugeriam que o velho modelo de “gota de líquido” apresentava um fator de erro de dez, ou cerca disto, na previsão das “vidas”. Alguns cientistas começaram a pensar que deveria haver um outro “grude” em ação que freasse o processo de fissão.
Uma experiência no Oak Ridge National Laboratory sondou esta proposta, criando artificialmente vários núcleos fissionáveis, mediante o bombardeamento de um alvo de Tungstênio com um feixe de íons pesados; os projeteis e os núcleos alvo se fundiam temporariamente. viajavam por uma curta distância através do cristal de Tungstênio e, então, fissionavam.
O espaçamento entre os átomos no cristal é usado como referência para medir o recuo dos núcleos compostos antes da fissão. De acordo com o membro da equipe, Jens Andersen da Universidade de Aarhus na Dinamarca, a experiência de Oak Ridge sugere que as “vidas” antes da fissão são ainda mais longas (um fator adicional de dez a cem vezes) do que os derivados pelo processo mais indireto de medição da emissão de nêutrons.
Isto pode implicar em que o formato nuclear não oscile tão rápido como uma gotícula d’água, mas, em vez disso, se deforme muito lentamente, tal como uma gota de xarope. (Andersen et al., Physical Review Letters, 19 de outubro 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.
TERMODINÂMICA RELATIVÍSTICA. A Teoria da Relatividade Restrita de Einstein tem fórmulas, chamadas Transformações de Lorentz, que convertem intervalos de tempo ou distância de um referencial inercial para um referencial veloz, próximo da velocidade da luz. Mas, como fica a temperatura? Ou seja, se uma observadora em altíssima velocidade, levando consigo seu termômetro, tentar medir a temperatura de um gás em uma garrafa estacionária, que temperatura ela leria?
Uma nova abordagem para este assunto controverso sugere que a temperatura seria a mesma que a medida em um referencial estacionário. Em outras palavras, corpos em movimento não pareceriam mais quentes ou mais frios.
Seria o caso de se pensar que uma questão como essa já tivesse sido estabelecida a décadas atrás, mas não é o caso. Einstein e Planck pensaram, uma vez, que o termômetro veloz mediria uma temperatura mais baixa, enquanto outros pensavam que a temperatura seria mais alta.
Um problema é como definir ou medir a temperatura de um gás, em primeiro lugar. James Clerk Maxwell, em 1866, enunciou sua famosa fórmula que predizia que a distribuição das velocidades das partículas do gás teriam o aspecto de uma curva Gaussiana. Mas qual seria a aparência dessa curva para alguém que passasse ventando por ela? O que seria a temperatura média do gás para este outro observador?
Jorn Dunkel e seus colegas da Universitat Augsburg (Alemanha) e da Universidad de Sevilla (Espanha) não poderiam realizar, exatamente, medições diretas (ninguém conseguiu imaginar como manter um gás em um recipiente em velocidades relativísticas em um laboratório terrestre), porém realizaram uma extensiva simulação da matéria.
Dunkel diz que alguns sistemas astrofísicos podem, eventualmente, oferecer uma chance de julgar experimentalmente a questão. No geral, o esforço para casar a termodinâmica com a Relatividade Restrita ainda está na fase inicial. Não se sabe com exatidão como vários parâmetros termodinâmicos mudarão em altas velocidades. Dunkel diz que o Zero Absoluto será sempre o Zero Absoluto, mesmo para observadores em altas velocidades. Mas produzir as transformações de Lorentz adequadas para outras velocidades, vai ser algo bem mais complicado de fazer. (Cubero et al., Physical Review Letters, 26 de outubro de 2007)
XAROPE NUCLAER. Uma nova medição de quanto tempo leva para que certos núcleos se fissionem em grandes fragmentos, sugere que o modelo “gota de líquido” para os núcleos deve ser substituído por um novo modelo “xarope nuclear”.
A fissão é a mais dramática forma de radiatividade, quando um núcleo perde não apenas um pequeno fragmento — tal como um elétron, um raio gama ou uma patícula alfa — mas realmente se parte em dois. A fissão de muitos núcleos vem sendo estudada a anos, sendo o mais famoso o Urânio-235.
Ainda em 1939, Niels Bohr e John Wheeler tentaram estabelecer um modelo para a natureza da fissão, afirmando que o núcleo é como uma gota d’água, na qual a tendência da gota em se separar é restrita pela força da tensão superficial; algo assim, diziam eles, mantinha um núcleo intacto, até que algo como as rápidas oscilações de um núcleo instável se tornavam tão grandes que a “tensão superficial”, que normalmente mantinha o núcleo junto, era vencida.
Algumas vezes, como em um prelúdio à fissão, o núcleo libera um pouco de sua instabilidade e, efetivamente, reduz sua “temperatura nuclear” expelindo nêutrons ou raios gama. De fato, a duração da “vida” para fissão foi medida indiretamente pela observação desses nêutrons emitidos. Os resultados sugeriam que o velho modelo de “gota de líquido” apresentava um fator de erro de dez, ou cerca disto, na previsão das “vidas”. Alguns cientistas começaram a pensar que deveria haver um outro “grude” em ação que freasse o processo de fissão.
Uma experiência no Oak Ridge National Laboratory sondou esta proposta, criando artificialmente vários núcleos fissionáveis, mediante o bombardeamento de um alvo de Tungstênio com um feixe de íons pesados; os projeteis e os núcleos alvo se fundiam temporariamente. viajavam por uma curta distância através do cristal de Tungstênio e, então, fissionavam.
O espaçamento entre os átomos no cristal é usado como referência para medir o recuo dos núcleos compostos antes da fissão. De acordo com o membro da equipe, Jens Andersen da Universidade de Aarhus na Dinamarca, a experiência de Oak Ridge sugere que as “vidas” antes da fissão são ainda mais longas (um fator adicional de dez a cem vezes) do que os derivados pelo processo mais indireto de medição da emissão de nêutrons.
Isto pode implicar em que o formato nuclear não oscile tão rápido como uma gotícula d’água, mas, em vez disso, se deforme muito lentamente, tal como uma gota de xarope. (Andersen et al., Physical Review Letters, 19 de outubro 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 842
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 842, de 9 de outubro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE
PHYSICS NEWS UPDATE
O PRÊMIO NOBEL DE FÍSICA DE 2007 VAI PARA… Albert Fert (Université Paris-Sud, Orsay, França) e Peter Grünberg (Forschungszentrum Jülich, Alemanha) pela descoberta da Magnetoresistência Gigante (giant magnetoresistance = GMR). A GMR é um processo pelo qual um pequeno campo magnético, tal como um espaço orientado na superfície de um disco rígido de computador, pode, quando o cabeçote apropriado é trazido a seu entorno, disparar uma grande mudança em uma resistência elétrica, “lendo” assim os dados guardados na orientação magnética. Isto é a própria essência da moderna indústria de discos rígidos de armazenagem de dados.
Fert e Grünberg foram os pioneiros na feitura de “pilhas” (“stacks”) que consistem em alternar finas camadas de átomos magnéticos e não-magnéticos, necessários a produção do efeito da GMR. A GMR é um exemplo proeminente de como efeitos quânticos (uma grande resposta elétrica a um pequeno input magnético) aparecem através do confinamento (devido ao fato das camadas atômicas serem tão finas); isto é, os átomos interagem de maneira diferente entre si quando estão confinados a um pequeno volume ou a uma pequena espessura.
Todas estas interações magnéticas envolvem o spin de um elétron. O spin é um atributo quântico que não deve ser mentalmente associado com uma rotação literal do elétron (ou seja, o giro de um pião).
Tecnologias ainda mais inovativas podem ser esperadas, a partir de efeitos quânticos associados ao spin dos elétrons. A maior parte da indústria eletrônica é baseada na manipulação das cargas de elétrons que se movem através de circuitos. Mas os spins dos elétrons podem também ser explorados para obter um novo controle sobre armazenagem e processamento de dados. O nome genérico para esse florescente ramo da eletrônica é chamado de “Spintrônica”. (ver aqui o website do Prêmio Nobel)
UMA NOVA TEORIA EXPLICA COMO AS BÚSSOLAS CELULARES FUNCIONAM. Cientistas do Politecnico di Torino, na Itália e do Instituto Landau de Física Teórica, na Rússia, inferiram uma nova teoria para descrever como células eucarióticas (tais como as encontradas em todos os organismos mais evoluídos) respondem aos sinais químicos em suas vizinhanças.
Considerando que a coordenação de sensibilidade e movimentação na direção de sinais químicos, é um processo vital em embriologia (como as células sabem para onde ir na montagem de um organismo), inflamações e respostas do sistema imunológico, a manobra direcional ao nível celular é de grande importância.
A coisa acontece assim. Primeiro, os receptores nas membranas das células se tornam ativados pela presença de vestígios de substâncias químicas — mesmo tão pouco como o nível nano-molecular ou cerca de uma molécula em um mícron cúbico — nas proximidades da célula. Não só os receptores sentem a presença dos atratores, como, através da ativação diferenciada de 10.000 ou mais receptores distribuídos ao longo do corpo da célula, a direção da fonte do atrator pode ser localizada em um ângulo de poucos graus. A capacidade de estabelecer um gradiente químico de 5% permite à célula saber para onde ir, seja para encontrar nutrientes, antígenos, ou ocupar seu lugar em uma estrutura multi-celular maior.
Segundo, uma “cascata” de passos de polimerização é iniciada, dentro de poucos minutos. Subseqüentemente, a célula desenvolve uma estrutura dotada de dianteira e traseira*, a mais adequada para tornar possível o deslocamento na direção do gradiente químico (quimiotaxia). Na natureza, também se conhece o fenômeno das células planejarem seus deslocamentos explorando gradientes térmicos (termotaxia) e gradientes elétricos (galvanotaxia).
De acordo com Andrea Gamba e os co-autores, os novos resultados consistem em sermos capazes, agora, de demonstrar de uma maneira mecanicista, como o senso direcional e sua resposta ocorrem, através de uma transição de fase auto-organizada; quando o gradiente químico excede um determinado nível limite, o crescimento dinâmico de aglomerados de moléculas sinalizadoras na superfície da célula realiza a sintonia fina para sensorear o pequeno desbalanceamento nos receptores ativados e fornece uma rápida polarização na direção do gradiente, fornecendo, assim, uma “leitura de rumo” capaz de iniciar uma modificação na estrutura celular.
Os cientistas argumentam que o espaço físico necessário, ao longo do corpo das grandes células eucarióticas, para produzir uma astuta avaliação direcional, pode explicar por que as bactérias (que têm corpos muito menores) não tenham um sistema de sensoreamento direcional espacial. (Gamba et al., Physical Review Letters, 12 de outubro de 2007)
* Nota do tradutor (em 13/10): eu modifiquei a tradução do original “head and tail” de “cabeça e cauda” para “dianteira e traseira”, por causa das conotações erradas que “cabeça” (como órgão pensante) e “cauda” (como se crescesse uma verdadeira “cauda”, como nos flagelados). Aliás, o original teria feito melhor se usasse os termos no plural: “heads and tails”, que têm a conotação de “o que vai à frente e o que vai atrás”.
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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
O PRÊMIO NOBEL DE FÍSICA DE 2007 VAI PARA… Albert Fert (Université Paris-Sud, Orsay, França) e Peter Grünberg (Forschungszentrum Jülich, Alemanha) pela descoberta da Magnetoresistência Gigante (giant magnetoresistance = GMR). A GMR é um processo pelo qual um pequeno campo magnético, tal como um espaço orientado na superfície de um disco rígido de computador, pode, quando o cabeçote apropriado é trazido a seu entorno, disparar uma grande mudança em uma resistência elétrica, “lendo” assim os dados guardados na orientação magnética. Isto é a própria essência da moderna indústria de discos rígidos de armazenagem de dados.
Fert e Grünberg foram os pioneiros na feitura de “pilhas” (“stacks”) que consistem em alternar finas camadas de átomos magnéticos e não-magnéticos, necessários a produção do efeito da GMR. A GMR é um exemplo proeminente de como efeitos quânticos (uma grande resposta elétrica a um pequeno input magnético) aparecem através do confinamento (devido ao fato das camadas atômicas serem tão finas); isto é, os átomos interagem de maneira diferente entre si quando estão confinados a um pequeno volume ou a uma pequena espessura.
Todas estas interações magnéticas envolvem o spin de um elétron. O spin é um atributo quântico que não deve ser mentalmente associado com uma rotação literal do elétron (ou seja, o giro de um pião).
Tecnologias ainda mais inovativas podem ser esperadas, a partir de efeitos quânticos associados ao spin dos elétrons. A maior parte da indústria eletrônica é baseada na manipulação das cargas de elétrons que se movem através de circuitos. Mas os spins dos elétrons podem também ser explorados para obter um novo controle sobre armazenagem e processamento de dados. O nome genérico para esse florescente ramo da eletrônica é chamado de “Spintrônica”. (ver aqui o website do Prêmio Nobel)
UMA NOVA TEORIA EXPLICA COMO AS BÚSSOLAS CELULARES FUNCIONAM. Cientistas do Politecnico di Torino, na Itália e do Instituto Landau de Física Teórica, na Rússia, inferiram uma nova teoria para descrever como células eucarióticas (tais como as encontradas em todos os organismos mais evoluídos) respondem aos sinais químicos em suas vizinhanças.
Considerando que a coordenação de sensibilidade e movimentação na direção de sinais químicos, é um processo vital em embriologia (como as células sabem para onde ir na montagem de um organismo), inflamações e respostas do sistema imunológico, a manobra direcional ao nível celular é de grande importância.
A coisa acontece assim. Primeiro, os receptores nas membranas das células se tornam ativados pela presença de vestígios de substâncias químicas — mesmo tão pouco como o nível nano-molecular ou cerca de uma molécula em um mícron cúbico — nas proximidades da célula. Não só os receptores sentem a presença dos atratores, como, através da ativação diferenciada de 10.000 ou mais receptores distribuídos ao longo do corpo da célula, a direção da fonte do atrator pode ser localizada em um ângulo de poucos graus. A capacidade de estabelecer um gradiente químico de 5% permite à célula saber para onde ir, seja para encontrar nutrientes, antígenos, ou ocupar seu lugar em uma estrutura multi-celular maior.
Segundo, uma “cascata” de passos de polimerização é iniciada, dentro de poucos minutos. Subseqüentemente, a célula desenvolve uma estrutura dotada de dianteira e traseira*, a mais adequada para tornar possível o deslocamento na direção do gradiente químico (quimiotaxia). Na natureza, também se conhece o fenômeno das células planejarem seus deslocamentos explorando gradientes térmicos (termotaxia) e gradientes elétricos (galvanotaxia).
De acordo com Andrea Gamba e os co-autores, os novos resultados consistem em sermos capazes, agora, de demonstrar de uma maneira mecanicista, como o senso direcional e sua resposta ocorrem, através de uma transição de fase auto-organizada; quando o gradiente químico excede um determinado nível limite, o crescimento dinâmico de aglomerados de moléculas sinalizadoras na superfície da célula realiza a sintonia fina para sensorear o pequeno desbalanceamento nos receptores ativados e fornece uma rápida polarização na direção do gradiente, fornecendo, assim, uma “leitura de rumo” capaz de iniciar uma modificação na estrutura celular.
Os cientistas argumentam que o espaço físico necessário, ao longo do corpo das grandes células eucarióticas, para produzir uma astuta avaliação direcional, pode explicar por que as bactérias (que têm corpos muito menores) não tenham um sistema de sensoreamento direcional espacial. (Gamba et al., Physical Review Letters, 12 de outubro de 2007)
* Nota do tradutor (em 13/10): eu modifiquei a tradução do original “head and tail” de “cabeça e cauda” para “dianteira e traseira”, por causa das conotações erradas que “cabeça” (como órgão pensante) e “cauda” (como se crescesse uma verdadeira “cauda”, como nos flagelados). Aliás, o original teria feito melhor se usasse os termos no plural: “heads and tails”, que têm a conotação de “o que vai à frente e o que vai atrás”.
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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 841
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 841, de 2 de outubro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE
O VÁCUO CONTRA-ATACA. A física moderna demonstrou que o vácuo, antes considerado como um estado de total nulidade, é, na verdade, um ativo pano de fundo de partículas virtuais, entrando e saindo continuamente da existência, até que obtenham energia suficiente para se materializar como partículas “reais”.
Em colisões de alta energia em aceleradores de laboratório, parte da energia original do feixe pode ser consumida em arrancar pares partícula-antipartícula do vácuo. Algumas vezes este processo é o real motivo para a realização da experiência, mas em outras é apenas um desperdício. Por exemplo, no Large Hadron Collider (LHC), em construção no CERN em Genebra, acredita-se que uma das principais fontes de perdas nos feixes (partículas que deixam o feixe utilizável) para a colisão de íons pesados, seja uma classe de eventos na qual os íons com sentidos contrários passem uns pelos outros sem interagir, a não ser para gerar um par de partículas — um elétron e um posítron
— uma das quais (o posítron) desapareça do espaço, enquanto que a outra (o elétron) se agarre a um dos íons.
Este íon, carregando uma carga elétrica extra, vai, então, se comportar de maneira ligeiramente diferente, à medida em que corre através das correntes de possantes magnetos que normalmente guiam as partículas em torno do acelerador. Percorrendo uma certa distância, o íon modificado vai se dissociar de seus companheiros e se espatifar de encontro ao tubo guia que porta os feixes, aquecendo, assim, o tubo e as bobinas magnéticas circundantes.
Com receio dessas futuras perdas nos feixes, os físicos dos aceleradores pensaram em observar este efeito em uma máquina existente, o Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) no Laboratório Brookhaven em Long Island. E eles acharam o que procuravam, uma pequena “mancha” de energia, com valor no entorno de 0,0002 Watts, ou seja, cerca da energia irradiada por um vagalume.
O feixe do RHIC para estes testes consistia de íons de Cobre, cada um portando 6,3 TeV de energia (cerca de 100 GeV por núcleon).
De acordo com o cientista do CERN, John Jowett, esta problemática classe de eventos, chamada de produção de par acoplado-livre (bound-free-pair production = BFPP, o “acoplado” se referindo ao elétron e o “livre” ao posítron) será muito mais formidável no LHC do que no RHIC.
Antes de mais nada, a produção de pares cresce em uma razão direta do número atômico do núcleo (ou a carga do núcleo, denotada pela letra Z) elevada à sétima potência. As colisões de íons pesados no LHC usarão feixes compostos de íons de Chumbo. Os núcleos mais carregados e as maiores energias (574 TeV por núcleo de Chumbo) significam que o processo de BFPP deverá ser 100.000 vezes mais intenso do que no teste do RHIC. Isso chegaria a cerca de 25 Watts, o equivalente a uma lâmpada de leitura. Não parece ser muita coisa mas, quando depositados nos magnetos ultra-resfriados (1,9°K) do LHC, poderia levá-los à beira da “saturação” que os tiraria de seu estado de supercondutor, interrompendo o funcionamento da colossal máquina. (Bruce et al., Physical Review Letters, 5 de outubro de 2007; mais dados disponíveis em:
arxiv.org/abs/0706.3356v2),
http://cern.ch/AccelConf/e04/PAPERS/MOPLT020.PDF,
e no Vol. I, Capítulo 21 do LHC Design Report)
RAIOS GAMA EM NUVENS DE TEMPESTADE foram observados por detectores com base em terra, o que provê novos enfoques para mecanismos para acelerar elétrons a altas energias, altas como 10 MeV, na atmosfera.
Observações de terra de raios gama em nuvens de tempestade foram feitas antes, como parte do monitoramento regular do funcionamento de usinas de energia nucleares. As novas medições, entretanto, representam a primeira vez que esses estudos dos raios gama foram realizados com objetivos científicos detalhados em mente, inclusive a determinação das espécies das partículas, direção de chegada e espectro de energia.
Na noite de 6 de janeiro de 2007 duas poderosas massas atmosféricas de baixa pressão colidiram sobre o Mar do Japão. Uma rede próxima de detectores de raios gama forneceu informações sobre a energia e o “timing” dos raios gama que são a mais alta categoria de radiação eletromagnética. Esta rede é operada pela Universidade de Tóquio e pelo Laboratório de Radiação Cósmica de RIKIEN, no Japão.
A produção de raios gama, acreditam os pesquisadores, funciona assim: um elétron-semente energético, provavelmente liberado de um átomo por um ráio cósmico invasor, ioniza várias moléculas de ar, que, por sua vez, são aceleradas pelos altos campos elétricos presentes nas nuvens de tempestade. Este enxame de elétrons rápidos pode, então, emitir radiação gama (bremsstrahlung, ou “radiação de frenagem”) à medida em que são freados pelo ar circundante. A produção de raios gama na verdade ocorre antes da queda do raio, diz Teruaki Enoto, da Universidade de Tóquio, e a razão para isso não é inteiramente conhecida.
A emissão de raios gama associados a nuvens de tempestade foi estudada anteriormente por satélites e só foram medidas em pulsos extremamente breves, com a duração de mseg. Em contraste, o trabalho Tóquio-RIKIEN indica um comportamento de emissão de rajadas que podem durar minutos, testemunho da natureza quase-estática dos mecanismos de aceleração que funciona dentro das nuvens. Os campos elétricos dentro das nuvens podem ser de até 10 milhões de Volts. (Tsuchiya et al., 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 VÁCUO CONTRA-ATACA. A física moderna demonstrou que o vácuo, antes considerado como um estado de total nulidade, é, na verdade, um ativo pano de fundo de partículas virtuais, entrando e saindo continuamente da existência, até que obtenham energia suficiente para se materializar como partículas “reais”.
Em colisões de alta energia em aceleradores de laboratório, parte da energia original do feixe pode ser consumida em arrancar pares partícula-antipartícula do vácuo. Algumas vezes este processo é o real motivo para a realização da experiência, mas em outras é apenas um desperdício. Por exemplo, no Large Hadron Collider (LHC), em construção no CERN em Genebra, acredita-se que uma das principais fontes de perdas nos feixes (partículas que deixam o feixe utilizável) para a colisão de íons pesados, seja uma classe de eventos na qual os íons com sentidos contrários passem uns pelos outros sem interagir, a não ser para gerar um par de partículas — um elétron e um posítron
— uma das quais (o posítron) desapareça do espaço, enquanto que a outra (o elétron) se agarre a um dos íons.
Este íon, carregando uma carga elétrica extra, vai, então, se comportar de maneira ligeiramente diferente, à medida em que corre através das correntes de possantes magnetos que normalmente guiam as partículas em torno do acelerador. Percorrendo uma certa distância, o íon modificado vai se dissociar de seus companheiros e se espatifar de encontro ao tubo guia que porta os feixes, aquecendo, assim, o tubo e as bobinas magnéticas circundantes.
Com receio dessas futuras perdas nos feixes, os físicos dos aceleradores pensaram em observar este efeito em uma máquina existente, o Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) no Laboratório Brookhaven em Long Island. E eles acharam o que procuravam, uma pequena “mancha” de energia, com valor no entorno de 0,0002 Watts, ou seja, cerca da energia irradiada por um vagalume.
O feixe do RHIC para estes testes consistia de íons de Cobre, cada um portando 6,3 TeV de energia (cerca de 100 GeV por núcleon).
De acordo com o cientista do CERN, John Jowett, esta problemática classe de eventos, chamada de produção de par acoplado-livre (bound-free-pair production = BFPP, o “acoplado” se referindo ao elétron e o “livre” ao posítron) será muito mais formidável no LHC do que no RHIC.
Antes de mais nada, a produção de pares cresce em uma razão direta do número atômico do núcleo (ou a carga do núcleo, denotada pela letra Z) elevada à sétima potência. As colisões de íons pesados no LHC usarão feixes compostos de íons de Chumbo. Os núcleos mais carregados e as maiores energias (574 TeV por núcleo de Chumbo) significam que o processo de BFPP deverá ser 100.000 vezes mais intenso do que no teste do RHIC. Isso chegaria a cerca de 25 Watts, o equivalente a uma lâmpada de leitura. Não parece ser muita coisa mas, quando depositados nos magnetos ultra-resfriados (1,9°K) do LHC, poderia levá-los à beira da “saturação” que os tiraria de seu estado de supercondutor, interrompendo o funcionamento da colossal máquina. (Bruce et al., Physical Review Letters, 5 de outubro de 2007; mais dados disponíveis em:
arxiv.org/abs/0706.3356v2),
http://cern.ch/AccelConf/e04/PAPERS/MOPLT020.PDF,
e no Vol. I, Capítulo 21 do LHC Design Report)
RAIOS GAMA EM NUVENS DE TEMPESTADE foram observados por detectores com base em terra, o que provê novos enfoques para mecanismos para acelerar elétrons a altas energias, altas como 10 MeV, na atmosfera.
Observações de terra de raios gama em nuvens de tempestade foram feitas antes, como parte do monitoramento regular do funcionamento de usinas de energia nucleares. As novas medições, entretanto, representam a primeira vez que esses estudos dos raios gama foram realizados com objetivos científicos detalhados em mente, inclusive a determinação das espécies das partículas, direção de chegada e espectro de energia.
Na noite de 6 de janeiro de 2007 duas poderosas massas atmosféricas de baixa pressão colidiram sobre o Mar do Japão. Uma rede próxima de detectores de raios gama forneceu informações sobre a energia e o “timing” dos raios gama que são a mais alta categoria de radiação eletromagnética. Esta rede é operada pela Universidade de Tóquio e pelo Laboratório de Radiação Cósmica de RIKIEN, no Japão.
A produção de raios gama, acreditam os pesquisadores, funciona assim: um elétron-semente energético, provavelmente liberado de um átomo por um ráio cósmico invasor, ioniza várias moléculas de ar, que, por sua vez, são aceleradas pelos altos campos elétricos presentes nas nuvens de tempestade. Este enxame de elétrons rápidos pode, então, emitir radiação gama (bremsstrahlung, ou “radiação de frenagem”) à medida em que são freados pelo ar circundante. A produção de raios gama na verdade ocorre antes da queda do raio, diz Teruaki Enoto, da Universidade de Tóquio, e a razão para isso não é inteiramente conhecida.
A emissão de raios gama associados a nuvens de tempestade foi estudada anteriormente por satélites e só foram medidas em pulsos extremamente breves, com a duração de mseg. Em contraste, o trabalho Tóquio-RIKIEN indica um comportamento de emissão de rajadas que podem durar minutos, testemunho da natureza quase-estática dos mecanismos de aceleração que funciona dentro das nuvens. Os campos elétricos dentro das nuvens podem ser de até 10 milhões de Volts. (Tsuchiya et al., 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 nº 840
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 840, de 26 de setembro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE
CONTROLANDO O CAOS CARDÍACO – uma abordagem mais suave. A física pode salvar vidas: um novo tipo de desfibrilação tem como objetivo reduzir a voltagem necessária para, por meio da aplicação de choques em corações descontrolados, trazê-los de volta a um padrão normal de batimentos.
Normalmente o batimento cardíaco é um processo ordeiro (chamado de sístole) no qual as células dos músculos cardíacos se contraem cooperativamente para asseguar que o sangue seja bombeado cerca de uma vez por segundo. Entretanto, se algumas porções do tecido cardíaco forem disparadas por impulsos elétricos em uma maneira não coordenada, a atividade total do coração pode se tornar caótica.
Uma sístole irregular (fibrilação) nas aurículas pode ser tolerada por algum tempo, mas a fibrilação dos ventrículos pode matar uma pessoa em poucos minutos. O remédio mais extremo para a fibrilação ventricular (FV) é a aplicação de um grande choque elétrico (administrado por eletrodos aplicados sobre o tórax). Desfibriladores convencionais podem aplicar uma voltagem de até 5000 Volts e uma corrente de até 20 Amperes. O choque aplicado por desfibriladores implantados é muito menor, mas ainda podem resultar em trauma. O objetivo do choque é sobrepujar o ambiente elétrico de todo o coração — causar disrupção das ondas elétricas até nas partes do coração que estão batendo normalmente — na esperança de que um ritmo global coordenado se reestabeleça. (Se pode comparar isto ao método de força bruta da quimioterapia, no qual as substâncias químicas tóxicas, destinadas a matar as células cancerosas, também irão matar muitas células saudáveis, o que resulta em desagradáveis efeitos colaterais).
Para visualizar como o ataque genérico sobre a fibrilação pode ser modificado, considere-se que as ameaçadoras arritmias tomam a forma de ondas rotatórias (espirais) de excitação elétrica que passam através do volume do coração. Essas espirais são ampliadas (e perigosamente fixadas em posição) pela presença de cicatrizes (tecido morto) no coração, causadas no cenário por ataques anteriores ou mesmo por outras “heterogeneidades” presentes em corações saudáveis, tais como vasos sanguíneos, tecidos conjuntivos e emaranhados orientados de fibras de músculos cardíacos.
Alain Pumir e Valentin Krinsky e seus colegas da Universidade de Nice, França, e do Instituto Não-linear no Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), tentam desfazer os vórtices ameaçadores, não sobressaltando todo o coração, mas mirando suas contramedidas exclusivamente sobre os vórtices. Isto permite que seja empregada uma voltagem muito menor e, desta forma, haja menos trauma para o paciente e menos danos ao próprio coração.
Um de seus primeiros esforços nessa direção (Physical Review Letters, 30 de julho de 2004) conseguia que um vórtice rotativo no coração fosse removido com o uso da aplicação de uma energia elétrica 20 vezes menor. Mais tarde, a abordagem teve sua eficácia confirmada com o uso de corações de coelhos.
Agora, Pumir e Krinsky projetaram um esquema ainda melhor, um que contra-ataca uma crise cardíaca caótica, constituída de vários vórtices. Além disso, esta abordagem permite que a energia seja reduzida em um fator de centenas a milhares dos níveis atuais.
Um dispositivo de implante sofisticado, programado para mitigar potenciais fibrilações com o novo método de choque, seria praticamente imperceptível para o paciente. Equipes lideradas por R. Gilmour (Cornell) e E. Bodenschatz (Instituto Max Planck, Goettingen) estão correntemente testando o método.
Estima-se que 250.000 pessoas tenham desfibriladores implantados, de forma que o escopo dos benefícios médicos sejam enormes (Pumir et al., Physical Review Letters, artigo a ser publicado)
PORTAS LÓGICAS TÉRMICAS. O processamento de informação no mundo dos computadores é, na sua maior parte, realizado em compactos dispositivos eletrônicos que usam o fluxo de elétrons, tanto para transportar, como para controlar a informação.
Entretanto, existem outros potenciais portadores de informação, tais como fótons, que são pacotes de luz. Em verdade, uma importante indústria, a fotônica, se desenvolveu em torno do envio de mensagens codificadas em luz em pulsos. Pulsos de calor, ou fônons, ondulando através de cristais, também podem se tornar um importante portador, diz Baowen Li da Universidade Nacional de Singapura.
Li, com seu colega Lei Wang, agora demonstraram como os circuitos poderiam utilizar calor — uma energia já presente em abundância em dispositivos eletrônicos — para transportar e processar informações.
Eles sugerem que transistores térmicos (também propostos pelo grupo de Li na edição de 3 de abril de 2006 de Applied Physics Letters) podem ser combinados em todos os tipos de porta lógica
— tais como “OU”, “E”, “NÃO”, etc — usadas em processadores convencionais e que, portanto, um computador térmico, um que manipule o calor em nível microscópico, deve ser possível.
Dado o fato de que um retificador térmico de estado sólido ter sido demonstrado experimentalmente em nanotubos por um grupo da Universidade da Califórnia em Berkeley (Chang et al., Science, 17 de novembro de 2006), somente poucos anos após a proposição teórica de um “diodo térmico”, o análogo térmico de um diodo elétrico, que obriga o calor a fluir em uma direção preferencial (Li et al, Physical Review Letters, 29 de outubro de 2004), Li está confiante de que dispositivos térmicos podem ser implementados com sucesso em um futuro vislumbrável. (Wang e Li, Physical Review Letters, artigo em publicação)
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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.
CONTROLANDO O CAOS CARDÍACO – uma abordagem mais suave. A física pode salvar vidas: um novo tipo de desfibrilação tem como objetivo reduzir a voltagem necessária para, por meio da aplicação de choques em corações descontrolados, trazê-los de volta a um padrão normal de batimentos.
Normalmente o batimento cardíaco é um processo ordeiro (chamado de sístole) no qual as células dos músculos cardíacos se contraem cooperativamente para asseguar que o sangue seja bombeado cerca de uma vez por segundo. Entretanto, se algumas porções do tecido cardíaco forem disparadas por impulsos elétricos em uma maneira não coordenada, a atividade total do coração pode se tornar caótica.
Uma sístole irregular (fibrilação) nas aurículas pode ser tolerada por algum tempo, mas a fibrilação dos ventrículos pode matar uma pessoa em poucos minutos. O remédio mais extremo para a fibrilação ventricular (FV) é a aplicação de um grande choque elétrico (administrado por eletrodos aplicados sobre o tórax). Desfibriladores convencionais podem aplicar uma voltagem de até 5000 Volts e uma corrente de até 20 Amperes. O choque aplicado por desfibriladores implantados é muito menor, mas ainda podem resultar em trauma. O objetivo do choque é sobrepujar o ambiente elétrico de todo o coração — causar disrupção das ondas elétricas até nas partes do coração que estão batendo normalmente — na esperança de que um ritmo global coordenado se reestabeleça. (Se pode comparar isto ao método de força bruta da quimioterapia, no qual as substâncias químicas tóxicas, destinadas a matar as células cancerosas, também irão matar muitas células saudáveis, o que resulta em desagradáveis efeitos colaterais).
Para visualizar como o ataque genérico sobre a fibrilação pode ser modificado, considere-se que as ameaçadoras arritmias tomam a forma de ondas rotatórias (espirais) de excitação elétrica que passam através do volume do coração. Essas espirais são ampliadas (e perigosamente fixadas em posição) pela presença de cicatrizes (tecido morto) no coração, causadas no cenário por ataques anteriores ou mesmo por outras “heterogeneidades” presentes em corações saudáveis, tais como vasos sanguíneos, tecidos conjuntivos e emaranhados orientados de fibras de músculos cardíacos.
Alain Pumir e Valentin Krinsky e seus colegas da Universidade de Nice, França, e do Instituto Não-linear no Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), tentam desfazer os vórtices ameaçadores, não sobressaltando todo o coração, mas mirando suas contramedidas exclusivamente sobre os vórtices. Isto permite que seja empregada uma voltagem muito menor e, desta forma, haja menos trauma para o paciente e menos danos ao próprio coração.
Um de seus primeiros esforços nessa direção (Physical Review Letters, 30 de julho de 2004) conseguia que um vórtice rotativo no coração fosse removido com o uso da aplicação de uma energia elétrica 20 vezes menor. Mais tarde, a abordagem teve sua eficácia confirmada com o uso de corações de coelhos.
Agora, Pumir e Krinsky projetaram um esquema ainda melhor, um que contra-ataca uma crise cardíaca caótica, constituída de vários vórtices. Além disso, esta abordagem permite que a energia seja reduzida em um fator de centenas a milhares dos níveis atuais.
Um dispositivo de implante sofisticado, programado para mitigar potenciais fibrilações com o novo método de choque, seria praticamente imperceptível para o paciente. Equipes lideradas por R. Gilmour (Cornell) e E. Bodenschatz (Instituto Max Planck, Goettingen) estão correntemente testando o método.
Estima-se que 250.000 pessoas tenham desfibriladores implantados, de forma que o escopo dos benefícios médicos sejam enormes (Pumir et al., Physical Review Letters, artigo a ser publicado)
PORTAS LÓGICAS TÉRMICAS. O processamento de informação no mundo dos computadores é, na sua maior parte, realizado em compactos dispositivos eletrônicos que usam o fluxo de elétrons, tanto para transportar, como para controlar a informação.
Entretanto, existem outros potenciais portadores de informação, tais como fótons, que são pacotes de luz. Em verdade, uma importante indústria, a fotônica, se desenvolveu em torno do envio de mensagens codificadas em luz em pulsos. Pulsos de calor, ou fônons, ondulando através de cristais, também podem se tornar um importante portador, diz Baowen Li da Universidade Nacional de Singapura.
Li, com seu colega Lei Wang, agora demonstraram como os circuitos poderiam utilizar calor — uma energia já presente em abundância em dispositivos eletrônicos — para transportar e processar informações.
Eles sugerem que transistores térmicos (também propostos pelo grupo de Li na edição de 3 de abril de 2006 de Applied Physics Letters) podem ser combinados em todos os tipos de porta lógica
— tais como “OU”, “E”, “NÃO”, etc — usadas em processadores convencionais e que, portanto, um computador térmico, um que manipule o calor em nível microscópico, deve ser possível.
Dado o fato de que um retificador térmico de estado sólido ter sido demonstrado experimentalmente em nanotubos por um grupo da Universidade da Califórnia em Berkeley (Chang et al., Science, 17 de novembro de 2006), somente poucos anos após a proposição teórica de um “diodo térmico”, o análogo térmico de um diodo elétrico, que obriga o calor a fluir em uma direção preferencial (Li et al, Physical Review Letters, 29 de outubro de 2004), Li está confiante de que dispositivos térmicos podem ser implementados com sucesso em um futuro vislumbrável. (Wang e Li, 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 nº 839
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 839, de 17 de setembro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE
OBJETO MACROSCÓPICO RESFRIADO POR RÁDIO. Há muito tempo se usa lasers para resfriar átomos em armadilhas. Usando-se uma luz ligeiramente defasada com os níveis quânticos de energia internos dos átomos, a luz pode progressivamente frear os átomos, quase os fazendo parar. O mesmo princípio pode ser aplicado a objetos maiores, feitos de trilhões de átomos, tais como um fino cantilever de Silício.
Embora o resfriamento de um cantilever — especificamente o movimento oscilatório do cantilever — já tenha sido obtido anteriormente, os cientistas do Laboratório do NIST, em Boulder, Colorado, foram os primeiros a fazê-lo usando circuitos de simples rádio-freqüência.
Na experiência do NIST, um cantilever com tamanho de mícrons foi resfriado da temperatura ambiente até 45°K por um processo chamado de refrigeração capacitiva, no qual o cantilever, bombardeado com ondas de rádio, freia (ou seja, vibra menos), transferindo sua energia para o circuito ressonante de rádio-freqüência que o circunda.
Um dos cientistas do NIST, Kenton Brown, afirma que a vantagem potencial existente é que o resfriamento do cantilever pode ser conseguido com a tecnologia padrão de rádio-freqüência, em lugar de elementos ópticos de precisão ou lasers, tornando mais fácil inserir todo o aparato em um chip e imergir o chip em um ambiente criogênico.
Por que resfriar o cantilever (pense em um trampolim pequenininho, vibrando para cima e para baixo) em primeiro lugar? Porque um cantilever frio o bastante pode demonstrar comportamento quântico em um objeto macroscópico. Além do interesse fundamental em tal feito, ele pode pavimentar o caminho para detectores ultra-sensíveis. (Brown et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; website do Laboratório da Divisão de Tempo e Freqüência do NIST)
UMA MUDANÇA NA REFLETIVIDADE, ULTRA RÁPIDA E EXCEPCIONALMENTE GRANDE, pode ser conseguida com lasers de femtossegundos. Em uma recente experiência, pulsos curtos de laser, atingindo um alvo de sal orgânico, momentaneamente transformaram o material de isolante (um mau refletor de luz) em um semi-metal (bom refletor de luz). Uma mudança na refletividade desse grau — mais de 100% — nunca tinha sido conseguida em um material fotônico; as mudanças foto-induzidas são, usualmente, de poucos por cento.
O pulso laser nem tem que ser particularmente intenso para causar essa mudança. Assim, o trabalho sobre essa foto-resposta gigantesca começou como uma colaboração Tokio-Kioto, mas agora inclui o LBL e Oxford. O novo avanço é que a mudança na refletividade pode ser causada em dezenas de femtossegundos, ao invés de 150 nseg.
Os novos resultados serão relatados nesta semana no encontro “Fronteiras na Óptica” em San Jose por Jiro Itatani, que tem uma comissão conjunta no LBL e na Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia. Ele afirma que essas dramáticas mudanças na refletividade serão úteis para criar comutações ultr-rápidas óptico para óptico. (Vide website do encontro)
EXPLICANDO UMA VERSÃO PLASMÔNICA DA EXPERIÊNCIA DE YOUNG. Quando uma luz bate em um dispositivo metálico de aberturas abaixo do comprimento de onda, podem ser criados plasmons de superfície. Um fenômeno eletromagnético tal como a própria luz, os plasmons se propagam no plano do metal, porém com um comprimento de onda menor, algumas vezes consideravelmente menor, do que a luz incidente.
Da mesma forma que a luz pode ser acoplada aos plasmons de superfície, esses plasmons que se propagam entre as aberturas podem, também, serem reconstituídos como luz. O efeito geral é que luz “de banda larga” pode passar por pequenos orifícios.
Se, então, limitarmos o número de aberturas a duas, teremos a versão plasmônica da famosa experiência de Young, aquela experiência do início do século XIX na qual a luz que passava por duas fendas em um anteparo, produzia um padrão de interferência — revelando a natureza ondulatória da luz.
Diversas experiências foram agora realizadas nesta exata versão da experiência de Young. No encontro “Fronteiras na Óptica”, C. H. Gan, da Universidade da Carolina do Norte (Charlotte), relata sobre novas previsões teóricas sobre as propriedades de coerência da luz transmitida através das fendas.
Suas simulações detalhadas, realizadas com os colaboradores G. Gbur da UNC-Charlotte e T.D. Visser da Universidade Livre de Amsterdam (Vrije Universiteit), mostram como os plasmons que passam entre as aberturas resultam em uma correlação entre os campos luminosos emitidos pelas aberturas.
Gan mostra como este efeito pode ser sintonizado (tal como fazendo variar o tamanho ou o espaçamento entre as fendas) para obter graus variáveis de coerência espacial (ou seja, o quanto as ondas estão “em fase”) com as ondas luminosas emergentes reconstituídas.
Esta “capacidade de sintonia” (“tunability”), por sua vez, tem potencial a ser explorado em novas formas de captação de imagens por relacionamento-por-coerência, tais como a microscopia de espalhamento de coerência variável (“variable coherence scattering microscopy”).
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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.
OBJETO MACROSCÓPICO RESFRIADO POR RÁDIO. Há muito tempo se usa lasers para resfriar átomos em armadilhas. Usando-se uma luz ligeiramente defasada com os níveis quânticos de energia internos dos átomos, a luz pode progressivamente frear os átomos, quase os fazendo parar. O mesmo princípio pode ser aplicado a objetos maiores, feitos de trilhões de átomos, tais como um fino cantilever de Silício.
Embora o resfriamento de um cantilever — especificamente o movimento oscilatório do cantilever — já tenha sido obtido anteriormente, os cientistas do Laboratório do NIST, em Boulder, Colorado, foram os primeiros a fazê-lo usando circuitos de simples rádio-freqüência.
Na experiência do NIST, um cantilever com tamanho de mícrons foi resfriado da temperatura ambiente até 45°K por um processo chamado de refrigeração capacitiva, no qual o cantilever, bombardeado com ondas de rádio, freia (ou seja, vibra menos), transferindo sua energia para o circuito ressonante de rádio-freqüência que o circunda.
Um dos cientistas do NIST, Kenton Brown, afirma que a vantagem potencial existente é que o resfriamento do cantilever pode ser conseguido com a tecnologia padrão de rádio-freqüência, em lugar de elementos ópticos de precisão ou lasers, tornando mais fácil inserir todo o aparato em um chip e imergir o chip em um ambiente criogênico.
Por que resfriar o cantilever (pense em um trampolim pequenininho, vibrando para cima e para baixo) em primeiro lugar? Porque um cantilever frio o bastante pode demonstrar comportamento quântico em um objeto macroscópico. Além do interesse fundamental em tal feito, ele pode pavimentar o caminho para detectores ultra-sensíveis. (Brown et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; website do Laboratório da Divisão de Tempo e Freqüência do NIST)
UMA MUDANÇA NA REFLETIVIDADE, ULTRA RÁPIDA E EXCEPCIONALMENTE GRANDE, pode ser conseguida com lasers de femtossegundos. Em uma recente experiência, pulsos curtos de laser, atingindo um alvo de sal orgânico, momentaneamente transformaram o material de isolante (um mau refletor de luz) em um semi-metal (bom refletor de luz). Uma mudança na refletividade desse grau — mais de 100% — nunca tinha sido conseguida em um material fotônico; as mudanças foto-induzidas são, usualmente, de poucos por cento.
O pulso laser nem tem que ser particularmente intenso para causar essa mudança. Assim, o trabalho sobre essa foto-resposta gigantesca começou como uma colaboração Tokio-Kioto, mas agora inclui o LBL e Oxford. O novo avanço é que a mudança na refletividade pode ser causada em dezenas de femtossegundos, ao invés de 150 nseg.
Os novos resultados serão relatados nesta semana no encontro “Fronteiras na Óptica” em San Jose por Jiro Itatani, que tem uma comissão conjunta no LBL e na Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia. Ele afirma que essas dramáticas mudanças na refletividade serão úteis para criar comutações ultr-rápidas óptico para óptico. (Vide website do encontro)
EXPLICANDO UMA VERSÃO PLASMÔNICA DA EXPERIÊNCIA DE YOUNG. Quando uma luz bate em um dispositivo metálico de aberturas abaixo do comprimento de onda, podem ser criados plasmons de superfície. Um fenômeno eletromagnético tal como a própria luz, os plasmons se propagam no plano do metal, porém com um comprimento de onda menor, algumas vezes consideravelmente menor, do que a luz incidente.
Da mesma forma que a luz pode ser acoplada aos plasmons de superfície, esses plasmons que se propagam entre as aberturas podem, também, serem reconstituídos como luz. O efeito geral é que luz “de banda larga” pode passar por pequenos orifícios.
Se, então, limitarmos o número de aberturas a duas, teremos a versão plasmônica da famosa experiência de Young, aquela experiência do início do século XIX na qual a luz que passava por duas fendas em um anteparo, produzia um padrão de interferência — revelando a natureza ondulatória da luz.
Diversas experiências foram agora realizadas nesta exata versão da experiência de Young. No encontro “Fronteiras na Óptica”, C. H. Gan, da Universidade da Carolina do Norte (Charlotte), relata sobre novas previsões teóricas sobre as propriedades de coerência da luz transmitida através das fendas.
Suas simulações detalhadas, realizadas com os colaboradores G. Gbur da UNC-Charlotte e T.D. Visser da Universidade Livre de Amsterdam (Vrije Universiteit), mostram como os plasmons que passam entre as aberturas resultam em uma correlação entre os campos luminosos emitidos pelas aberturas.
Gan mostra como este efeito pode ser sintonizado (tal como fazendo variar o tamanho ou o espaçamento entre as fendas) para obter graus variáveis de coerência espacial (ou seja, o quanto as ondas estão “em fase”) com as ondas luminosas emergentes reconstituídas.
Esta “capacidade de sintonia” (“tunability”), por sua vez, tem potencial a ser explorado em novas formas de captação de imagens por relacionamento-por-coerência, tais como a microscopia de espalhamento de coerência variável (“variable coherence scattering microscopy”).
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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 838
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 838, de 27 de julho de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein.[1] PHYSICS NEWS UPDATE
BOLINHAS QUÂNTICAS (no original “Quantum dots”) ACÚSTICAS. Uma nova experiência no Laboratório Cavendish, na Universidade de Cambridge, é a primeira a carrear, de modo controlável, elétrons ao longo de um chip e observar suas caracteírstica quânticas. Uma bolinha quântica restringe os elétrons a uma região do espaço em um semicondutor tão pequena que é virtualmente adimensional. Isto, por sua vez, força um regime quântico; o elétron pode ter apenas certas energias discretas, o que pode ser útil, dependendo das circunstâncias, para a produção de luz laser ou para o uso em detectores e, talvez, até em futuros computadores.
Uma bolinha quântica é usualmente feita, não pela moldagem do semicondutor em uma granulação fina, porém pela imposição de restrições nos possíveis movimentos dos elétrons, mediante a aplicação de voltagens a eletrodos próximos. Isto seria uma bolinha quântica estática. Também é possível fazer bolinhas quânticas dinâmicas — bolinhas móveis que são criadas pela passagem de ondas acústicas de superfície (surface acoustic waves = SAWs) que se movem através de um estreito canal através do plano de um circuito de chip especialmente projetado ( ver figura em http://www.aip.org/png/2007/289.htm).
A própria onda acústica é gerada mediante a aplicação de microondas a eletrodos com extremidades intervaladas por sobre um material piezoelétrico, tal como GaAs. O campo elétrico aplicado entre as protuberâncias dos eletrodos induz uma onda de som a se propagar ao longo da superfície do material.
Estas ondas acústicas têm a habilidade de capturar elétrons e conduzí-los (no original: “chauffer them”) ao longo da superfície.
A pequena região que confina o elétron, mesmo enquanto ele se move, é, com efeito, uma bolinha quântica. Tais bolinhas quânticas com base acústica já foram feitas antes, porém, de acordo com o pesquisador Michael Astley de Cambridge, esta é a primeira vez que o tunelamento dos elétrons (mesmo de elétrons isolados) para dentro e para fora de bolinhas quânticas foi observada. Esta é uma parte importante no carreamento de elétrons, uma vez que se quer controlar os movimentos e os spins dos elétrons. Se, além disso, elétrons em dois canais acústicos muito próximos ficassem emparelhados, então isso poderia apresentas a oportunidade de criar algo da sorte de um qubit[2] móvel, que poderia estar no coração de um computador quântico.(Astley et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; website do laboratório em aqui)
CABELOS ENCARACOLADOS SE EMARANHAM MENOS DO QUE CABELOS LISOS. Os cabelos nas cabeças das pessoas (tipicamente entre 100.000 e 150.000 fios por cabeça), vêm em vários tons, graus de oleosidade e em vários graus de encaracolamento.
Jean-Baptiste Masson, que trabalha para o Laboratório de Óptica e Biociências da Ecole Polytechnique da França, resolveu estudar o problema cientificamente. No front experimental, ele consultou cabeleireiros e fez com que eles constassem os emaranhados nos cabelos das pessoas. No front teórico, ele engendrou um modelo geométrico de cabelo, na esperança de explicar os resultados matematicamente. Emaranhados, definidos como grupos de cabelos que resistem ao penteamento, se provaram estar presentes quase que o dobro das vezes em cabelos lisos do que em cacheados.
Masson explica isso dizendo que, embora cabelos lisos interajam entre si com menos freqüência, a interação se dá em grandes ângulos e que é o ângulo relativo entre os fios de cabelo que causam os emaranhados. Uma possível aplicação de seu trabalho em cabelos, diz Masson, é no projeto de produtos semlhantes ao velcro. Por exemplo, as propriedades do velcro poderiam ser modificadas pela adição de escamas extras à parte suave do velcro, ou por tornar a tensão dos fios maior — o equivalente a tornar os fios mais duros. Masson, cujo principal campo de pesquisas é a biofísica, espera que seu modelo geométrico possa ser também útil no estudo de polímeros e outros materiais filamentares no mundo biológico. (American Journal of Physics, agosto de 2007)
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[1] Não foi um erro de Ctrl-C & Ctrl-V, não… O nome de Ben Stein aparece nessa edição.
[2} “qubit” é uma apócope de “quantum bit” = “bit quântico”.
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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.
BOLINHAS QUÂNTICAS (no original “Quantum dots”) ACÚSTICAS. Uma nova experiência no Laboratório Cavendish, na Universidade de Cambridge, é a primeira a carrear, de modo controlável, elétrons ao longo de um chip e observar suas caracteírstica quânticas. Uma bolinha quântica restringe os elétrons a uma região do espaço em um semicondutor tão pequena que é virtualmente adimensional. Isto, por sua vez, força um regime quântico; o elétron pode ter apenas certas energias discretas, o que pode ser útil, dependendo das circunstâncias, para a produção de luz laser ou para o uso em detectores e, talvez, até em futuros computadores.
Uma bolinha quântica é usualmente feita, não pela moldagem do semicondutor em uma granulação fina, porém pela imposição de restrições nos possíveis movimentos dos elétrons, mediante a aplicação de voltagens a eletrodos próximos. Isto seria uma bolinha quântica estática. Também é possível fazer bolinhas quânticas dinâmicas — bolinhas móveis que são criadas pela passagem de ondas acústicas de superfície (surface acoustic waves = SAWs) que se movem através de um estreito canal através do plano de um circuito de chip especialmente projetado ( ver figura em http://www.aip.org/png/2007/289.htm).
A própria onda acústica é gerada mediante a aplicação de microondas a eletrodos com extremidades intervaladas por sobre um material piezoelétrico, tal como GaAs. O campo elétrico aplicado entre as protuberâncias dos eletrodos induz uma onda de som a se propagar ao longo da superfície do material.
Estas ondas acústicas têm a habilidade de capturar elétrons e conduzí-los (no original: “chauffer them”) ao longo da superfície.
A pequena região que confina o elétron, mesmo enquanto ele se move, é, com efeito, uma bolinha quântica. Tais bolinhas quânticas com base acústica já foram feitas antes, porém, de acordo com o pesquisador Michael Astley de Cambridge, esta é a primeira vez que o tunelamento dos elétrons (mesmo de elétrons isolados) para dentro e para fora de bolinhas quânticas foi observada. Esta é uma parte importante no carreamento de elétrons, uma vez que se quer controlar os movimentos e os spins dos elétrons. Se, além disso, elétrons em dois canais acústicos muito próximos ficassem emparelhados, então isso poderia apresentas a oportunidade de criar algo da sorte de um qubit[2] móvel, que poderia estar no coração de um computador quântico.(Astley et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; website do laboratório em aqui)
CABELOS ENCARACOLADOS SE EMARANHAM MENOS DO QUE CABELOS LISOS. Os cabelos nas cabeças das pessoas (tipicamente entre 100.000 e 150.000 fios por cabeça), vêm em vários tons, graus de oleosidade e em vários graus de encaracolamento.
Jean-Baptiste Masson, que trabalha para o Laboratório de Óptica e Biociências da Ecole Polytechnique da França, resolveu estudar o problema cientificamente. No front experimental, ele consultou cabeleireiros e fez com que eles constassem os emaranhados nos cabelos das pessoas. No front teórico, ele engendrou um modelo geométrico de cabelo, na esperança de explicar os resultados matematicamente. Emaranhados, definidos como grupos de cabelos que resistem ao penteamento, se provaram estar presentes quase que o dobro das vezes em cabelos lisos do que em cacheados.
Masson explica isso dizendo que, embora cabelos lisos interajam entre si com menos freqüência, a interação se dá em grandes ângulos e que é o ângulo relativo entre os fios de cabelo que causam os emaranhados. Uma possível aplicação de seu trabalho em cabelos, diz Masson, é no projeto de produtos semlhantes ao velcro. Por exemplo, as propriedades do velcro poderiam ser modificadas pela adição de escamas extras à parte suave do velcro, ou por tornar a tensão dos fios maior — o equivalente a tornar os fios mais duros. Masson, cujo principal campo de pesquisas é a biofísica, espera que seu modelo geométrico possa ser também útil no estudo de polímeros e outros materiais filamentares no mundo biológico. (American Journal of Physics, agosto de 2007)
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[1] Não foi um erro de Ctrl-C & Ctrl-V, não… O nome de Ben Stein aparece nessa edição.
[2} “qubit” é uma apócope de “quantum bit” = “bit quântico”.
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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 837
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 837, de 29 de agosto de 2007 por Phillip F. Schewe. PHYSICS NEWS UPDATE
ANTENA NUCLEAR. Um novo cálculo mostra que Raios-X, produzidos em máquinas planejadas ou em construção, podem ser convertidos em raios Gama ou outras partículas, usando um processo análogo ao que acontece quando ondas de rádios batem em uma antena.
Em uma antena convencional, as ondas de rádio excitam o movimento de elétrons ao longo de uma região extensa; por exemplo, em uma antena de telhado, a interação dos elétrons com as ondas de rádio incidentes são espalhadas pelo comprimento da antena, tipicamente um metro ou mais. A excitação concertada dos elétrons é então amplificada em um sinal com mais energia em um circuito sintonizado em um aparelho receptor de rádio.
Michael Kuchiev, um físico da University of New South Wales, Austrália, produziu um equivalente nuclear de tudo isto, um processo no qual Raios-X podem interagir em uma “antena” e serem “amplificados” em uma nova forma de energia — na forma de partículas. Fazer isto necessita apenas das circunstâncias adequadas.
A teoria da Eletrodinâmica Quântica (quantum electrodynamics = QED) sugere que tal conversão de luz laser, nas vizinhanças de um núcleo atômico, pode ocorrer em fortes campos elétricos, da ordem de 1018 V/m e densidades de potência laser de mais do que 1029 W/cm².
Tais condições podem ser alcançadas no futuro “x-ray free electron laser” (FEL). Nesse tipo de ambiente, com intensos campos elétricos de laser interagindo com o campo elétrico estático de um núcleo atômico, a uma distância de 10-4 nm, a absorção sucessiva de centenas ou milhares de fótons de laser pode ser transformada em um par elétron-posítron. Este tipo de produção de pares é inteiramente esperado na próxima geração de fontes de Raios-X.
Porém, de acordo com Kuchiev, outras coisas interessantes podem ser esperadas. O par elétron-posítron ainda fica imerso no potente campo elétrico, diz ele, e pronto para absorver ainda mais energia (de modo análogo ao movimento concertado de elétrons sendo amplificado em um sinal utilizável em um rádio), tanta energia que o par elétron-posítron pode ser até transformado em um par de múons, os irmãos mais pesados dos elétrons (ver figura em http://www.aip.org/png/2007/287.htm). Com efeito, o fenômeno da antena nuclear seria como ter um colisor elétron-posítron do tamanho de um átomo.(Physical Review Letters, artigo em publicação)
RESULTADO GRAVITACIONAL DO TERREMOTO MORTAL. Cientistas da Universidade do Texas usaram um par de satélites para medir as deformações sísmicas produzidas na Terra durante e após o enorme terremoto em Sumatra/Andaman de dezembro de 2004, aquele associado ao tsunami que matou centenas de milhares de pessoas nas costas do Oceano Índico.
A Experiência de Recuperação de Gravidade e Mudança Climática (Gravity Recovery and Climate Change Experiment = GRACE) consiste em dois satélites em órbita da Terra. O espaçamento relativo entre os dois satélites, monitorado continuamente, pode ser alterado pelas sutilezas das modificações gravitacionais disparadas pelo movimento dos objetos maciços por baixo deles. Isto pode significar grandes mudanças em águas terrestres e lagos, mudanças nos níveis dos mares, derretimento de calotas polares ou mudanças no leito do oceano, causadas por terremotos. Essencialmente, GRACE mapeia o campo gravitacional da superfície da Terra antes e depois de um terremoto. No caso do terremoto de Sumatra/Andaman, vários detectores estavam em funcionamento, mas somente GRACE pode medir e mapear a ruptura oceânica ao longo de toda sua extensão de 1.800 km, a partir do espaço (ver o mapa GRACE em http://www.aip.org/png/2007/288.htm).
Eles puderam fazer este mapa ao longo da duração do terremoto e depois, quando a Terra diminuiu sua ressonância sísmica. Um dos pesquisadores, Jianli Chen, diz que a missão de maior sucesso de GRACE, até agora, foi monitorar as modificações nas reservas de água da Terra e o derretimento das calotas polares, e, desta forma, é uma das mais importantes sentinelas que vigiam potenciais mudanças climáticas (Chen et al., edição corrente de Geophysical Research Letters; website: http://www.csr.utexas.edu/personal/chen/)
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ANTENA NUCLEAR. Um novo cálculo mostra que Raios-X, produzidos em máquinas planejadas ou em construção, podem ser convertidos em raios Gama ou outras partículas, usando um processo análogo ao que acontece quando ondas de rádios batem em uma antena.
Em uma antena convencional, as ondas de rádio excitam o movimento de elétrons ao longo de uma região extensa; por exemplo, em uma antena de telhado, a interação dos elétrons com as ondas de rádio incidentes são espalhadas pelo comprimento da antena, tipicamente um metro ou mais. A excitação concertada dos elétrons é então amplificada em um sinal com mais energia em um circuito sintonizado em um aparelho receptor de rádio.
Michael Kuchiev, um físico da University of New South Wales, Austrália, produziu um equivalente nuclear de tudo isto, um processo no qual Raios-X podem interagir em uma “antena” e serem “amplificados” em uma nova forma de energia — na forma de partículas. Fazer isto necessita apenas das circunstâncias adequadas.
A teoria da Eletrodinâmica Quântica (quantum electrodynamics = QED) sugere que tal conversão de luz laser, nas vizinhanças de um núcleo atômico, pode ocorrer em fortes campos elétricos, da ordem de 1018 V/m e densidades de potência laser de mais do que 1029 W/cm².
Tais condições podem ser alcançadas no futuro “x-ray free electron laser” (FEL). Nesse tipo de ambiente, com intensos campos elétricos de laser interagindo com o campo elétrico estático de um núcleo atômico, a uma distância de 10-4 nm, a absorção sucessiva de centenas ou milhares de fótons de laser pode ser transformada em um par elétron-posítron. Este tipo de produção de pares é inteiramente esperado na próxima geração de fontes de Raios-X.
Porém, de acordo com Kuchiev, outras coisas interessantes podem ser esperadas. O par elétron-posítron ainda fica imerso no potente campo elétrico, diz ele, e pronto para absorver ainda mais energia (de modo análogo ao movimento concertado de elétrons sendo amplificado em um sinal utilizável em um rádio), tanta energia que o par elétron-posítron pode ser até transformado em um par de múons, os irmãos mais pesados dos elétrons (ver figura em http://www.aip.org/png/2007/287.htm). Com efeito, o fenômeno da antena nuclear seria como ter um colisor elétron-posítron do tamanho de um átomo.(Physical Review Letters, artigo em publicação)
RESULTADO GRAVITACIONAL DO TERREMOTO MORTAL. Cientistas da Universidade do Texas usaram um par de satélites para medir as deformações sísmicas produzidas na Terra durante e após o enorme terremoto em Sumatra/Andaman de dezembro de 2004, aquele associado ao tsunami que matou centenas de milhares de pessoas nas costas do Oceano Índico.
A Experiência de Recuperação de Gravidade e Mudança Climática (Gravity Recovery and Climate Change Experiment = GRACE) consiste em dois satélites em órbita da Terra. O espaçamento relativo entre os dois satélites, monitorado continuamente, pode ser alterado pelas sutilezas das modificações gravitacionais disparadas pelo movimento dos objetos maciços por baixo deles. Isto pode significar grandes mudanças em águas terrestres e lagos, mudanças nos níveis dos mares, derretimento de calotas polares ou mudanças no leito do oceano, causadas por terremotos. Essencialmente, GRACE mapeia o campo gravitacional da superfície da Terra antes e depois de um terremoto. No caso do terremoto de Sumatra/Andaman, vários detectores estavam em funcionamento, mas somente GRACE pode medir e mapear a ruptura oceânica ao longo de toda sua extensão de 1.800 km, a partir do espaço (ver o mapa GRACE em http://www.aip.org/png/2007/288.htm).
Eles puderam fazer este mapa ao longo da duração do terremoto e depois, quando a Terra diminuiu sua ressonância sísmica. Um dos pesquisadores, Jianli Chen, diz que a missão de maior sucesso de GRACE, até agora, foi monitorar as modificações nas reservas de água da Terra e o derretimento das calotas polares, e, desta forma, é uma das mais importantes sentinelas que vigiam potenciais mudanças climáticas (Chen et al., edição corrente de Geophysical Research Letters; website: http://www.csr.utexas.edu/personal/chen/)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
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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 836
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 836, de 21 de agosto de 2007 por Phillip F. Schewe. PHYSICS NEWS UPDATE
PULSO ELÉTRICO DE FEMTOSSEGUNDO ATIVADO POR LUZ. Cientistas no Canadá imaginam o uso de campos eletromagnéticos de luz laser para induzir e reverter pequenas correntes elétricas ao longo de fios moleculares, sem o uso da aplicação de uma voltagem aplicada através das pontas. Eles conseguiriam este feito mediante a aplicação de pulsos de laser especiais, contendo ondas de luz em duas freqüências diferentes, sobre uma molécula de poliacetileno, usada como uma junção entre dois fios metálicos em ambas extremidades ( ver figura em http://www.aip.org/png/2007/286.htm). Dependendo das exatas freqüências usadas, a duração em tempo do pulso e a relação de fase entre as duas componentes da luz, o pulso induzido de fluxo elétrico poderia consistir desde um único elétron, até muitos. Para o caso de um elétron posto em movimento pelo pulso laser de 400 femtossegundos, a “corrente” elétrica resultante seria de cerca de 0,4 microamperes.
Por que usar luz, no lugar de voltagem, para ativar eletricidade? Porque isto pode ser feito com lasers na escala de femtossegundos. Ignacio Franco diz que um uso potencial de eletricidade ativada por laser seria em futuros dispositivos optoeletrônicos tais como nanocomutadores utra-rápidos. (Franco, Shapiro e Brumer, Physical Review Letters, artigo em publicação)
OBSERVANDO POLARIZAÇÃO MAGNÉTICA EM ÁTOMOS SINGELOS. Físicos, da Universidade da Califórnia em Berkeley e no Laboratório de Pesquisas Naval, conseguiram medir as propriedades de spin de átomos individuais adicionados a uma superfície metálica. Eles fizeram isto, primeiro formando ilhas triangulares, na escala de nanômetros, de Cobalto por sobre um cristal de Cobre. O Cobalto é ferromagnético, o que significa que os spins dos átomos de cobalto nas ilhas se alinham todos para cima juntos (metade das ilhas tem seus spins coletivo apontando para cima, enquanto a outra metade aponta para baixo).
Átomos adicionais (adátomos = adatoms = aditional atoms) magnéticos, pulverizados em cima das ilhas têm sipns que interagem magneticamente com o Cobalto subjacente, fazendo com que os spins dos adátomos ou se alinhem ou contra-alinhem com os spins das ilhas subjacentes. Assim, quando uma pequena quantidade de átomos de Ferro (também foram usados átomos de Cromo) é despejada sobre as ilhas, eles imediatamente se tornam orientados (polarizados) pelo contato com uma ilha de Cobalto. Desta forma, átomos isolados (até 5 nm de separação) foram preparados com um estado de polarização definido (ver figura em aip.org/png/2007/285.htm).
A seguir, os níveis quânticos de energia dos adátomos magnéticos foram estudados, usando-se uma ponta de um microscópio de tunelamento (scanning tunneling microscope = STM), o qual tinha sido, ele próprio, magnetizado. Os níveis de energia quântica dos adátomos de Ferro e Cromo foram amostrados mediante a observação das correntes que fluiam dos adátomos para a ponta do STM. A corrente medida assim será maior ou menor, dependendo da polarização do spin da ponta estar alinhada a favor ou contra cada adátomo individual observado.
Os estados de energia dos adátomos são vistos de maneira diferente para estados de spin-up e spin-down, indicando que os átomos de Ferro e Cromo se acoplam magneticamente ao Cobalto com polaridade oposta. Um dos pesquisadores, Michael Crommie, da UCB, diz que ainda é muito cedo para tentar armazenar dados na forma de átomos individualmente polarizados. Em lugar disto, eles estão procurando compreender como o spin de um átomo individual é influenciado por seu ambiente, com vistas a aplicações futuras em spintrônica e aplicações informáticas. (Yayon et al., Physical Review Letters, 10 de agosto de 2007; website do laboratório: http://physics.berkeley.edu/research/crommie/)
BEN STEIN, co-editor do Physics News Update, quase que desde seu surgimento, 17 anos atrás, deixou a AIP para assumir um importante cargo de informação pública no NIST-Gaithersburg. Durante seus anos na AIP, ben foi uma figura importante no funcionamento da sala de imprensa de grandes encontros da AIP, no estabelecimento de técnicas de comunicação externa inovativas, tais como “salas de imprensa virtuais” (e.g., http://www.acoustics.org/press/index.html#t01), e na publicação dos resultados das pesquisas das sociedades-membros da AIP em geral.
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PULSO ELÉTRICO DE FEMTOSSEGUNDO ATIVADO POR LUZ. Cientistas no Canadá imaginam o uso de campos eletromagnéticos de luz laser para induzir e reverter pequenas correntes elétricas ao longo de fios moleculares, sem o uso da aplicação de uma voltagem aplicada através das pontas. Eles conseguiriam este feito mediante a aplicação de pulsos de laser especiais, contendo ondas de luz em duas freqüências diferentes, sobre uma molécula de poliacetileno, usada como uma junção entre dois fios metálicos em ambas extremidades ( ver figura em http://www.aip.org/png/2007/286.htm). Dependendo das exatas freqüências usadas, a duração em tempo do pulso e a relação de fase entre as duas componentes da luz, o pulso induzido de fluxo elétrico poderia consistir desde um único elétron, até muitos. Para o caso de um elétron posto em movimento pelo pulso laser de 400 femtossegundos, a “corrente” elétrica resultante seria de cerca de 0,4 microamperes.
Por que usar luz, no lugar de voltagem, para ativar eletricidade? Porque isto pode ser feito com lasers na escala de femtossegundos. Ignacio Franco diz que um uso potencial de eletricidade ativada por laser seria em futuros dispositivos optoeletrônicos tais como nanocomutadores utra-rápidos. (Franco, Shapiro e Brumer, Physical Review Letters, artigo em publicação)
OBSERVANDO POLARIZAÇÃO MAGNÉTICA EM ÁTOMOS SINGELOS. Físicos, da Universidade da Califórnia em Berkeley e no Laboratório de Pesquisas Naval, conseguiram medir as propriedades de spin de átomos individuais adicionados a uma superfície metálica. Eles fizeram isto, primeiro formando ilhas triangulares, na escala de nanômetros, de Cobalto por sobre um cristal de Cobre. O Cobalto é ferromagnético, o que significa que os spins dos átomos de cobalto nas ilhas se alinham todos para cima juntos (metade das ilhas tem seus spins coletivo apontando para cima, enquanto a outra metade aponta para baixo).
Átomos adicionais (adátomos = adatoms = aditional atoms) magnéticos, pulverizados em cima das ilhas têm sipns que interagem magneticamente com o Cobalto subjacente, fazendo com que os spins dos adátomos ou se alinhem ou contra-alinhem com os spins das ilhas subjacentes. Assim, quando uma pequena quantidade de átomos de Ferro (também foram usados átomos de Cromo) é despejada sobre as ilhas, eles imediatamente se tornam orientados (polarizados) pelo contato com uma ilha de Cobalto. Desta forma, átomos isolados (até 5 nm de separação) foram preparados com um estado de polarização definido (ver figura em aip.org/png/2007/285.htm).
A seguir, os níveis quânticos de energia dos adátomos magnéticos foram estudados, usando-se uma ponta de um microscópio de tunelamento (scanning tunneling microscope = STM), o qual tinha sido, ele próprio, magnetizado. Os níveis de energia quântica dos adátomos de Ferro e Cromo foram amostrados mediante a observação das correntes que fluiam dos adátomos para a ponta do STM. A corrente medida assim será maior ou menor, dependendo da polarização do spin da ponta estar alinhada a favor ou contra cada adátomo individual observado.
Os estados de energia dos adátomos são vistos de maneira diferente para estados de spin-up e spin-down, indicando que os átomos de Ferro e Cromo se acoplam magneticamente ao Cobalto com polaridade oposta. Um dos pesquisadores, Michael Crommie, da UCB, diz que ainda é muito cedo para tentar armazenar dados na forma de átomos individualmente polarizados. Em lugar disto, eles estão procurando compreender como o spin de um átomo individual é influenciado por seu ambiente, com vistas a aplicações futuras em spintrônica e aplicações informáticas. (Yayon et al., Physical Review Letters, 10 de agosto de 2007; website do laboratório: http://physics.berkeley.edu/research/crommie/)
BEN STEIN, co-editor do Physics News Update, quase que desde seu surgimento, 17 anos atrás, deixou a AIP para assumir um importante cargo de informação pública no NIST-Gaithersburg. Durante seus anos na AIP, ben foi uma figura importante no funcionamento da sala de imprensa de grandes encontros da AIP, no estabelecimento de técnicas de comunicação externa inovativas, tais como “salas de imprensa virtuais” (e.g., http://www.acoustics.org/press/index.html#t01), e na publicação dos resultados das pesquisas das sociedades-membros da AIP em geral.
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
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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 835
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 835, de 3 de agosto de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
LENTES OPACAS. Os físicos da Universidade de Twente, Holanda, são capazes de focalizar um feixe de luz, enviando-o através de um meio opaco. Normalmente, uma substância opaca, tal como leite ou tinta, serve somente para espalhar as ondas de luz. Mas, por meio da cuidadosa escultura do feixe laser incidente — processando pequeninas partes da frente de onda que move para a frente — os pesquisadores holandeses foram capazes de focalizar o feixe até uma intensidade 1.000 vezes mais luminosa do que a transmissão difusa normal no mesmo ponto anterior. Eles fazem isto primeiro enviando a luz através do meio e, com uma câmera CCD, gravando a atenuação do feixe em vários pontos atrás da amostra.
A partir disto, se pode calcular os coeficientes de espalhamento correspondentes ao grau de espalhamento estatístico, através da face da amostra. Um dispositivo óptico, chamado modulador de fase, é usado para antecipar e corrigir o espalhamento que está para acontecer em uma base ponto-por-ponto. Para ver a animação do espalhamento antes e depois da modulação de fase, ver em esta página da Universidade de Twente.
A amostra de Óxido de Titânio normalmente admite a passagem de 10% da luz (através de toda a amostra), mas, com o modulador em posição) a transmissão vai às alturas. Um dos pesquisadores de Twente, Ivo Vellekoop, diz que a difusão de luz em um meio dispersivo, após isso, não é inevitável e que a espectroscopia e a microscopia (até mesmo de células isoladas no tecido humano) podem ser altamente aperfeiçoáveis. (Vellekoop e Mosk, Optics Letters, 15 de agosto de 2007)
UM FERROMAGNETO SUPERCONDUTOR EM PRESSÃO NORMAL foi obtido a partir dos elementos Urânio, Cobalto e Germânio pelos físicos da Universidade de Amsterdam e da Univesidade de Karlsruhe.
Normalmente, o magnetismo é anátema para o delicado emparelhamento de elétrons no coração do fenômeno da supercondutividade. Isto seria especialmente verdadeiro para o ferromagnetismo, o mais robusto dos estados magnéticos (no qual os átomos alinhados por um magneto externo, mantém sua coordenação, mesmo quando o campo externo é retirado).
Há alguns anos, se encontrou diversos materiais que suportavam supercondutividade e ferromagnetismo, mas somente sob condições de alta pressão ou temperaturas extremamente baixas (ver Physics Today, set2001).
O que acontece é que, em vez do emparelhamento normal de dois elétrons com spins opostos (um com spin para cima e outro com spin para baixo; um estado de “singleto de spin”), nestes materiais ferromagnéticos-tolerantes, o emparelhamento envolvem elétrons cujos spins têm a mesma direção (um estado de “tripleto de spin”). O material permanece supercondutor e ferromagnético, tanto a pressões ordinárias, como a uma temperatura, 1°K, cerca e quatro vezes maior do que qualquer outra relação material e pressão ambiente.
De acordo com uma dos pesquisadores, Anne de Visser, a presença de flutuações magnéticas, necessárias à preservação do estado ferromagnético, podem complicar, de maneira interessante, o mecanismo BCS que, normalmente, funciona nos supercondutores de baixa temperatura. (Huy et al., Physical Review Letters; website do laboratório)
O Boletim PHYSICS NEWS UPDATE entrará em recesso por várias semanas
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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.
LENTES OPACAS. Os físicos da Universidade de Twente, Holanda, são capazes de focalizar um feixe de luz, enviando-o através de um meio opaco. Normalmente, uma substância opaca, tal como leite ou tinta, serve somente para espalhar as ondas de luz. Mas, por meio da cuidadosa escultura do feixe laser incidente — processando pequeninas partes da frente de onda que move para a frente — os pesquisadores holandeses foram capazes de focalizar o feixe até uma intensidade 1.000 vezes mais luminosa do que a transmissão difusa normal no mesmo ponto anterior. Eles fazem isto primeiro enviando a luz através do meio e, com uma câmera CCD, gravando a atenuação do feixe em vários pontos atrás da amostra.
A partir disto, se pode calcular os coeficientes de espalhamento correspondentes ao grau de espalhamento estatístico, através da face da amostra. Um dispositivo óptico, chamado modulador de fase, é usado para antecipar e corrigir o espalhamento que está para acontecer em uma base ponto-por-ponto. Para ver a animação do espalhamento antes e depois da modulação de fase, ver em esta página da Universidade de Twente.
A amostra de Óxido de Titânio normalmente admite a passagem de 10% da luz (através de toda a amostra), mas, com o modulador em posição) a transmissão vai às alturas. Um dos pesquisadores de Twente, Ivo Vellekoop, diz que a difusão de luz em um meio dispersivo, após isso, não é inevitável e que a espectroscopia e a microscopia (até mesmo de células isoladas no tecido humano) podem ser altamente aperfeiçoáveis. (Vellekoop e Mosk, Optics Letters, 15 de agosto de 2007)
UM FERROMAGNETO SUPERCONDUTOR EM PRESSÃO NORMAL foi obtido a partir dos elementos Urânio, Cobalto e Germânio pelos físicos da Universidade de Amsterdam e da Univesidade de Karlsruhe.
Normalmente, o magnetismo é anátema para o delicado emparelhamento de elétrons no coração do fenômeno da supercondutividade. Isto seria especialmente verdadeiro para o ferromagnetismo, o mais robusto dos estados magnéticos (no qual os átomos alinhados por um magneto externo, mantém sua coordenação, mesmo quando o campo externo é retirado).
Há alguns anos, se encontrou diversos materiais que suportavam supercondutividade e ferromagnetismo, mas somente sob condições de alta pressão ou temperaturas extremamente baixas (ver Physics Today, set2001).
O que acontece é que, em vez do emparelhamento normal de dois elétrons com spins opostos (um com spin para cima e outro com spin para baixo; um estado de “singleto de spin”), nestes materiais ferromagnéticos-tolerantes, o emparelhamento envolvem elétrons cujos spins têm a mesma direção (um estado de “tripleto de spin”). O material permanece supercondutor e ferromagnético, tanto a pressões ordinárias, como a uma temperatura, 1°K, cerca e quatro vezes maior do que qualquer outra relação material e pressão ambiente.
De acordo com uma dos pesquisadores, Anne de Visser, a presença de flutuações magnéticas, necessárias à preservação do estado ferromagnético, podem complicar, de maneira interessante, o mecanismo BCS que, normalmente, funciona nos supercondutores de baixa temperatura. (Huy et al., Physical Review Letters; website do laboratório)
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