Physics News Update nº 834
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 834, de 27 de julho de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
HIDROGÊNIO-SETE. Uma experiência na instalaçao GANIL na França foi a primeira a fazer, observar, identificar e caracterizar o mais pesado isótopo de Hidrogênio, até agora, o H-7, que consiste de um solitário próton e 6 nêutrons. (Uma experiência anterior observou indícios inconclusivos para este este estado — ver Korsheninnikov et al., Physical Review Letters, 8 de fevereiro de 2003.)
Todos os isótopos mais leves de Hidrogênio já foram vistos: H-1 (Hidrogênio normal), H-2 (Deutério), H-3 (Trítrio) e de H-4 a H-6. Tecnicamente falando, O estado H-7 (tal como H-4, H-5 e H-6) não são núcleos totalmente ligados. Ele é considerado uma ressonância uma vez que (além de ter uma vida muito curta) é necessário usar energia para forçar um nêutron extra a aderir aos outros núcleons. Em um núcleo verdadeiro é necessária energia para remover um nêutron.
Na experiência do GANIL, um feixe de íons de Hélio-8 (eles mesmos bastante raros) é espatifado de encontro a um núcleo de Carbono-12 que reside em um gás de butano (ver figura em http://www.aip.org/png/2007/283.htm). Em algumas raras ocasiões, o He-8 doa um de seus prótons para o Carbono-12, produzindo H-7 e N-13, respectivamente. O H-7 rapidamente se desmancha em H-3 e 4 nêutrons livres. Enquanto isso, o N-13 é observado no detector de alvos-ativos MAYA (cujo nome vem de uma personagem de quadrinhos, Maya, a abelha, cujos favos de mel lembram as placas catódicas hexagonais da experiência), um dispositivo muito semelhante a uma câmara de bolhas, que permite a dedução de suas energia e trajetória.
Levando-se em conta a conservação de momento e energia, a efêmera existência do H-7 é extraída dos dados do N-13 (ver figura em www.aip.org/png). Foram observados 7 eventos da formação de H-7. Se pode inferir grosseiramente uma duração de menos de 10-21 segundos para o H-7.
O núcleo de Hélio-8 (2 prótons + 6 nêutrons), usado para criar o H-7, é por si próprio interessante, uma vez que se acredita que ele seja constituído de um núcleo nuclear [nota do trdutor: em inglês, “nuclear core”. Se alguém tiver uma tradução melhor, me avise…] com dois nêutrons de “halo” orbitando por fora. Este espécime radiativo tem que ser cuidadosamente reunido, a partir de colisões Carbono-Carbono (em um estágio separado) e, então, acelerados para participar da experiência do H-7.
Um dos pesquisadores do GANIL, Manuel Caamaño Fresco, diz que uma das principais razões para procurar o H-7 é obter uma melhor capacidade de manipular matéria exótica nuclear.
O núcleo de H-7, durante sua breve existência, pode consistir de um núcleo de H-3 mais duas flancoguardas com 2 nêutrons, ou mesmo uma bolha de 4 nêutrons por fora. Talvez seja possível observar isótopos ainda mais pesados de Hidrogênio, tais como H-8 e H-9. (Caamaño et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; Tese de PhD em http://www.usc.es/genp/maya/)
FABRICAÇÃO DE GELO COM LASER. Os físicos da Universidade de Goettingen conseguiram, pela primeira vez, fazer água super-resfriada congelar, usando pulsos de laser. O super-resfriamento ocorre quando uma amostra de água é resfriada abaixo do ponto de congelamento (0° C) sem que ocorra a cristalização. Isto pode acontecer em uma amostra pequena e se nenhum ponto de “nucleação” aparecer, em torno do qual o gelo sólido (uma estrutura cristalina) possa se formar.
O pulso de laser incidente causa uma quebra óptica: algumas das moléculas de água são ionizadas, criando um plasma transitório. O plasma quente se expande e forma uma bolha de vapor d’água que colapsa muito rapidamente. São as ondas de pressão, emitidas pelo pequeno plasma e o colapso da bolha, que, como acreditam os cientistas do Goettingen, disparam a rápida cristalização.
Já se viu anteriormente um equivalente acústico — sonocristalização — mas esta é a primeira vez que a cristalização é iniciada por um pulso de laser.
Um dos pesquisadores, Robert Mettin, sugere que a fabricação de gelo com laser pode ser estendida à solidificação de outros materiais. (Lindinger et al., Physical Review Letters, 27 de julho de 2007)
HIDROGÊNIO-SETE. Uma experiência na instalaçao GANIL na França foi a primeira a fazer, observar, identificar e caracterizar o mais pesado isótopo de Hidrogênio, até agora, o H-7, que consiste de um solitário próton e 6 nêutrons. (Uma experiência anterior observou indícios inconclusivos para este este estado — ver Korsheninnikov et al., Physical Review Letters, 8 de fevereiro de 2003.)
Todos os isótopos mais leves de Hidrogênio já foram vistos: H-1 (Hidrogênio normal), H-2 (Deutério), H-3 (Trítrio) e de H-4 a H-6. Tecnicamente falando, O estado H-7 (tal como H-4, H-5 e H-6) não são núcleos totalmente ligados. Ele é considerado uma ressonância uma vez que (além de ter uma vida muito curta) é necessário usar energia para forçar um nêutron extra a aderir aos outros núcleons. Em um núcleo verdadeiro é necessária energia para remover um nêutron.
Na experiência do GANIL, um feixe de íons de Hélio-8 (eles mesmos bastante raros) é espatifado de encontro a um núcleo de Carbono-12 que reside em um gás de butano (ver figura em http://www.aip.org/png/2007/283.htm). Em algumas raras ocasiões, o He-8 doa um de seus prótons para o Carbono-12, produzindo H-7 e N-13, respectivamente. O H-7 rapidamente se desmancha em H-3 e 4 nêutrons livres. Enquanto isso, o N-13 é observado no detector de alvos-ativos MAYA (cujo nome vem de uma personagem de quadrinhos, Maya, a abelha, cujos favos de mel lembram as placas catódicas hexagonais da experiência), um dispositivo muito semelhante a uma câmara de bolhas, que permite a dedução de suas energia e trajetória.
Levando-se em conta a conservação de momento e energia, a efêmera existência do H-7 é extraída dos dados do N-13 (ver figura em www.aip.org/png). Foram observados 7 eventos da formação de H-7. Se pode inferir grosseiramente uma duração de menos de 10-21 segundos para o H-7.
O núcleo de Hélio-8 (2 prótons + 6 nêutrons), usado para criar o H-7, é por si próprio interessante, uma vez que se acredita que ele seja constituído de um núcleo nuclear [nota do trdutor: em inglês, “nuclear core”. Se alguém tiver uma tradução melhor, me avise…] com dois nêutrons de “halo” orbitando por fora. Este espécime radiativo tem que ser cuidadosamente reunido, a partir de colisões Carbono-Carbono (em um estágio separado) e, então, acelerados para participar da experiência do H-7.
Um dos pesquisadores do GANIL, Manuel Caamaño Fresco, diz que uma das principais razões para procurar o H-7 é obter uma melhor capacidade de manipular matéria exótica nuclear.
O núcleo de H-7, durante sua breve existência, pode consistir de um núcleo de H-3 mais duas flancoguardas com 2 nêutrons, ou mesmo uma bolha de 4 nêutrons por fora. Talvez seja possível observar isótopos ainda mais pesados de Hidrogênio, tais como H-8 e H-9. (Caamaño et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; Tese de PhD em http://www.usc.es/genp/maya/)
FABRICAÇÃO DE GELO COM LASER. Os físicos da Universidade de Goettingen conseguiram, pela primeira vez, fazer água super-resfriada congelar, usando pulsos de laser. O super-resfriamento ocorre quando uma amostra de água é resfriada abaixo do ponto de congelamento (0° C) sem que ocorra a cristalização. Isto pode acontecer em uma amostra pequena e se nenhum ponto de “nucleação” aparecer, em torno do qual o gelo sólido (uma estrutura cristalina) possa se formar.
O pulso de laser incidente causa uma quebra óptica: algumas das moléculas de água são ionizadas, criando um plasma transitório. O plasma quente se expande e forma uma bolha de vapor d’água que colapsa muito rapidamente. São as ondas de pressão, emitidas pelo pequeno plasma e o colapso da bolha, que, como acreditam os cientistas do Goettingen, disparam a rápida cristalização.
Já se viu anteriormente um equivalente acústico — sonocristalização — mas esta é a primeira vez que a cristalização é iniciada por um pulso de laser.
Um dos pesquisadores, Robert Mettin, sugere que a fabricação de gelo com laser pode ser estendida à solidificação de outros materiais. (Lindinger et al., Physical Review Letters, 27 de julho 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 833
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 833, de 19 de julho de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
SINAIS DE ULTRASSOM ALERTAM PARA CÂNCER DE SEIO. Estudos, realizados pelo Karmanos Cancer Institute e a Wayne State University descobriram uma correlação entre a velocidade do ultrassom, transmitido pelo tecido do seio, e a densidade desse tecido. Isto é potencialmente importante porque grandes quantidades de tecido denso no seio são assoiadas com o aumento de risco de câncer no seio. A utilização de ultrassom evita o uso dos Raios-X ionizantes, empregados na mamografia típica. Os pesquisadores são parte de uma equipe que vem desenvolvendo uma nova forma de realizar tomografia por ultrassom, uma em que o paciente fica de bruços, com um dos seios se projetando para dentro de um banho de água. O seio fica circundado por um transceptor em forma de anel, para o envio e coleta de ondas de som para e de dentro dos seios, de todos os lados. A resultante detecção do ultrassom captura tanto as ondas de som transmitidas, como as refletidas. A partir disto, uma densitometria ultrassônica do seio (ultrasound percent density = USPD) — que se acredita, ser um bom sucedâneo para a densitometria mamográfica
— pode ser realizada. O processo foi experimentado em um teste clínico com uma coorte de 100 pacientes e mostra que a USPD corresponde bem às medições, tanto qualitativa, como qualitativamente, com as densitometrias mamárias correntes. Esses resultados serão relatados, na próxima semana, no encontro da Associação Americana dos Físicos em Medicina (American Association of Physicists in Medicine = AAPM) em Minneapolis. Um dos cientistas, Carri Glide, diz que eles esperam a aprovação da Food and Drug Administration (FDA) e colocar o dispositivo em uso geral. Maiores informações sobre o dispositivo podem ser encontradas em www.karmanos.org/cure. (Infomações sobre o encontro da AAPM em AAPM VirtualPressRoom)
MINIATURIZAÇÃO DA TERAPIA DE PRÓTONS. Usando conceitos inovadores de física, pesquisadores propuseram um sistema que, algum dia, possa tornar disponível a terapia de prótons, um processo de tratamento para câncer, no “estado-da-arte”, correntemente disponível apenas em um punhado de centros, para centros de trapia radiológica e pacientes de câncer em toda a parte. Em comparação aos Raios-X convencionalmente usados na radioterapia, os prótons são potencialmente mais eficazes, na medida em que podem depositar uma maior radiação letal para células nos tumores-alvo e menos, no tecido saudável circundante. Entretanto, para matar os tumores, os prótons devem ser acelerados a energias suficientemente altas, o que, correntemente, tem que ser obtido em grandes e caros aceleradores que tomam o espaço de uma quadra de basquete. Thomas Mackie, um professor da Universidade de Winsconsin e co-fundador da companhia de radioterapia TomoTherapy, dará uma conferência no encontro da AAPM, onde apresentará um projeto de próton-terapia baseada em um dispostivo bem menor, conhecido como “acelerador de Wall dielétrico” (“dielectric wall accelerator” = DWA). Atualmente em construção como protótipo no Lawrence Livermore National Laboratory, o DWA pode acelerar prótons até 100 milhões de elétron-volts em apenas um metro. Um DWA de dois metros, potencialmente, será capaz de fornecer prótons com energia alta o suficiente para tratar todos os tumores, inclusive aqueles profundamente inseridos no interior do corpo, e caberá em uma sala de radioterapia convencional.
O DWA é um tubo oco, cujas paredes consistem em um isolante muito bom (um dielétrico). Quando a maior parte do ar é removia do tubo, para criar um vácuo, a estrutura do tubo pode suportar os gradientes muito altos dos campos elétricos necessários para acelerar prótons a altas energias em uma distância curta. Além de seu tamanho menor, um sistema de terapia por prótons com base no DWA teria outro benefício: ele poderia variar tanto a energia dos prótons, como a intensidade do feixe de prótons, duas variáveis que não podem ser simultaneamente ajustadas nas instalações existentes de tratamento por prótons. Mackie adverte que os testes clínicos do sistema estão a, pelo menos, cinco anos de distância. Mas se a abordagem do DWA se mostrar factível, prótons podem, eventualmente, representar uma opção mais abrangente, em lugar de limitada, para o tratamento do câncer. (Publicação AAPM, TH-C-AUD-9.)
UM INTNSIFICADOR DE IMAGENS
EM ESTADO SÓLIDO PARA RAIOS-X (SOLID STATE X-RAY IMAGE INTENSIFIER = SSXII), atualmente em desenvolvimento, deve aumentar grandemente a resolução espacial das imagens médicas por Raios-X. Na angiografia (imagens de vasos sanguíneos , usando maiores exposições a raios-X, a fim de obter uma imagem para diagnóstico de qualidade muito alta e baixo ruído) e fluoroscopia (imagens em tempo real, com exposições menores a raios-X para imagens de orientação), é importante minimizar a dose de raios-X para o paciente e maximizar a sensibilidade dos detectores que gravam a imagem. Usualmente se emprega um amplificador de imagem para raios-X (x-ray image intensifier = XII) ou um detector de painel plano (flat panel detector = FPD). Estes são dispositivos usados para converter a imagem dos raios-X em uma imagem digital. O XII sofre de distorções inerentes nas imagens, devidas ao processo de intensificação de imagem que incluem a sensibilidade ao Campo Magnético da Terra. Em função disto, os XII estão sendo substituídos pelos, mais novos, FDP que superam estes problemas de distorção. Infelizmente, os FDP sofrem com o excessivo ruído da própria aparelhagem, o que resulta em uma pobre qualidade de imagem nas exposições menores a raios-X, necessárias para a fluoroscopia. Ambos os detectores têm uma resolução espacial limitada.
Agora, os cientistas da Universidade de Buffalo estão desenvolvendo uma versão em estado sólido do intensificador de imagens de raios-X tradicional, um que se baseia em CCDs multiplicadores de elétrons, para obter uma amplificação de sinal variável em estado sólido. O resultado deve ser um dispositivo que incorpore todas as características positivas dos aparelhos de imagens fluoroscópicos, no corrente “estado-da-arte”, mas com distorções mínimas, não afetadas por campos magnético, um nível de ruído muito baixo do instrumento, sensibilidade variável até muito baixas exposições a raios-X, e mais do que o dobro da resolução espacial.
Andrew Kuhls, que trabalha no grupo de física de imagens médicas do Professor
Stephen Rudin, diz que testes in-vivo do dispositivo estão planejados, com testes clínicos em seguida. (Três palestras no encontro da AAPM: WE-C-L 100J-3, 2007, WE-C-L 100J-4, 2007 e WE-C-L 100J-6, 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.
SINAIS DE ULTRASSOM ALERTAM PARA CÂNCER DE SEIO. Estudos, realizados pelo Karmanos Cancer Institute e a Wayne State University descobriram uma correlação entre a velocidade do ultrassom, transmitido pelo tecido do seio, e a densidade desse tecido. Isto é potencialmente importante porque grandes quantidades de tecido denso no seio são assoiadas com o aumento de risco de câncer no seio. A utilização de ultrassom evita o uso dos Raios-X ionizantes, empregados na mamografia típica. Os pesquisadores são parte de uma equipe que vem desenvolvendo uma nova forma de realizar tomografia por ultrassom, uma em que o paciente fica de bruços, com um dos seios se projetando para dentro de um banho de água. O seio fica circundado por um transceptor em forma de anel, para o envio e coleta de ondas de som para e de dentro dos seios, de todos os lados. A resultante detecção do ultrassom captura tanto as ondas de som transmitidas, como as refletidas. A partir disto, uma densitometria ultrassônica do seio (ultrasound percent density = USPD) — que se acredita, ser um bom sucedâneo para a densitometria mamográfica
— pode ser realizada. O processo foi experimentado em um teste clínico com uma coorte de 100 pacientes e mostra que a USPD corresponde bem às medições, tanto qualitativa, como qualitativamente, com as densitometrias mamárias correntes. Esses resultados serão relatados, na próxima semana, no encontro da Associação Americana dos Físicos em Medicina (American Association of Physicists in Medicine = AAPM) em Minneapolis. Um dos cientistas, Carri Glide, diz que eles esperam a aprovação da Food and Drug Administration (FDA) e colocar o dispositivo em uso geral. Maiores informações sobre o dispositivo podem ser encontradas em www.karmanos.org/cure. (Infomações sobre o encontro da AAPM em AAPM VirtualPressRoom)
MINIATURIZAÇÃO DA TERAPIA DE PRÓTONS. Usando conceitos inovadores de física, pesquisadores propuseram um sistema que, algum dia, possa tornar disponível a terapia de prótons, um processo de tratamento para câncer, no “estado-da-arte”, correntemente disponível apenas em um punhado de centros, para centros de trapia radiológica e pacientes de câncer em toda a parte. Em comparação aos Raios-X convencionalmente usados na radioterapia, os prótons são potencialmente mais eficazes, na medida em que podem depositar uma maior radiação letal para células nos tumores-alvo e menos, no tecido saudável circundante. Entretanto, para matar os tumores, os prótons devem ser acelerados a energias suficientemente altas, o que, correntemente, tem que ser obtido em grandes e caros aceleradores que tomam o espaço de uma quadra de basquete. Thomas Mackie, um professor da Universidade de Winsconsin e co-fundador da companhia de radioterapia TomoTherapy, dará uma conferência no encontro da AAPM, onde apresentará um projeto de próton-terapia baseada em um dispostivo bem menor, conhecido como “acelerador de Wall dielétrico” (“dielectric wall accelerator” = DWA). Atualmente em construção como protótipo no Lawrence Livermore National Laboratory, o DWA pode acelerar prótons até 100 milhões de elétron-volts em apenas um metro. Um DWA de dois metros, potencialmente, será capaz de fornecer prótons com energia alta o suficiente para tratar todos os tumores, inclusive aqueles profundamente inseridos no interior do corpo, e caberá em uma sala de radioterapia convencional.
O DWA é um tubo oco, cujas paredes consistem em um isolante muito bom (um dielétrico). Quando a maior parte do ar é removia do tubo, para criar um vácuo, a estrutura do tubo pode suportar os gradientes muito altos dos campos elétricos necessários para acelerar prótons a altas energias em uma distância curta. Além de seu tamanho menor, um sistema de terapia por prótons com base no DWA teria outro benefício: ele poderia variar tanto a energia dos prótons, como a intensidade do feixe de prótons, duas variáveis que não podem ser simultaneamente ajustadas nas instalações existentes de tratamento por prótons. Mackie adverte que os testes clínicos do sistema estão a, pelo menos, cinco anos de distância. Mas se a abordagem do DWA se mostrar factível, prótons podem, eventualmente, representar uma opção mais abrangente, em lugar de limitada, para o tratamento do câncer. (Publicação AAPM, TH-C-AUD-9.)
UM INTNSIFICADOR DE IMAGENS
EM ESTADO SÓLIDO PARA RAIOS-X (SOLID STATE X-RAY IMAGE INTENSIFIER = SSXII), atualmente em desenvolvimento, deve aumentar grandemente a resolução espacial das imagens médicas por Raios-X. Na angiografia (imagens de vasos sanguíneos , usando maiores exposições a raios-X, a fim de obter uma imagem para diagnóstico de qualidade muito alta e baixo ruído) e fluoroscopia (imagens em tempo real, com exposições menores a raios-X para imagens de orientação), é importante minimizar a dose de raios-X para o paciente e maximizar a sensibilidade dos detectores que gravam a imagem. Usualmente se emprega um amplificador de imagem para raios-X (x-ray image intensifier = XII) ou um detector de painel plano (flat panel detector = FPD). Estes são dispositivos usados para converter a imagem dos raios-X em uma imagem digital. O XII sofre de distorções inerentes nas imagens, devidas ao processo de intensificação de imagem que incluem a sensibilidade ao Campo Magnético da Terra. Em função disto, os XII estão sendo substituídos pelos, mais novos, FDP que superam estes problemas de distorção. Infelizmente, os FDP sofrem com o excessivo ruído da própria aparelhagem, o que resulta em uma pobre qualidade de imagem nas exposições menores a raios-X, necessárias para a fluoroscopia. Ambos os detectores têm uma resolução espacial limitada.
Agora, os cientistas da Universidade de Buffalo estão desenvolvendo uma versão em estado sólido do intensificador de imagens de raios-X tradicional, um que se baseia em CCDs multiplicadores de elétrons, para obter uma amplificação de sinal variável em estado sólido. O resultado deve ser um dispositivo que incorpore todas as características positivas dos aparelhos de imagens fluoroscópicos, no corrente “estado-da-arte”, mas com distorções mínimas, não afetadas por campos magnético, um nível de ruído muito baixo do instrumento, sensibilidade variável até muito baixas exposições a raios-X, e mais do que o dobro da resolução espacial.
Andrew Kuhls, que trabalha no grupo de física de imagens médicas do Professor
Stephen Rudin, diz que testes in-vivo do dispositivo estão planejados, com testes clínicos em seguida. (Três palestras no encontro da AAPM: WE-C-L 100J-3, 2007, WE-C-L 100J-4, 2007 e WE-C-L 100J-6, 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 832
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 832, de 12 de julho de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
SEPARAÇÃO ESPONTÂNEA DE GRÃOS CARREGADOS.
Uma experiência da Rutgers mostra como duas populações de grãos de areia misturados e mantidos em uma caçamba, vão se separar quando agitados em um tubo de ensaio, se separam espontaneamente, tudo por causa das interações elétricas estáticas.
Este fenômeno, o oposto à mistura, pode ter empregos práticos na indústria de pós. No recente relatório, os dois tipos de grãos de areia (“areia artística”), um colorido de azul e outro, de vermelho, são mecanicamente iguais, mas adquirem uma carga ligeiramente diferente (ver a série de figuras em aqui).
Através de um processo, ainda não bem compreendido, os grãos perdem alguns elétrons, devido a seu movimento de agitação (“triboeletricidade”) na caçamba e se tornam positivamente carregados (o grau onde os grãos com cargas semelhantes se repelem, enquanto jazem próximos na caçamba, é visto no meio da seqüência de figuras, que mostra os grãos sendo ejetados da superfície a alturas de até 2 metros).
Em um ponto da experiência, os grãos vermelhos e azuis se separam ao cair da plataforma da caçamba. Abaixo, eles caem nas proximidades de um gerador van der Graaf, que também é positivamente carregado.
Troy Shinbrot e seus colegas na Rutgers ficaram algo intrigados quando perceberam que os grãos azuis, mais positivamente carregados, caiam perto do gerador; não deveria a repulsão ter mandado eles para ainda mais longe?
Na verdade, Shinbrot pediu a seu estudante graduado que repetisse o teste várias vezes para tentar corrigir este aparente erro, antes de descobrir a explicação: uma camada de grãos positivamente carregados tinha-se formado imediatamente abaixo da borda da plataforma. A repulsão estática da borda, ainda que pequena, predominou sobre a repulsão causada pelo gerador, porque a camada estava muito mais próxima dos grãos, a medida em que eles caiam da borda na pilha abaixo.
Este efeito não é diferente da atração estática entre gotas de leite que caem de um copo de vidro; as gotículas, embora sejam eletricamente neutras, consistem de moléculas polares (na maior parte, água) que são atraídas pela borda do copo, fazendo com que o leite escorra pela borda do copo, em vez de despejarem normalmente (Mehrotra et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; jornalistas podem obter o texto em aqui; aqui o website do laboratório)
ESCALA DE AVALIAÇÃO DE EVENTOS NUCLEARES.
Tal como os furacões são classificados por sua severidade e os terremotos têm sua Escala Richter, a Agência Internacional de Energia Atômica (International Atomic Energy Agency = IAEA) comunica o grau de segurança de eventos nucleares com um protocolo numérico consistente. Não amplamente conhecido fora da comunidade nuclear, a Escala Internacional de Eventos Nucleares (International Nuclear Event Scale = INES) é o mecanismo usado para classificar e relatar os eventos ao mundo inteiro. Cynthia Jones, a representante dos EUA no Comitê Consultivo do INES e que é também uma consultora sênior na Comissão Regulatória Nuclear (Nuclear Regulatory Commission = NRC), relatou, no encontro anual da Sociedade de Física de Saúde (Health Physics Society, em Portland, Oregon), sobre o uso da escala e como ela é usada para relatar os eventos nucleares, relativos a coisas tais como transporte de material radioativo e exposição à radiação (Para ver a tabela: website do INES)
Mais de 60 países concordaram em relatar eventos nucleares à IAEA, a maior parte dentro de 48 horas.
Aqui está a designação média: Um evento de escala 1 é chamado de “anomalia”; 2 é um incidente (onde, por exemplo, um trabalhador fica exposto a uma radiação além do limite estabelecido); 3 é um incidente sério; 4 corresponde a um acidente com conseqüências principalmente locais; 5 é um acidente com conseqüências maiores; 6, um acidente sério; e 7, a maior classificação, para acidentes de grande gravidade. Nesta escala, o acidente de Chernobyl (1986) é um 7, enquanto o acidente de Three Mile Island (1979) é um 5. Jones diz que os EUA são um dos países onde a divulgação de eventos é mais rápida. (Para informações adicinais, ver website do IAEA; publicação MPM-C.3, (em formato PDF))
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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.
SEPARAÇÃO ESPONTÂNEA DE GRÃOS CARREGADOS.
Uma experiência da Rutgers mostra como duas populações de grãos de areia misturados e mantidos em uma caçamba, vão se separar quando agitados em um tubo de ensaio, se separam espontaneamente, tudo por causa das interações elétricas estáticas.
Este fenômeno, o oposto à mistura, pode ter empregos práticos na indústria de pós. No recente relatório, os dois tipos de grãos de areia (“areia artística”), um colorido de azul e outro, de vermelho, são mecanicamente iguais, mas adquirem uma carga ligeiramente diferente (ver a série de figuras em aqui).
Através de um processo, ainda não bem compreendido, os grãos perdem alguns elétrons, devido a seu movimento de agitação (“triboeletricidade”) na caçamba e se tornam positivamente carregados (o grau onde os grãos com cargas semelhantes se repelem, enquanto jazem próximos na caçamba, é visto no meio da seqüência de figuras, que mostra os grãos sendo ejetados da superfície a alturas de até 2 metros).
Em um ponto da experiência, os grãos vermelhos e azuis se separam ao cair da plataforma da caçamba. Abaixo, eles caem nas proximidades de um gerador van der Graaf, que também é positivamente carregado.
Troy Shinbrot e seus colegas na Rutgers ficaram algo intrigados quando perceberam que os grãos azuis, mais positivamente carregados, caiam perto do gerador; não deveria a repulsão ter mandado eles para ainda mais longe?
Na verdade, Shinbrot pediu a seu estudante graduado que repetisse o teste várias vezes para tentar corrigir este aparente erro, antes de descobrir a explicação: uma camada de grãos positivamente carregados tinha-se formado imediatamente abaixo da borda da plataforma. A repulsão estática da borda, ainda que pequena, predominou sobre a repulsão causada pelo gerador, porque a camada estava muito mais próxima dos grãos, a medida em que eles caiam da borda na pilha abaixo.
Este efeito não é diferente da atração estática entre gotas de leite que caem de um copo de vidro; as gotículas, embora sejam eletricamente neutras, consistem de moléculas polares (na maior parte, água) que são atraídas pela borda do copo, fazendo com que o leite escorra pela borda do copo, em vez de despejarem normalmente (Mehrotra et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; jornalistas podem obter o texto em aqui; aqui o website do laboratório)
ESCALA DE AVALIAÇÃO DE EVENTOS NUCLEARES.
Tal como os furacões são classificados por sua severidade e os terremotos têm sua Escala Richter, a Agência Internacional de Energia Atômica (International Atomic Energy Agency = IAEA) comunica o grau de segurança de eventos nucleares com um protocolo numérico consistente. Não amplamente conhecido fora da comunidade nuclear, a Escala Internacional de Eventos Nucleares (International Nuclear Event Scale = INES) é o mecanismo usado para classificar e relatar os eventos ao mundo inteiro. Cynthia Jones, a representante dos EUA no Comitê Consultivo do INES e que é também uma consultora sênior na Comissão Regulatória Nuclear (Nuclear Regulatory Commission = NRC), relatou, no encontro anual da Sociedade de Física de Saúde (Health Physics Society, em Portland, Oregon), sobre o uso da escala e como ela é usada para relatar os eventos nucleares, relativos a coisas tais como transporte de material radioativo e exposição à radiação (Para ver a tabela: website do INES)
Mais de 60 países concordaram em relatar eventos nucleares à IAEA, a maior parte dentro de 48 horas.
Aqui está a designação média: Um evento de escala 1 é chamado de “anomalia”; 2 é um incidente (onde, por exemplo, um trabalhador fica exposto a uma radiação além do limite estabelecido); 3 é um incidente sério; 4 corresponde a um acidente com conseqüências principalmente locais; 5 é um acidente com conseqüências maiores; 6, um acidente sério; e 7, a maior classificação, para acidentes de grande gravidade. Nesta escala, o acidente de Chernobyl (1986) é um 7, enquanto o acidente de Three Mile Island (1979) é um 5. Jones diz que os EUA são um dos países onde a divulgação de eventos é mais rápida. (Para informações adicinais, ver website do IAEA; publicação MPM-C.3, (em formato PDF))
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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 831
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 831, de 5 de julho de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
ESTARÃO PARTÍCULAS COM CARGA DUPLA À ESPREITA EM SUPERCONDUTORES DE ALTA TEMPERTURA?
Um dos maiores problemas não-resolvidos na física de matéria condensada é explicar como os elétrons se emparelham nos materiais de Óxido de Cobre, que se tornam supercondutores acima de 100°K.
Alguns teóricos acreditam que o local para começar a esclarecer este mistério é compreender melhor como os cupratos se comportam em temperaturas normais, muito antes deles se tornarem supercondutores.
O físico Phillip Phillips, da Universidade de Illinois, sugere que a solução pode ser a existência de uma partícula com carga dupla, até agora ignorada, que intermedia a interação entre elétrons que jazem em planos preenchidos com átomos de Cobre e Oxigênio. Esta partícula seria distinta de um par de Cooper, o transmissor de energia em um supercondutor. A nova partícula seria um bóson que carrega o dobro da carga do elétron, mas não é feita de excitações elementares. Não obstante, ela emerge de fortes repulsões entre os elétrons e persiste acima e abaixo da temperatura de transição para supercondução.
É irônico e revelador que os cupratos (em seu estado não-dopado) sejam isolantes de Mott. Nos isolantes comuns, cada possível estado dos elétrons é preenchido (com dois elétrons de spins contrários). Sob estas circunstâncias, não é possível qualquer corrente elétrica e o material é um isolante. Em um isolante de Mott, as coisas são mais contra-intuitivas. Somente metade dos estados eletrônicos estão ocupados, mas, mesmo assim, não há qualquer fluxo de corrente elétrica. Este estado de coisas surge por que as fortes repulsões entre os elétrons impedem qualquer movimento de elétrons
(http://www.aip.org/pnu/2003/split/645-2.html).
Quando elétrons extra ou “buracos” são introduzidos em um isolante de Mott, através de átomos “dopantes”, os isolantes de Mott mudam drásticamente. Uma mudança é que as faixas de energia permitidas no material não permanecem estáticas, como em um semicondutor. Esta falta de rigidez das faixas de energia facilita o aparecimento de novas partículas, diz Phillips.
Mas que tipo de excitação coletiva será esse? Concentremo-nos, no momento, nos elétrons na amostra. Semicondutores e a maior parte dos materiais obedecem ao princípio padrão de que a remoção de um elétron deixa atrás um estado vago. Em um condutor de Mott dopado, ao contrário, cada buraco deixa atrás de si dois estados vagos. Isto indica que o elétron removido não residias em um único estado eletrônico, mas devia estar em uma superposição de dois estados.
A pergunta é: como se descreve esse estado extra? Esta questão foi, agora, respondida por Phillips e seus colegas de Illinois (Leigh et al., Physical Review Letters, artigo em publicação).
Alguns resultados experimentais apoiam esta teoria (ver Graf et al., Physical Review Letters, 9 de fevereiro de 2007). O trabalho de Illinois mostra que a proposta partícula, com uma carga de 2-e se liga ao buraco e produz o estado que faltava. Phillips acredita que esta partícula é a responsável pelo estado normal dos cupratos, inclusive do estado de “pseudo-buraco”, a condição em que alguns elétrons no material parecem estar emparelhados, mesmo em temperaturas onde a supercondutividade se estabelece.
RODA GIGANTE ÓPTICA.
Uma nova forma de grade óptica, uma grade anular que gira, foi planejada pelos físicos na Universidade de Glasgow e na Universidade de Strathclyde.
Em uma grade óptica, uma rede de feixes de laser pode manter uma coletânea de átomos no lugar no espaço livre. Se as freqüências de dois feixes de laser gerados forem diferentes, a grade resultante pode ser posta a girar.
De fato, o padrão de lasers é criado, neste caso, através do uso de um holograma. Os átomos podem residir tanto em pacotes distintos no formato losangular (em alguns casos posicionados nas regiões escuras que resultam da interferência dos feixes laser), como espalhados ao longo de um formato anular contínuo (ver animação em http://www.physics.gla.ac.uk/Optics/projects/AM/).
Um objetivo de prender os átomos em uma zona escura, livre de luz, é reduzir o indesejável aquecimento dos átomos, que precisam ser ultra-resfriados para a realização de testes fundamentais sobre forças inter-atômicas. Além disso, como os teóricos estão muito interessados em estudar átomos alojados em cordas unidimensionais longas, e como tais cordas são difíceis de criar experimentalmente, a segunda melhor opção é enrolar a corda em si própria, na forma de um anel; daí a motivação para produzir uma grade óptica anular.
Os escoceses ainda não alojaram átomos em seu anel, mas, de acordo com Sonja Franke-Arnold, ela e seus colegas em Strathclyde planejam para breve injetar um condensado de Bose-Einstein (BEC) de átomos de Rubídio (Franke-Arnold et al., Optics Express, 9 de julho de 2007; a publicação é de acesso público e pode ser obtida em http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?id=138976)
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ESTARÃO PARTÍCULAS COM CARGA DUPLA À ESPREITA EM SUPERCONDUTORES DE ALTA TEMPERTURA?
Um dos maiores problemas não-resolvidos na física de matéria condensada é explicar como os elétrons se emparelham nos materiais de Óxido de Cobre, que se tornam supercondutores acima de 100°K.
Alguns teóricos acreditam que o local para começar a esclarecer este mistério é compreender melhor como os cupratos se comportam em temperaturas normais, muito antes deles se tornarem supercondutores.
O físico Phillip Phillips, da Universidade de Illinois, sugere que a solução pode ser a existência de uma partícula com carga dupla, até agora ignorada, que intermedia a interação entre elétrons que jazem em planos preenchidos com átomos de Cobre e Oxigênio. Esta partícula seria distinta de um par de Cooper, o transmissor de energia em um supercondutor. A nova partícula seria um bóson que carrega o dobro da carga do elétron, mas não é feita de excitações elementares. Não obstante, ela emerge de fortes repulsões entre os elétrons e persiste acima e abaixo da temperatura de transição para supercondução.
É irônico e revelador que os cupratos (em seu estado não-dopado) sejam isolantes de Mott. Nos isolantes comuns, cada possível estado dos elétrons é preenchido (com dois elétrons de spins contrários). Sob estas circunstâncias, não é possível qualquer corrente elétrica e o material é um isolante. Em um isolante de Mott, as coisas são mais contra-intuitivas. Somente metade dos estados eletrônicos estão ocupados, mas, mesmo assim, não há qualquer fluxo de corrente elétrica. Este estado de coisas surge por que as fortes repulsões entre os elétrons impedem qualquer movimento de elétrons
(http://www.aip.org/pnu/2003/split/645-2.html).
Quando elétrons extra ou “buracos” são introduzidos em um isolante de Mott, através de átomos “dopantes”, os isolantes de Mott mudam drásticamente. Uma mudança é que as faixas de energia permitidas no material não permanecem estáticas, como em um semicondutor. Esta falta de rigidez das faixas de energia facilita o aparecimento de novas partículas, diz Phillips.
Mas que tipo de excitação coletiva será esse? Concentremo-nos, no momento, nos elétrons na amostra. Semicondutores e a maior parte dos materiais obedecem ao princípio padrão de que a remoção de um elétron deixa atrás um estado vago. Em um condutor de Mott dopado, ao contrário, cada buraco deixa atrás de si dois estados vagos. Isto indica que o elétron removido não residias em um único estado eletrônico, mas devia estar em uma superposição de dois estados.
A pergunta é: como se descreve esse estado extra? Esta questão foi, agora, respondida por Phillips e seus colegas de Illinois (Leigh et al., Physical Review Letters, artigo em publicação).
Alguns resultados experimentais apoiam esta teoria (ver Graf et al., Physical Review Letters, 9 de fevereiro de 2007). O trabalho de Illinois mostra que a proposta partícula, com uma carga de 2-e se liga ao buraco e produz o estado que faltava. Phillips acredita que esta partícula é a responsável pelo estado normal dos cupratos, inclusive do estado de “pseudo-buraco”, a condição em que alguns elétrons no material parecem estar emparelhados, mesmo em temperaturas onde a supercondutividade se estabelece.
RODA GIGANTE ÓPTICA.
Uma nova forma de grade óptica, uma grade anular que gira, foi planejada pelos físicos na Universidade de Glasgow e na Universidade de Strathclyde.
Em uma grade óptica, uma rede de feixes de laser pode manter uma coletânea de átomos no lugar no espaço livre. Se as freqüências de dois feixes de laser gerados forem diferentes, a grade resultante pode ser posta a girar.
De fato, o padrão de lasers é criado, neste caso, através do uso de um holograma. Os átomos podem residir tanto em pacotes distintos no formato losangular (em alguns casos posicionados nas regiões escuras que resultam da interferência dos feixes laser), como espalhados ao longo de um formato anular contínuo (ver animação em http://www.physics.gla.ac.uk/Optics/projects/AM/).
Um objetivo de prender os átomos em uma zona escura, livre de luz, é reduzir o indesejável aquecimento dos átomos, que precisam ser ultra-resfriados para a realização de testes fundamentais sobre forças inter-atômicas. Além disso, como os teóricos estão muito interessados em estudar átomos alojados em cordas unidimensionais longas, e como tais cordas são difíceis de criar experimentalmente, a segunda melhor opção é enrolar a corda em si própria, na forma de um anel; daí a motivação para produzir uma grade óptica anular.
Os escoceses ainda não alojaram átomos em seu anel, mas, de acordo com Sonja Franke-Arnold, ela e seus colegas em Strathclyde planejam para breve injetar um condensado de Bose-Einstein (BEC) de átomos de Rubídio (Franke-Arnold et al., Optics Express, 9 de julho de 2007; a publicação é de acesso público e pode ser obtida em http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?id=138976)
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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 830
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 830, de 27 de junho de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
GRAVAÇÃO MAGNÉTICA TOTALMENTE ÓPTICA foi demonstrada por cientistas da Universidade Radboud em Nijmegen, na Holanda. Em lugar de usar o costumário cabeçote de leitura para mudar a orientação de uma pequena região, eles usam os campos presentes em um pequeno pulso de luz circularmente polarizada. Por que usar luz no lugar de um magneto? Porque o magneto é relativamente lento e porque o campo magnético no pulso de luz é intrinsecamente forte – até 5 Tesla. Os pulsos incidem perpendicularmente no meio de armazenagem e a helicidade do pulso de luz (o que quer dizer, se a polarização do pulso gira na direção destrógira ou levógira com relação ao eixo longitudinal do pulso) estabelece se a orientação da região será para cima ou para baixo, ou, em termos digitais, um 1 ou um 0. A orientação da região (ou seja, a gravação de um bit) é obtida parcialmente pelo magnetismo da luz e parcialmente pelo aquecimento localizado causado pelo pulso, o que aumenta a suscetibilidade magnética da região. O bit pode ser revertido com a luz com polarização oposta. O pulso de luz é tão cuidadosamente focalizado que ele atinge uma região de cada vez (ver figura aqui).
A velocidde de gravação é estabelecida pela duração do pulso de laser, 40 fseg, o que derruba certas sugestões, feitas a não muitos anos, de que a velocidade de gravação em meio óptico não poderia diminuir além de um picossegundo.
Realmente, o tamanho da região é de 5 microns, o que é relativamente grande. Entretanto, um dos pesquisadores, Daniel Stanciu, diz que espera que a região de gravação possa ser diminuída até cerca de 100 nm. Ele acredita que a abordagem totalmente óptica vai se tornar, eventualmente, a maneira de conseguir a gravação mais rápida em um meio magnético. (Stanciu et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)
UM NANO-LASER À TEMPERATURA AMBIENTE ALTAMENTE EFICIENTE foi demonstrado por cientistas da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão. Feito de um material semicondutor conhecido com Fosfato-Arseniato de Gálio-Irídio (GaInAsP), o dispositivo geral tem uma largura de vários mícrons (milionésimos de metro), enquanto que a parte do dispositivo que realmente gera a luz, tem dimensões na escala dos nanômetros, em todas as direções. O nano-laser produz estáveis e contínuas correntes de luz quase infravermelha e usa apenas um microWatt de potência, uma das menores energias de funcionamento jamais obtidas. O projeto deve ser útil para futuros circuitos miniaturizados que contenham dispositivos ópticos. O pequeno tamanho do laser e sua eficiência se tornaram possíveis mediante o emprego de um projeto, inicialmente demonstrado no Instituto de Tecnologia da Califórnia em 1999, conhecido como laser cristal-fotônico. Neste projeto, os pesquisadores perfuram um padrão repetido de orifícios através do material laser. Esse padrão é conhecido com “cristal fotônico”. Os pesquisadores deliberadamente inseriram uma irregularidade, ou “defeito” no padrão do cristal, mudando, por exemplo, ligeiramente a posição de dois orifícios.
Juntos, o padrão de cristal fotônico e o defeito impedem ondas de luz da maior parte das cores (freqüências) de existirem na estrutura, exceto em uma pequena faixa de freqüências que podem existir na região próxima ao defeito.
Funcionando a temperatura ambiente e de uma forma onde uma luz laser bem-definida é emitida estavel e continuamente, o novo nano-laser de Yokohama se distingue dos projetos anteriores.
De acordo com o pesquisador de Yokohama, Toshiro Baba, o novo nano-laser pode funcionar de duas maneiras, dependendo do valor “Q” é escolhido. “Q” se refere a um fator de qualidade, a capacidade de um sistema oscilatório de continuar, antes de se esgotar a energia.
Nano-lasers que funcionem em um modo-Q alto (20.000), serão úteis para dispositivos ópticos em pequenos chips (circuitos ópticos integrados). Em uma configuração moderada de Q (1500), o nano-laser exige uma quantidade extremamente pequena de energia externa para levar o dispositivo ao limite de produção de luz laser. Neste funcionamento próximo ao pico, a mesma tecnologia permitirá a emissão de níveis de luz muito baixos, até mesmo fótons singelos. (Nozaki et al., Optics Express, edição de 11 de junho de 2007; texto completo disponível aqui ; figura e texto adicional aqui)
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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.
GRAVAÇÃO MAGNÉTICA TOTALMENTE ÓPTICA foi demonstrada por cientistas da Universidade Radboud em Nijmegen, na Holanda. Em lugar de usar o costumário cabeçote de leitura para mudar a orientação de uma pequena região, eles usam os campos presentes em um pequeno pulso de luz circularmente polarizada. Por que usar luz no lugar de um magneto? Porque o magneto é relativamente lento e porque o campo magnético no pulso de luz é intrinsecamente forte – até 5 Tesla. Os pulsos incidem perpendicularmente no meio de armazenagem e a helicidade do pulso de luz (o que quer dizer, se a polarização do pulso gira na direção destrógira ou levógira com relação ao eixo longitudinal do pulso) estabelece se a orientação da região será para cima ou para baixo, ou, em termos digitais, um 1 ou um 0. A orientação da região (ou seja, a gravação de um bit) é obtida parcialmente pelo magnetismo da luz e parcialmente pelo aquecimento localizado causado pelo pulso, o que aumenta a suscetibilidade magnética da região. O bit pode ser revertido com a luz com polarização oposta. O pulso de luz é tão cuidadosamente focalizado que ele atinge uma região de cada vez (ver figura aqui).
A velocidde de gravação é estabelecida pela duração do pulso de laser, 40 fseg, o que derruba certas sugestões, feitas a não muitos anos, de que a velocidade de gravação em meio óptico não poderia diminuir além de um picossegundo.
Realmente, o tamanho da região é de 5 microns, o que é relativamente grande. Entretanto, um dos pesquisadores, Daniel Stanciu, diz que espera que a região de gravação possa ser diminuída até cerca de 100 nm. Ele acredita que a abordagem totalmente óptica vai se tornar, eventualmente, a maneira de conseguir a gravação mais rápida em um meio magnético. (Stanciu et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)
UM NANO-LASER À TEMPERATURA AMBIENTE ALTAMENTE EFICIENTE foi demonstrado por cientistas da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão. Feito de um material semicondutor conhecido com Fosfato-Arseniato de Gálio-Irídio (GaInAsP), o dispositivo geral tem uma largura de vários mícrons (milionésimos de metro), enquanto que a parte do dispositivo que realmente gera a luz, tem dimensões na escala dos nanômetros, em todas as direções. O nano-laser produz estáveis e contínuas correntes de luz quase infravermelha e usa apenas um microWatt de potência, uma das menores energias de funcionamento jamais obtidas. O projeto deve ser útil para futuros circuitos miniaturizados que contenham dispositivos ópticos. O pequeno tamanho do laser e sua eficiência se tornaram possíveis mediante o emprego de um projeto, inicialmente demonstrado no Instituto de Tecnologia da Califórnia em 1999, conhecido como laser cristal-fotônico. Neste projeto, os pesquisadores perfuram um padrão repetido de orifícios através do material laser. Esse padrão é conhecido com “cristal fotônico”. Os pesquisadores deliberadamente inseriram uma irregularidade, ou “defeito” no padrão do cristal, mudando, por exemplo, ligeiramente a posição de dois orifícios.
Juntos, o padrão de cristal fotônico e o defeito impedem ondas de luz da maior parte das cores (freqüências) de existirem na estrutura, exceto em uma pequena faixa de freqüências que podem existir na região próxima ao defeito.
Funcionando a temperatura ambiente e de uma forma onde uma luz laser bem-definida é emitida estavel e continuamente, o novo nano-laser de Yokohama se distingue dos projetos anteriores.
De acordo com o pesquisador de Yokohama, Toshiro Baba, o novo nano-laser pode funcionar de duas maneiras, dependendo do valor “Q” é escolhido. “Q” se refere a um fator de qualidade, a capacidade de um sistema oscilatório de continuar, antes de se esgotar a energia.
Nano-lasers que funcionem em um modo-Q alto (20.000), serão úteis para dispositivos ópticos em pequenos chips (circuitos ópticos integrados). Em uma configuração moderada de Q (1500), o nano-laser exige uma quantidade extremamente pequena de energia externa para levar o dispositivo ao limite de produção de luz laser. Neste funcionamento próximo ao pico, a mesma tecnologia permitirá a emissão de níveis de luz muito baixos, até mesmo fótons singelos. (Nozaki et al., Optics Express, edição de 11 de junho de 2007; texto completo disponível aqui ; figura e texto adicional aqui)
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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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Physics News Update nº 829
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 829, de 19 de junho de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
TEMPO E TEMPO DE NOVO. Os físicos do mundo aceitam a idéia de espaço-tempo, uma entidade métrica combinada que põe o tempo na mesma passada que as três dimensões espaciais visíveis. Algumas teorias adicionam dimensões espaciais extra para ajudar a assimilação de todas as forças físicas em um Modelo Unificado da realidade.
Mas, que tal adicionar uma dimensão extra ao tempo, também? Itzak Bars e Yueh-Cheng Kuo da Universidade do Sul da Califórnia, adicionam uma dimensão espacial extra também.
Bars explica esta proposta com uma comparação. Da mesma forma que a projeção de um objeto de 3 dimensões em uma parede de 2 dimensões pode ter várias formas diferentes, e cada uma dessas formas é incapaz de transmitir todas as propriedades do objeto em 3D, assim é que a descrição com uma única dimensão de tempo, na formulaçaõ padrão da física, é insuficiente para capturar diversas propriedades dos sitemas dinâmicos que permanecem misteriosos ou desconhecidos.
A adição de uma dimensão extra de tempo e uma dimensão extra de espaço, junto com um requisito de que todo o movimento no espaço estendido seja simétrico sob uma mudança de posição e momento em qualquer instante, reproduz todas as dinâmicas possíveis no espaço-tempo comum e lança luz sobre muitas correlações e simetrias ocultas que se verificam em nosso universo. As relações ocultas entre muitos sistemas dinâmicos são parentes próximas das relações entre as muitas sombras de um objeto 3D projetado em uma parede 2D. Neste caso, o objeto está em um espaço-tempo de 4 dimensões espaciais e 2 de tempo, enquanto que as sombras ficam em um espaço-tempo de 3 dimensões de espaço e 1 de tempo.
O movimento em 4+2 dimensões é realmente muito mais simétrico e simples do que os complexos movimentos das sombras em 3+1 dimensões.
Além da unificação geral da dinâmica descrita acima, o que mais esta adição de uma dimensão extra de espaço e uma de tempo (em adição a todas as dimensões extra de espaço previstas pela Teoria das Cordas) realiza que não possa ser conseguido sem elas? Bars diz que sua teoria explica a conservação CP nas interações fortes, sem a necessidade de uma nova partícula, o áxion, que não foi encontrado nas experiências. Também explica o fato de que as órbitas elípticas dos planetas permaneçam fixas (sem contar com as bem conhecidas pequenas precessões). Esse efeito de simetria “Runge-Lenz” permaneceu algo misterioso no estudo da mecânica celeste, mas, agora, poderia ser entendido com sendo devido à simetria das rotações na quarta dimensão espacial. Uma simetria similar, observada do espectro do Hidrogênio, também seria explicada por uma física com 2 dimensões de tempo, e, novamente, explicada como uma simetria de rotações nas dimensões extra de espaço e tempo.
Existem muitos outros exemplos semelhantes de simetrias ocultas no mundo macroscópico clássico, bem como no mundo quântico microscópico – argumenta Bars – que podem ser estudadas, pela primeira vez, com essa nova formulação de 2 tempos em física. Já houve tentativas para formular teorias com um segundo eixo de tempo, porém Bars diz que a maioria desses esforços ficaram comprometidos por problemas com a unitaridade (a necessidade de que a soma de todas as probabilidades de ocorrência não seja maior do que 1) e causalidade (manter o sentido da seta termodinâmica do tempo). Os teóricos da USC reformularam seu modelo para adaptá-lo à versão corrente de supersimetria do Modelo Padrão e esperam que suas idéias sejam testadas em simulações por computador e em experiências a serem realizadas.(Physical Review Letters, artigo em publicação. Ver também a página da web de Bars )
PRIMEIRA MEDIÇÃO DIRETA DAS FORÇAS DE EMPILHAMENTO DO DNA. O DNA é uma das mais importantes e estudadas moléculas que exsitem, entretanto somente agora uma equipe de cientistas, da Universidade de Duke, obteve sucesso na medição da força que liga os nucleotídeos em uma molécula de DNA de cadeia simples (single-stranded DNA = ssDNA), usando um microscópio de força atômica (atomic force microscope = AFM). Um DNA de cadeia dupla é caracterizado por duas forças principais — a força de empilhamento entre as unidades base ao longo da dupla hélice e a força de emparelhamento (emparelhamento (Watson-Crick) entre as unidades base opostas que formam os “degraus” da dupla hélice.
Medições da elasticidade do DNA, realizados na década de 1990 (ver PNU nº 312), foram feitos com DNA de cadeia dupla, onde é difícil separar os efeitos das forças de emparelhamento e de empilhamento.
Por isso, Piotr. E. Marszalek e seus colegas (Changhong Ke, Michael Humeniuk, e Hanna S-Gracz) se voltaram para o ssDNA. Eles montaram um ssDNA artificial constiuído somente de unidades base de Adenina, ligadas a um substrato de Ouro, e retiraram-no com uma ponta AFM. Com uma resolução de força da ordem de 1 picoNewton, a aparelhagem da Duke detectou um patamar na elasticidade (o da força de empilhamento), em cerca de 23 pN, o que era esperado, e um segundo patamar na casa de 113 pN. (Ke et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; uma publicação com a medição de forças em uma molécula de RNA, que achou um patamar para uma única força na casa de 20 pN, foi publicado em Keol et al., Physical Review Letters, 13 de abril de 2007)
CORREÇÕES: no Boletim 828, o ítem que fala dos cristais de Polônio, ficou distorcido por erros de digitação e transposição de palavras. Para ver a versão corrigida do texto, ver o website do PNU. [nota do tradutor: eu procurei o texto “novo”, lá na página do PNU e não encontrei nada digno de nota]
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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.
TEMPO E TEMPO DE NOVO. Os físicos do mundo aceitam a idéia de espaço-tempo, uma entidade métrica combinada que põe o tempo na mesma passada que as três dimensões espaciais visíveis. Algumas teorias adicionam dimensões espaciais extra para ajudar a assimilação de todas as forças físicas em um Modelo Unificado da realidade.
Mas, que tal adicionar uma dimensão extra ao tempo, também? Itzak Bars e Yueh-Cheng Kuo da Universidade do Sul da Califórnia, adicionam uma dimensão espacial extra também.
Bars explica esta proposta com uma comparação. Da mesma forma que a projeção de um objeto de 3 dimensões em uma parede de 2 dimensões pode ter várias formas diferentes, e cada uma dessas formas é incapaz de transmitir todas as propriedades do objeto em 3D, assim é que a descrição com uma única dimensão de tempo, na formulaçaõ padrão da física, é insuficiente para capturar diversas propriedades dos sitemas dinâmicos que permanecem misteriosos ou desconhecidos.
A adição de uma dimensão extra de tempo e uma dimensão extra de espaço, junto com um requisito de que todo o movimento no espaço estendido seja simétrico sob uma mudança de posição e momento em qualquer instante, reproduz todas as dinâmicas possíveis no espaço-tempo comum e lança luz sobre muitas correlações e simetrias ocultas que se verificam em nosso universo. As relações ocultas entre muitos sistemas dinâmicos são parentes próximas das relações entre as muitas sombras de um objeto 3D projetado em uma parede 2D. Neste caso, o objeto está em um espaço-tempo de 4 dimensões espaciais e 2 de tempo, enquanto que as sombras ficam em um espaço-tempo de 3 dimensões de espaço e 1 de tempo.
O movimento em 4+2 dimensões é realmente muito mais simétrico e simples do que os complexos movimentos das sombras em 3+1 dimensões.
Além da unificação geral da dinâmica descrita acima, o que mais esta adição de uma dimensão extra de espaço e uma de tempo (em adição a todas as dimensões extra de espaço previstas pela Teoria das Cordas) realiza que não possa ser conseguido sem elas? Bars diz que sua teoria explica a conservação CP nas interações fortes, sem a necessidade de uma nova partícula, o áxion, que não foi encontrado nas experiências. Também explica o fato de que as órbitas elípticas dos planetas permaneçam fixas (sem contar com as bem conhecidas pequenas precessões). Esse efeito de simetria “Runge-Lenz” permaneceu algo misterioso no estudo da mecânica celeste, mas, agora, poderia ser entendido com sendo devido à simetria das rotações na quarta dimensão espacial. Uma simetria similar, observada do espectro do Hidrogênio, também seria explicada por uma física com 2 dimensões de tempo, e, novamente, explicada como uma simetria de rotações nas dimensões extra de espaço e tempo.
Existem muitos outros exemplos semelhantes de simetrias ocultas no mundo macroscópico clássico, bem como no mundo quântico microscópico – argumenta Bars – que podem ser estudadas, pela primeira vez, com essa nova formulação de 2 tempos em física. Já houve tentativas para formular teorias com um segundo eixo de tempo, porém Bars diz que a maioria desses esforços ficaram comprometidos por problemas com a unitaridade (a necessidade de que a soma de todas as probabilidades de ocorrência não seja maior do que 1) e causalidade (manter o sentido da seta termodinâmica do tempo). Os teóricos da USC reformularam seu modelo para adaptá-lo à versão corrente de supersimetria do Modelo Padrão e esperam que suas idéias sejam testadas em simulações por computador e em experiências a serem realizadas.(Physical Review Letters, artigo em publicação. Ver também a página da web de Bars )
PRIMEIRA MEDIÇÃO DIRETA DAS FORÇAS DE EMPILHAMENTO DO DNA. O DNA é uma das mais importantes e estudadas moléculas que exsitem, entretanto somente agora uma equipe de cientistas, da Universidade de Duke, obteve sucesso na medição da força que liga os nucleotídeos em uma molécula de DNA de cadeia simples (single-stranded DNA = ssDNA), usando um microscópio de força atômica (atomic force microscope = AFM). Um DNA de cadeia dupla é caracterizado por duas forças principais — a força de empilhamento entre as unidades base ao longo da dupla hélice e a força de emparelhamento (emparelhamento (Watson-Crick) entre as unidades base opostas que formam os “degraus” da dupla hélice.
Medições da elasticidade do DNA, realizados na década de 1990 (ver PNU nº 312), foram feitos com DNA de cadeia dupla, onde é difícil separar os efeitos das forças de emparelhamento e de empilhamento.
Por isso, Piotr. E. Marszalek e seus colegas (Changhong Ke, Michael Humeniuk, e Hanna S-Gracz) se voltaram para o ssDNA. Eles montaram um ssDNA artificial constiuído somente de unidades base de Adenina, ligadas a um substrato de Ouro, e retiraram-no com uma ponta AFM. Com uma resolução de força da ordem de 1 picoNewton, a aparelhagem da Duke detectou um patamar na elasticidade (o da força de empilhamento), em cerca de 23 pN, o que era esperado, e um segundo patamar na casa de 113 pN. (Ke et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; uma publicação com a medição de forças em uma molécula de RNA, que achou um patamar para uma única força na casa de 20 pN, foi publicado em Keol et al., Physical Review Letters, 13 de abril de 2007)
CORREÇÕES: no Boletim 828, o ítem que fala dos cristais de Polônio, ficou distorcido por erros de digitação e transposição de palavras. Para ver a versão corrigida do texto, ver o website do PNU. [nota do tradutor: eu procurei o texto “novo”, lá na página do PNU e não encontrei nada digno de nota]
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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 828
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 828, de 13 de junho de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
A TRANSFORMAÇÃO DE CALOR EM ELETRICIDADE ATRAVÉS DO SOM, foi demonstrada pelo grupo da Universidade de Utah do físico Orest Symko. O grupo construiu dispositivos que podem criar eletricidade a partir do calor que, de outra forma seria desperdiçado em objetos tais como chips de computador. Os dispositivos podem, potencialmente, gerar eletricidade extra a partir do calor das torres de usinas de energia nuclear, ou retirar calor de dispositivos eletrônicos militares. No encontro da última semana da Sociedade de Acústica da América (Acoustical Society of America) em Salt Lake City, cinco estudantes de Symko demonstraram as últimas versões dos dispositivos que eles desenvolveram nos últimos anos. Os dispositivos primeiro convertem o calor em som e, então, ondas sonoras em eletricidade. Tipicamente, cada dispositivo é um cilindro do tamanho de uma palma de mão que contém uma pilha de materiais tais como pástico, ou metal, ou fibra de vidro.A aplicação de uma fonte de calor, tal como um maçarico, a uma extremidade da pilha, cria um movimento de ar que atravessa o tubo cilíndrico. Este ar quente e em movimento, cria uma onda de som no tubo, de maneira similar ao sopro de ar que produz o som em uma flauta. A nota, ou freqüência da onda de som depende das dimensões do tubo; os modelos atuais produzem sons audíveis, mas dispositivos menores podem produzir ultrassom. A onda de som, então, atinge um cristal piezoelétrico, um material comercialmente disponível que converte som em eletricidade quando as ondas de som exercem pressão sobre o cristal. Symko diz que uma faixa aproximada de 10 a 25% do calor acaba convertido em som, nas situações típics. Os cristais piezoelétricos convertem, então, cerca de 80 a 90% da energia sonora em energia elétrica. Symko espera que os dispositivos serão usados nas aplicações práticas dentro de dois anos e podem fornecer uma alternativa melhor do que células fotovoltáicas em algumas situações.(Sessão 5aPA no encontro; ver também o press release da Universidade de Utah em http://www.unews.utah.edu/p/?r=053007-1)
POLÔNIO É O ÚNICO ELEMENTO COM UMA ESTRUTURA CRISTALINA SIMPLES e um novo trabalho teórico explica porque é assim. Em uma peça sólida de Polônio, os átomos se alojam nos vértices de uma célula cúbica unitária e em nenhum outro lugar (ver figura em http://www.aip.org/png/2007/280.htm). Muitos outros materiais têm estruturas mais apinhadas. Por exemplo, em uma estrutura cúbica de centro na face, átomos (tais como Potássio, Sódio, Ferro e Tungstênio) se alojam nos vértices do cubo e no centro de cada face. Em estruturas cúbicas de centro no corpo, os átomos (tais como Cobre, Ouro, Níquel e Irídio) se alojam nos vértices e no centro do próprio cubo. Somente o Polônio tem a estrutura cúbica simples (ver figura em www.aip.org/png).
Uma razão para tornar o estudo do Po tão difícil é que ele é altamente radioativo e ejeta produtos de decaimento; em verdade, o Polônio tem mais isótopos, 36, do que qualquer outro elemento.Os físicos da Academia de Ciências na República Tcheca produziram, agora, a primeira explicação teórica detalhada para a singular estrutura do cristal de Polônio: ela é resultado do complicado conjunto de estados de energia orbitais dos elétrons e seus estados de energia de spin. Estas combinações de spin-orbital ficam apenas mais complicadas com a intervenção dos efeitos relativísticos que se tornam importantes para átomos pesados, assim como o Polônio (elemento 84). Especificamente, eles identificaram o, assim chamado, termo-massa-velocidade (que descreve o aumento relativístico na massa de elétrons que se movem em velocidades comparáveis à da luz) como a causa da estrutura cúbica simples do Polônio.
Uma outra esquisitice do Polônio: sua anisotropia elástica é maior do que a de qualquer outro sólido. Isto é, é cerca de 10 vezes mais fácil deformar um cristal de Po na direção da diagonal, nas células cúbicas consolidadas, do que deformar o cristal em uma direção perpendicular a qualquer uma das faces do cubo. De acordo com Dominik Legut, esta propriedade é resultado direto da estrutura cúbica simples do Polônio. O Polônio é um elemento perigoso que aparece no ar e no solo, e em plantas tais como tabaco, chá e cogumelos. (Legut et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; texto disponível em Physics News Select)
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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.
A TRANSFORMAÇÃO DE CALOR EM ELETRICIDADE ATRAVÉS DO SOM, foi demonstrada pelo grupo da Universidade de Utah do físico Orest Symko. O grupo construiu dispositivos que podem criar eletricidade a partir do calor que, de outra forma seria desperdiçado em objetos tais como chips de computador. Os dispositivos podem, potencialmente, gerar eletricidade extra a partir do calor das torres de usinas de energia nuclear, ou retirar calor de dispositivos eletrônicos militares. No encontro da última semana da Sociedade de Acústica da América (Acoustical Society of America) em Salt Lake City, cinco estudantes de Symko demonstraram as últimas versões dos dispositivos que eles desenvolveram nos últimos anos. Os dispositivos primeiro convertem o calor em som e, então, ondas sonoras em eletricidade. Tipicamente, cada dispositivo é um cilindro do tamanho de uma palma de mão que contém uma pilha de materiais tais como pástico, ou metal, ou fibra de vidro.A aplicação de uma fonte de calor, tal como um maçarico, a uma extremidade da pilha, cria um movimento de ar que atravessa o tubo cilíndrico. Este ar quente e em movimento, cria uma onda de som no tubo, de maneira similar ao sopro de ar que produz o som em uma flauta. A nota, ou freqüência da onda de som depende das dimensões do tubo; os modelos atuais produzem sons audíveis, mas dispositivos menores podem produzir ultrassom. A onda de som, então, atinge um cristal piezoelétrico, um material comercialmente disponível que converte som em eletricidade quando as ondas de som exercem pressão sobre o cristal. Symko diz que uma faixa aproximada de 10 a 25% do calor acaba convertido em som, nas situações típics. Os cristais piezoelétricos convertem, então, cerca de 80 a 90% da energia sonora em energia elétrica. Symko espera que os dispositivos serão usados nas aplicações práticas dentro de dois anos e podem fornecer uma alternativa melhor do que células fotovoltáicas em algumas situações.(Sessão 5aPA no encontro; ver também o press release da Universidade de Utah em http://www.unews.utah.edu/p/?r=053007-1)
POLÔNIO É O ÚNICO ELEMENTO COM UMA ESTRUTURA CRISTALINA SIMPLES e um novo trabalho teórico explica porque é assim. Em uma peça sólida de Polônio, os átomos se alojam nos vértices de uma célula cúbica unitária e em nenhum outro lugar (ver figura em http://www.aip.org/png/2007/280.htm). Muitos outros materiais têm estruturas mais apinhadas. Por exemplo, em uma estrutura cúbica de centro na face, átomos (tais como Potássio, Sódio, Ferro e Tungstênio) se alojam nos vértices do cubo e no centro de cada face. Em estruturas cúbicas de centro no corpo, os átomos (tais como Cobre, Ouro, Níquel e Irídio) se alojam nos vértices e no centro do próprio cubo. Somente o Polônio tem a estrutura cúbica simples (ver figura em www.aip.org/png).
Uma razão para tornar o estudo do Po tão difícil é que ele é altamente radioativo e ejeta produtos de decaimento; em verdade, o Polônio tem mais isótopos, 36, do que qualquer outro elemento.Os físicos da Academia de Ciências na República Tcheca produziram, agora, a primeira explicação teórica detalhada para a singular estrutura do cristal de Polônio: ela é resultado do complicado conjunto de estados de energia orbitais dos elétrons e seus estados de energia de spin. Estas combinações de spin-orbital ficam apenas mais complicadas com a intervenção dos efeitos relativísticos que se tornam importantes para átomos pesados, assim como o Polônio (elemento 84). Especificamente, eles identificaram o, assim chamado, termo-massa-velocidade (que descreve o aumento relativístico na massa de elétrons que se movem em velocidades comparáveis à da luz) como a causa da estrutura cúbica simples do Polônio.
Uma outra esquisitice do Polônio: sua anisotropia elástica é maior do que a de qualquer outro sólido. Isto é, é cerca de 10 vezes mais fácil deformar um cristal de Po na direção da diagonal, nas células cúbicas consolidadas, do que deformar o cristal em uma direção perpendicular a qualquer uma das faces do cubo. De acordo com Dominik Legut, esta propriedade é resultado direto da estrutura cúbica simples do Polônio. O Polônio é um elemento perigoso que aparece no ar e no solo, e em plantas tais como tabaco, chá e cogumelos. (Legut et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; texto disponível em Physics News Select)
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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 827
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 827, de 6 de junho de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
O COMPORTAMENTO UNIVERSAL ENTRE FÉRMIONS QUE INTERAGEM PELA FORÇA FORTE, no qual uma única equação descreve a energia e a entropia de gases fermiônicos ultra resfriados, foi descoberto pelos teóricos do Centro de Óptica Quanto-atômica da Univesidade de Queensland, Austrália, e da Universidade Renmin de Beijing, China. O trabalho fornece a primeira comparação de diferentes férmions interagindo por força forte — ou seja, partículas com spin fracionário — que são os tijolos que compõem a matéria. Experiências, em locais tais como JILA, Rice e Duke, todos exploram as intrações de gases fermiônicos ultra resfriados (tais como Potássio-40 e Lítio-6). O objetivo principal das experiências é entender melhor as interações entre férmions em supercondutores de alta temperatura e outros sistemas complexos, tais como as supernovas. Hu, Drummond e Liu postulam o conceito de um “regime termodinâmico universal”, que diz que, quando a força entre dois férmions for forte o suficiente, toda a espécie dos férmions deve se comportar essencialmente da mesma maneira. Isto deveria ser verdade, sem que importassem coisas como suas massas, densidades ou detalhes das interações. Existe uma restrição: as forças têm que operar em um curto alcance em comparação com a distância entre as partículas. Em comparação, a maior parte dos sistemas de muitos corpos (tais como moléculas em um volume de água) são muito complicados e necessitam que diversas teorias sejam empregadas para cada tipo específico de átomo ou partícula, usualmente empregando uma enorme e complexa nova simulação em computador para cada caso. A poderosa idéia por trás da universalidade nesta nova teoria é que, enquanto os físicos esperam que férmions livres, não interagentes, sejam muito simples, agora se acredita que um comportamento universal e simples possa também ocorrer para interações de grande força, também.
Este quadro geral de universalidade está recebendo rapidamente a aceitação geral, dizem os pesquisadores. Ele pode ser potencialmente aplicado à compreensão da matéria feita de quarks (tal como prótons). Visualizações do que acontece no interior de estrelas de nêutrons serão possíveis, se a teoria for ainda mais desenvolvida, de forma a levar em conta os movimentos relativísticos dos férmions nas estrelas. É possível que o trabalho possa auxiliar a compreensão de supercondutores de alta temperatura, mas as complexidades adicionais desses sistemas devem ser fatorados para uma compreensão total dos mesmos (Hu, Drummond e Liu, Nature Physics, junho de 2007).
TRANSPARÊNCIA A RAIOS-X. Um processo para obter transparência eletromagneticamente induzida (electromagnetically induced transparency = EIT) para Raios-X foi descoberto. Normalmente, um gás de átomos vai absorver a luz a uma certa freqüência, se tal freqüência corresponder à energia necessária para preencher o espaço entre dois níveis quânticos nos átomos do gás. No entanto, se existir um terceiro nível quântico, pode ser possível estabelecer o fenômeno quântico chamado de “dressed states”. Se devidamente sintonizados, os caminhos de transição do nível 1 ao “dressed state” vão se interferir destrutivamente. Depois disso, em uma estreita faixa de freqüências, a absorção de um feixe de sondagem é suprimido na freqüência correspondente à transição do nível 1 para o nível 2. Acontece, simplesmente, que esta transparência seletiva faz com que o índice de refração varie rapidamente nas proximidades desta freqüência, um desdobramento que tem sido explorado na diminuição da velocidade de pulsos de luz óptica. Levar todo esse trabalho até as freqüências dos Raios-X tem sido difícil, uma vez que estes níveis de energia são largos, correspondendo a vagas de vida muito curta nas camadas internas dos envoltórios eletrônicos alojados em átomos algo grandes; em átomos de Neônio, por exemplo, a duração da vida é de 2 femtossegundos. Os teóricos calcularam que, para fazer a EIT funcionar para Raios-X, seria necessário um feixe de bombeamentomuito poderoso (1012W/cm²). Um novo estudo do problema, realizado por Christian Buth, Robin Santra e Linda Young, no Laboratório Nacional Argonne, mostra que um feixe tão poderoso não destruiria, necessariamente, a fragil troika de estados necessária para o funcionamento da EIT. Santra diz que a transparência induzida para Raios-X ajudaria na formatação de pulsos de Raios-X em instalações de Raios-X pendentes, onde se visa obter imagens de biomoléculas e moléculas. Testes do novo esquema de transparência aos Raios-X pode ser feita, em breve, na Berkeley Advanced Light Source e no Argonne Advanced Photon Source. (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 COMPORTAMENTO UNIVERSAL ENTRE FÉRMIONS QUE INTERAGEM PELA FORÇA FORTE, no qual uma única equação descreve a energia e a entropia de gases fermiônicos ultra resfriados, foi descoberto pelos teóricos do Centro de Óptica Quanto-atômica da Univesidade de Queensland, Austrália, e da Universidade Renmin de Beijing, China. O trabalho fornece a primeira comparação de diferentes férmions interagindo por força forte — ou seja, partículas com spin fracionário — que são os tijolos que compõem a matéria. Experiências, em locais tais como JILA, Rice e Duke, todos exploram as intrações de gases fermiônicos ultra resfriados (tais como Potássio-40 e Lítio-6). O objetivo principal das experiências é entender melhor as interações entre férmions em supercondutores de alta temperatura e outros sistemas complexos, tais como as supernovas. Hu, Drummond e Liu postulam o conceito de um “regime termodinâmico universal”, que diz que, quando a força entre dois férmions for forte o suficiente, toda a espécie dos férmions deve se comportar essencialmente da mesma maneira. Isto deveria ser verdade, sem que importassem coisas como suas massas, densidades ou detalhes das interações. Existe uma restrição: as forças têm que operar em um curto alcance em comparação com a distância entre as partículas. Em comparação, a maior parte dos sistemas de muitos corpos (tais como moléculas em um volume de água) são muito complicados e necessitam que diversas teorias sejam empregadas para cada tipo específico de átomo ou partícula, usualmente empregando uma enorme e complexa nova simulação em computador para cada caso. A poderosa idéia por trás da universalidade nesta nova teoria é que, enquanto os físicos esperam que férmions livres, não interagentes, sejam muito simples, agora se acredita que um comportamento universal e simples possa também ocorrer para interações de grande força, também.
Este quadro geral de universalidade está recebendo rapidamente a aceitação geral, dizem os pesquisadores. Ele pode ser potencialmente aplicado à compreensão da matéria feita de quarks (tal como prótons). Visualizações do que acontece no interior de estrelas de nêutrons serão possíveis, se a teoria for ainda mais desenvolvida, de forma a levar em conta os movimentos relativísticos dos férmions nas estrelas. É possível que o trabalho possa auxiliar a compreensão de supercondutores de alta temperatura, mas as complexidades adicionais desses sistemas devem ser fatorados para uma compreensão total dos mesmos (Hu, Drummond e Liu, Nature Physics, junho de 2007).
TRANSPARÊNCIA A RAIOS-X. Um processo para obter transparência eletromagneticamente induzida (electromagnetically induced transparency = EIT) para Raios-X foi descoberto. Normalmente, um gás de átomos vai absorver a luz a uma certa freqüência, se tal freqüência corresponder à energia necessária para preencher o espaço entre dois níveis quânticos nos átomos do gás. No entanto, se existir um terceiro nível quântico, pode ser possível estabelecer o fenômeno quântico chamado de “dressed states”. Se devidamente sintonizados, os caminhos de transição do nível 1 ao “dressed state” vão se interferir destrutivamente. Depois disso, em uma estreita faixa de freqüências, a absorção de um feixe de sondagem é suprimido na freqüência correspondente à transição do nível 1 para o nível 2. Acontece, simplesmente, que esta transparência seletiva faz com que o índice de refração varie rapidamente nas proximidades desta freqüência, um desdobramento que tem sido explorado na diminuição da velocidade de pulsos de luz óptica. Levar todo esse trabalho até as freqüências dos Raios-X tem sido difícil, uma vez que estes níveis de energia são largos, correspondendo a vagas de vida muito curta nas camadas internas dos envoltórios eletrônicos alojados em átomos algo grandes; em átomos de Neônio, por exemplo, a duração da vida é de 2 femtossegundos. Os teóricos calcularam que, para fazer a EIT funcionar para Raios-X, seria necessário um feixe de bombeamentomuito poderoso (1012W/cm²). Um novo estudo do problema, realizado por Christian Buth, Robin Santra e Linda Young, no Laboratório Nacional Argonne, mostra que um feixe tão poderoso não destruiria, necessariamente, a fragil troika de estados necessária para o funcionamento da EIT. Santra diz que a transparência induzida para Raios-X ajudaria na formatação de pulsos de Raios-X em instalações de Raios-X pendentes, onde se visa obter imagens de biomoléculas e moléculas. Testes do novo esquema de transparência aos Raios-X pode ser feita, em breve, na Berkeley Advanced Light Source e no Argonne Advanced Photon Source. (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 826
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 826, de 30 de maio de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
ACELERADOR MICROFLUÍDICO. A microfluídica é a ciência de realizar processos químicos em um chip de processamento, cujos canais são tipicamente da largura de milímetros ou mícrons. Em um espaço tão restrito, a viscosidade se torna alta e o fluido pode desacelerar muito, limitando, assim, o tipo de mistura ou teste que pode ser realizado. Entretanto, os físicos na Universidade de Twente, na Holanda, usam pequenas bolhas explosivas para acelerar as coisas. As bolhas são produzidas atirando um laser no fluido (Ver a animação aqui). A luz faz com que um pequeno volume do fluido acima chegue à temperatura de ebulição, causando a explosão local de uma bolha, o que acelera o fluido adjacente ao longo do canal, agora a velocidades de até 20 m/seg, vinte vezes mais rápido (e com a possibilidade de alcançar um novo fator de 10) do que o fluido normalmente fluiria sem a bolha. (Os mesmos pesquisadores produziram sonoluminescência da mesma maneira). Uma vantagem extra em usar luz laser de posicionamento flexível é que, para chips de processamento microfluídicos transparentes, o bombeamento do fluido pode ser obtido sem conexões externas ao chip.
Além de serem os primeiros a aplicar esta técnica de cavitação para acelerar os fluidos em um chip, os cientistas de Twente são os primeiros a obter a visualização do fluxo a taxas de milhões de quadros por segundo em uma escala de tamanho de 100 mícrons. O líder do grupo de Twente, Claus-Dieter Ohl, diz que ele e seus colegas estão empregando, atualmente, a técnica de aceleração por bolhas para melhorar a mistura em várias reações enzimáticas e na produção de pequenos poros em membranas (Zwaan et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)
AQUEÇA O MUNDO E ENCURTE O DIA. O aquecimento global deve fazer com que os níveis dos oceanos se eleve e, dessa forma, mudar as águas de áreas atualmente profundas para as plataformas continentais mais rasas, inclusive com uma transferência de massa d’água do hemisfério Sul para o hemisfério Norte. Isto, por sua vez, vai trazer este tanto de água para perto do eixo de rotação da Terra e isso — tal como uma patinadora artística aumenta sua velocidade de rotação encolhendo os braços — vai encurtar o período do dia. Não muito, entretanto. De acordo com Felix Landerer, Johann Jungclaus e Jochem Marotzke, cientistas do Instituto Max Planck de Meteorologia em Hamburgo, o dia deve ser encurtado em 0,12 milissegundos nos próximos dois séculos (Recente publicação da Geophysical Review Letters.)
OUVINDO O RUÍDO DOS MÚSCULOS. Músculos fazem ruído. Por exemplo, você pode ouvir o som do masséter — um músculo das mandíbulas usado para mastigar comida — descansando sua cabeça (com a orelha para baixo) na palma de sua mão. O ruío baixo vem do encurtamento dos filamentos de actomosina nas fibras musculares. O ruído dos músculos pode ser medido com o uso de vários sensores, tais como microfones e até de acelerômetros montados na pele. Os cientistas no Instituto Scripps de Oceanografia escutam os ruídos dos músculos para detectar o enrijecimento muscular, o que, por sua vez, pode fornecer informações sobre doenças neuromusculares, tais como distrofia muscular. O enrijecimento muscular era medido usando fontes externas de radiação (tais como um pistão vibratório). Mas os pesquisadores de Scripps usam um processo chamado de elastografia passiva, uma ténica de baixo custo, in-vivo, e não-invasiva, na qual arranjos de sensores de superfície seguem a passagem das ondas vibratórias ao longo das fibras musculares. Os novos resultados serão apresentados por Karim Sabra no encontro da Sociedade Americana de Acústica (Acoustical Society of America =ASA), a ser realizada de 4 a 8 de junho em Salt Lake City. Por falar nisso, os cientistas do Scripps estavam originalmente interessados em efeitos de ruídos submarinos e somente depois adaptaram seu trabalho aos ruídos musculares (publicação ASA 2pUW9; website em http://www.acoustics.org/press)
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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.
ACELERADOR MICROFLUÍDICO. A microfluídica é a ciência de realizar processos químicos em um chip de processamento, cujos canais são tipicamente da largura de milímetros ou mícrons. Em um espaço tão restrito, a viscosidade se torna alta e o fluido pode desacelerar muito, limitando, assim, o tipo de mistura ou teste que pode ser realizado. Entretanto, os físicos na Universidade de Twente, na Holanda, usam pequenas bolhas explosivas para acelerar as coisas. As bolhas são produzidas atirando um laser no fluido (Ver a animação aqui). A luz faz com que um pequeno volume do fluido acima chegue à temperatura de ebulição, causando a explosão local de uma bolha, o que acelera o fluido adjacente ao longo do canal, agora a velocidades de até 20 m/seg, vinte vezes mais rápido (e com a possibilidade de alcançar um novo fator de 10) do que o fluido normalmente fluiria sem a bolha. (Os mesmos pesquisadores produziram sonoluminescência da mesma maneira). Uma vantagem extra em usar luz laser de posicionamento flexível é que, para chips de processamento microfluídicos transparentes, o bombeamento do fluido pode ser obtido sem conexões externas ao chip.
Além de serem os primeiros a aplicar esta técnica de cavitação para acelerar os fluidos em um chip, os cientistas de Twente são os primeiros a obter a visualização do fluxo a taxas de milhões de quadros por segundo em uma escala de tamanho de 100 mícrons. O líder do grupo de Twente, Claus-Dieter Ohl, diz que ele e seus colegas estão empregando, atualmente, a técnica de aceleração por bolhas para melhorar a mistura em várias reações enzimáticas e na produção de pequenos poros em membranas (Zwaan et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)
AQUEÇA O MUNDO E ENCURTE O DIA. O aquecimento global deve fazer com que os níveis dos oceanos se eleve e, dessa forma, mudar as águas de áreas atualmente profundas para as plataformas continentais mais rasas, inclusive com uma transferência de massa d’água do hemisfério Sul para o hemisfério Norte. Isto, por sua vez, vai trazer este tanto de água para perto do eixo de rotação da Terra e isso — tal como uma patinadora artística aumenta sua velocidade de rotação encolhendo os braços — vai encurtar o período do dia. Não muito, entretanto. De acordo com Felix Landerer, Johann Jungclaus e Jochem Marotzke, cientistas do Instituto Max Planck de Meteorologia em Hamburgo, o dia deve ser encurtado em 0,12 milissegundos nos próximos dois séculos (Recente publicação da Geophysical Review Letters.)
OUVINDO O RUÍDO DOS MÚSCULOS. Músculos fazem ruído. Por exemplo, você pode ouvir o som do masséter — um músculo das mandíbulas usado para mastigar comida — descansando sua cabeça (com a orelha para baixo) na palma de sua mão. O ruío baixo vem do encurtamento dos filamentos de actomosina nas fibras musculares. O ruído dos músculos pode ser medido com o uso de vários sensores, tais como microfones e até de acelerômetros montados na pele. Os cientistas no Instituto Scripps de Oceanografia escutam os ruídos dos músculos para detectar o enrijecimento muscular, o que, por sua vez, pode fornecer informações sobre doenças neuromusculares, tais como distrofia muscular. O enrijecimento muscular era medido usando fontes externas de radiação (tais como um pistão vibratório). Mas os pesquisadores de Scripps usam um processo chamado de elastografia passiva, uma ténica de baixo custo, in-vivo, e não-invasiva, na qual arranjos de sensores de superfície seguem a passagem das ondas vibratórias ao longo das fibras musculares. Os novos resultados serão apresentados por Karim Sabra no encontro da Sociedade Americana de Acústica (Acoustical Society of America =ASA), a ser realizada de 4 a 8 de junho em Salt Lake City. Por falar nisso, os cientistas do Scripps estavam originalmente interessados em efeitos de ruídos submarinos e somente depois adaptaram seu trabalho aos ruídos musculares (publicação ASA 2pUW9; website em http://www.acoustics.org/press)
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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 825
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 825, de 23 de maio de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
SON ET LUMIÈRE, que, em francês, significa “som e luz” é o nome para shows populares nos quais figuras são projetadas nas paredes de prédios famosos (na França e em outros países) acompanhados de estórias difundidas por alto-falantes. Agora, cientistas esperam fazer um show de som-e-luz em fibras com a intenção de produzir, não entretenimento, mas chaves ópticas de alta sensibilidade, ou o dispositivo para transportar bits em futuros computadores totalmente ópticos. O novo esquema, em desenvolvimento por cientistas nas Universidades Ben Gurion e Tel Aviv, usa ondas de som para frear a luz, quase a parando, sob condições (ordinariamente, materiais à temperatura ambiente) mais praticáveis do que as outras experiências de luz lenta.
Richard Tasgal e seus colegas usam como meio uma, assim chamada, fibra de gradeamento Bragg; o núcleo sensível ao UV é exposto, através de uma máscara, a luz ultravioleta. Este tratamento modifica o núcleo de sílica saturada com Germânio da fibra, de maneira periódica ao longo de seu comprimento, de forma que o índice de refração varia periodicamente. A luz que é enviada por meio de tal fibra, e encontra um índice de refração que muda regularmente, vai se refletir várias vezes, não só nas extremidades, mas ao longo de toda a fibra. Uma fibra com esta condição é mencionada, algumas vezes, como “espelho distribuído”. Se, além disso, o feixe de luz for intenso e o material da fibra possuir uma resposta não-linear à luz, o efeito geral das pequenas ondas de luz, se propagando para a frente e para trás, pode ser um pulso de luz se deslocando em velocidades muito menores do que a velocidade da luz no vácuo.
É aqui que a parte do som entra. Uma luz muito intensa pode causar uma pequena deformação na densidade da fibra e isto pode criar ondas de som. Este processo é intensificado quando o pulso de luz viaja próximo à velocidade do som (cerca de 5 km/s) no material, e o trabalho recente demonstra que isso pode ser conseguido. Mas a intensificação pode ser conseguida de ambas as maneiras. Uma onda de som passante pode alterar muito levemente o índice de refração do material e isto, por sua vez, pode resultar em um encurtamento e frenagem de um pulso de luz passante — neste caso, chamados de sólitons opto-acústicos. Tagal diz que ele e seus colegas são os primeiros a reconhecer o potencial das ondas de som em frear e processar pulsos de luz desta forma. A primeira grande dificuldade para implementar o esquema todo é fazer com que os pulsos de luz entrem e fiquem na fibra Bragg, em primeiro lugar, já que a fibra parece inicialmente somente um longo espelho. Isto pode ser conseguido pela gradual intensificação da força do gradeamento ao longo da fibra. (Tasgal, Band, Malomed, Physical Review Letters, artigo em publicação)
CATALIZAÇÃO NA QUÍMICA NUCLEAR PRIMORDIAL. Uma das principais previsões do Modelo Padrão do Big Bang é a criação de núcleos leves — Hidrogênio pesado (Deutério); Hélio-3 e 4, e lítio-6 e 7, nos minutos e horas que seguiram ao próprio Big Bang. Compreender a nucleossíntese do Big Bang (big bang nucleosynthesis = BBN) é importante, uma vez que corresponde à época mais primeva do universo primordial para a qual a teoria e a observação podem ser comparados entre si (a criação do primeiro núcleo estável vem muito antes da criação do primeiro átomo estável). A concordância entre as previsões e observações tem sido bastante boa até agora, com as previsões sendo mais acuradas nos recentes anos pelo mapeamento de alta precisão do fundo cósmico de microondas. Além disso, a medição da abundância dos elementos pode ser usada para procurar por fenômenos além da física conhecida. Realmente, alguns estudos de abundância cósmica já estabeleceram limites no número de partículas leves adicionais e, mais recentemente, na natureza das hipotéticas dimensões extra-espaciais. Mas um quebra-cabeças remanescente é a quantidade de Lítio primordial; tanto o Li-6, como o Li-7 são inesperadamente abundantes em estrelas pobres em metais (aquelas com muito poucos elementos mais pesados). Por exemplo, um nível muito além do esperado de Li-6 pode apontar para uma origem primordial (isto é, não criado nos núcleos estelares ou supernovas), caso no qual o modelo de BBN teria que ser revisado.
Maxim Pospelov do Perimeter Institute for Theoretical Physics, em Waterloo, Ontario, e da Universidade de Victoria, British Columbia, sugere que esta anomalia pode ser explicada se a nucleossíntese primeva fosse auxiliada — catalizada — pela presença de partículas pesadas carregadas, que são muito comuns em vários modelos de física de partículas. De fato, tais patículas são sugeridas nas teorias de supersimetria (conhecida como SUSY). No cenário SUSY cada partícula férmion (com spin fracionário), tal como quarks, teria sua contraparte bóson e cada bóson (spin inteiro) conhecido teria sua contraparte férmion. Pospelov argumenta que partículas SUSY carregadas, com vida longa o suficiente (mais do que mil segundos) que tivessem sobrevivido na era da BBN, se ligariam a núcleos leves e aumentariam (com um fator grande como 108) a formação de núcleos mais pesados, antes da própria partícula SUSY decair. Pospelov diz que sua teoria pode ser verifiável no Grande Colisor de Hadrons (Large Hadron Collider = LHC) atualmente em fase de construção em Genebra. (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.
SON ET LUMIÈRE, que, em francês, significa “som e luz” é o nome para shows populares nos quais figuras são projetadas nas paredes de prédios famosos (na França e em outros países) acompanhados de estórias difundidas por alto-falantes. Agora, cientistas esperam fazer um show de som-e-luz em fibras com a intenção de produzir, não entretenimento, mas chaves ópticas de alta sensibilidade, ou o dispositivo para transportar bits em futuros computadores totalmente ópticos. O novo esquema, em desenvolvimento por cientistas nas Universidades Ben Gurion e Tel Aviv, usa ondas de som para frear a luz, quase a parando, sob condições (ordinariamente, materiais à temperatura ambiente) mais praticáveis do que as outras experiências de luz lenta.
Richard Tasgal e seus colegas usam como meio uma, assim chamada, fibra de gradeamento Bragg; o núcleo sensível ao UV é exposto, através de uma máscara, a luz ultravioleta. Este tratamento modifica o núcleo de sílica saturada com Germânio da fibra, de maneira periódica ao longo de seu comprimento, de forma que o índice de refração varia periodicamente. A luz que é enviada por meio de tal fibra, e encontra um índice de refração que muda regularmente, vai se refletir várias vezes, não só nas extremidades, mas ao longo de toda a fibra. Uma fibra com esta condição é mencionada, algumas vezes, como “espelho distribuído”. Se, além disso, o feixe de luz for intenso e o material da fibra possuir uma resposta não-linear à luz, o efeito geral das pequenas ondas de luz, se propagando para a frente e para trás, pode ser um pulso de luz se deslocando em velocidades muito menores do que a velocidade da luz no vácuo.
É aqui que a parte do som entra. Uma luz muito intensa pode causar uma pequena deformação na densidade da fibra e isto pode criar ondas de som. Este processo é intensificado quando o pulso de luz viaja próximo à velocidade do som (cerca de 5 km/s) no material, e o trabalho recente demonstra que isso pode ser conseguido. Mas a intensificação pode ser conseguida de ambas as maneiras. Uma onda de som passante pode alterar muito levemente o índice de refração do material e isto, por sua vez, pode resultar em um encurtamento e frenagem de um pulso de luz passante — neste caso, chamados de sólitons opto-acústicos. Tagal diz que ele e seus colegas são os primeiros a reconhecer o potencial das ondas de som em frear e processar pulsos de luz desta forma. A primeira grande dificuldade para implementar o esquema todo é fazer com que os pulsos de luz entrem e fiquem na fibra Bragg, em primeiro lugar, já que a fibra parece inicialmente somente um longo espelho. Isto pode ser conseguido pela gradual intensificação da força do gradeamento ao longo da fibra. (Tasgal, Band, Malomed, Physical Review Letters, artigo em publicação)
CATALIZAÇÃO NA QUÍMICA NUCLEAR PRIMORDIAL. Uma das principais previsões do Modelo Padrão do Big Bang é a criação de núcleos leves — Hidrogênio pesado (Deutério); Hélio-3 e 4, e lítio-6 e 7, nos minutos e horas que seguiram ao próprio Big Bang. Compreender a nucleossíntese do Big Bang (big bang nucleosynthesis = BBN) é importante, uma vez que corresponde à época mais primeva do universo primordial para a qual a teoria e a observação podem ser comparados entre si (a criação do primeiro núcleo estável vem muito antes da criação do primeiro átomo estável). A concordância entre as previsões e observações tem sido bastante boa até agora, com as previsões sendo mais acuradas nos recentes anos pelo mapeamento de alta precisão do fundo cósmico de microondas. Além disso, a medição da abundância dos elementos pode ser usada para procurar por fenômenos além da física conhecida. Realmente, alguns estudos de abundância cósmica já estabeleceram limites no número de partículas leves adicionais e, mais recentemente, na natureza das hipotéticas dimensões extra-espaciais. Mas um quebra-cabeças remanescente é a quantidade de Lítio primordial; tanto o Li-6, como o Li-7 são inesperadamente abundantes em estrelas pobres em metais (aquelas com muito poucos elementos mais pesados). Por exemplo, um nível muito além do esperado de Li-6 pode apontar para uma origem primordial (isto é, não criado nos núcleos estelares ou supernovas), caso no qual o modelo de BBN teria que ser revisado.
Maxim Pospelov do Perimeter Institute for Theoretical Physics, em Waterloo, Ontario, e da Universidade de Victoria, British Columbia, sugere que esta anomalia pode ser explicada se a nucleossíntese primeva fosse auxiliada — catalizada — pela presença de partículas pesadas carregadas, que são muito comuns em vários modelos de física de partículas. De fato, tais patículas são sugeridas nas teorias de supersimetria (conhecida como SUSY). No cenário SUSY cada partícula férmion (com spin fracionário), tal como quarks, teria sua contraparte bóson e cada bóson (spin inteiro) conhecido teria sua contraparte férmion. Pospelov argumenta que partículas SUSY carregadas, com vida longa o suficiente (mais do que mil segundos) que tivessem sobrevivido na era da BBN, se ligariam a núcleos leves e aumentariam (com um fator grande como 108) a formação de núcleos mais pesados, antes da própria partícula SUSY decair. Pospelov diz que sua teoria pode ser verifiável no Grande Colisor de Hadrons (Large Hadron Collider = LHC) atualmente em fase de construção em Genebra. (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.
