Physics News Update nº 815
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 815, de 16 de março de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
A FÍSICA E O PROGRESSO. Por que fazer ciência? Para aprender mais acerca do universo e melhorar as condições materiais e intelectuais das pessoas. O recentemente encerrado encorntro da Sociedade Americana de Física (APS), em março, foi um grande palco para a exposição de novas idéias fundamentais em física e, também, para mostrar como essas idéias podem ser conduzidas a produzir benefícios comerciais práticos. Aqui vão três exemplos:
1. Metamateriais. A arquitetura desses materiais usinados em nanoescala, feitos de pequeninos componentes na forma de anéis, faixas e hastes, serve para aumentar a interação magnética entre a luz e a matéria. Isso leva o material a ter um índice negativo de refração e, conseqüentemente, várias novas propriedades ópticas. Uma meta prática da pesquisa de óptica de índice negativo é a “superlente” (“superlensing”), um processo no qual um fino painel plano de metamaterial seria capaz de obter uma imagem de um objeto com uma resolução espacial melhor do que o comprimento de onda da luz incidente. Desde que os metamateriais foram obtidos em laboratório pela primeira vez para luz na faixa das microondas, os físicos têm procurado o comportamento de índice negativo para comprimentos de onda cada vez mais curtos. Para conseguir uma condição de índice negativo, a permissividade elétrica do material (uma medida da resposta do material a um campo elétrico aplicado) tem que ser negativa e, em alguns casos, sua permeabilidade magnética (uma medida da resposta do material a um campo magnético aplicado). [Para maiores informações sobre esses parâmetros e os primeiros relatos sobre metamateriais ver http://www.aip.org/pnu/2000/split/pnu476-1.htm]. No encontro da semana passada da APS Vladmir Shalaev (Universidade Purdue) relatou um material de índice negativo que funciona no comprimento de onda de 770 nm (no final do espectro de luz visivel), o comprimento de onda mais curto jamais observado para um material singelamente-negativo (permissividade negativa) e que o mesmo material (mas com uma diferente polarização da luz) funciona em um comprimento de onda de 815 nm, o comprimento de onda mais curto jamais observado para um material duplamente-negativo (permissividade e permeabilidade ambas negativas). Ver o artigo de Shalaev em Nature Photonics, janeiro de 2007.
2. Grafeno, essencialmente folhas de Carbono com um átomo de espessura, apresentados, no ano passado, por apenas uns poucos grupos; agora são dúzias. As razões para isto são as propriedades mecânicas e elétricas adaptáveis do Grafeno e o comportamento extremamente pouco usual de elétrons que se movem em um ambiente de Grafeno: pode-se aumentar a energia do elétron, mas não se pode aumentar sua velocidade. É como se os elétrons estivessem agindo como ondas luminosas de baixa velocidade. Pablo Jarillo-Herrero (Universidade de Columbia) relatou os mais recentes desenvolvimentos nessa área que avança rapidamente; a resistividade do material muda de acordo com a espessura das faixas, o que significa que as propriedades semicondutoras do Grafeno podem ser modeladas para se ajustarem a cada aplicação. Ele igualmente apresentou um sumário dos recentes progressos neste campo, inclusive a observação de transistores supercondutivos de Grafeno (Delft), folhas de Grafeno levitantes, um Efeito Hall a temperatura ambiente e transistores de elétron-singelo de Grafeno, funcionando a temperatura ambiente (Manchester).
3. Diodos emissores de luz (Light-Emitting Diode = LED). Saindo dos dois novos tópicos – metamateriais e Grafeno – para um campo mais amadurecido – a produção de luz pela combinação de buracos e elétrons dentro de uma junção semicondutora – verificamos que consideráveis passos adiante ainda são possíveis. George Craford (Lumileds/Philips) descreveu um novo LED de luz branca que estabelece um novo recorde, com uma corrente de entrada de 350 mA. O dispositivo de um milímetro quadrado produziu luz a uma taxa de 115 lumens por Watt, representando a primeira vez que um dispostivo excedeu a marca de de 100 Lm/W. Os LEDs, por causa de sua eficiência energética e capacidade de concentração, já são usados frequentemente em luzes de tráfego, luzes de freios e iluminação de edifícios. Craford predisse que alguns LEDs deverão ser usados em flashes para telefones celulares, em luzes diurnas para automóveis e (mais tarde, neste ano) em faróis de automóveis.
TRANSMISSÃO SEM-FIO DE CÓDIGO QUÂNTICO, cobrindo uma distância de 144 km entre duas das Ilhas Canárias, foi demonstrada por uma equipe de pesquisadores na Europa. No encontro de março da APS, Anton Zeilingeer da Universidade de Viena descreveu como ele e seus colegas transmitiram fótons singelos de um observatório astronômico na Ilha de La Palma para outro em Tenerife. Os estados de polarização dos fótons transmitidos (representando “0” e “1”) formaram a base de uma “chave quântica”, uma corrente de informação que poderia ser usada para decifrar uma mensagem criptografada mais longa. Os pesquisadores usaram fótons singelos porque eles são mais seguros do que grupos de fótons, dos quais um bisbiloteiro poderia “pescar” informações sobre a chave. Para detectar ainda melhor os eventuais bisbilhoteiros, os pesquisdores entrelaçaram as partículas de luz emitidas com fótons mantidos na estação transmissora. Eles usaram estações astronômicas porque seus telescópios são sensíveis o suficiente para detectar fótons individuais. A taxa de transmissão de dados foi baia, somente 178 fótons em 75 segundos, mas os fótons são capazes de viajar por distâncias mais longas no espaço livre (potencialmente milhares de km ou mais) do que o podem fazer em cabos de fibra óptica (100 km) antes de se tornarem indetectáveis. Em uma experiência a ser coordenada pela Agência Espacial Européia (ESA, que opera o telescópio de Tenerife e que participou da experiência nas Ilhas Canárias), a Estação Espacial Internacional pode transmitir uma chave entrelaçada para duas estações em Terra, separadas por distâncias dez ou mais vezes mais separadas. (Para um preprint, ver Ursin et al., quant-ph/0607182)
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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.
A FÍSICA E O PROGRESSO. Por que fazer ciência? Para aprender mais acerca do universo e melhorar as condições materiais e intelectuais das pessoas. O recentemente encerrado encorntro da Sociedade Americana de Física (APS), em março, foi um grande palco para a exposição de novas idéias fundamentais em física e, também, para mostrar como essas idéias podem ser conduzidas a produzir benefícios comerciais práticos. Aqui vão três exemplos:
1. Metamateriais. A arquitetura desses materiais usinados em nanoescala, feitos de pequeninos componentes na forma de anéis, faixas e hastes, serve para aumentar a interação magnética entre a luz e a matéria. Isso leva o material a ter um índice negativo de refração e, conseqüentemente, várias novas propriedades ópticas. Uma meta prática da pesquisa de óptica de índice negativo é a “superlente” (“superlensing”), um processo no qual um fino painel plano de metamaterial seria capaz de obter uma imagem de um objeto com uma resolução espacial melhor do que o comprimento de onda da luz incidente. Desde que os metamateriais foram obtidos em laboratório pela primeira vez para luz na faixa das microondas, os físicos têm procurado o comportamento de índice negativo para comprimentos de onda cada vez mais curtos. Para conseguir uma condição de índice negativo, a permissividade elétrica do material (uma medida da resposta do material a um campo elétrico aplicado) tem que ser negativa e, em alguns casos, sua permeabilidade magnética (uma medida da resposta do material a um campo magnético aplicado). [Para maiores informações sobre esses parâmetros e os primeiros relatos sobre metamateriais ver http://www.aip.org/pnu/2000/split/pnu476-1.htm]. No encontro da semana passada da APS Vladmir Shalaev (Universidade Purdue) relatou um material de índice negativo que funciona no comprimento de onda de 770 nm (no final do espectro de luz visivel), o comprimento de onda mais curto jamais observado para um material singelamente-negativo (permissividade negativa) e que o mesmo material (mas com uma diferente polarização da luz) funciona em um comprimento de onda de 815 nm, o comprimento de onda mais curto jamais observado para um material duplamente-negativo (permissividade e permeabilidade ambas negativas). Ver o artigo de Shalaev em Nature Photonics, janeiro de 2007.
2. Grafeno, essencialmente folhas de Carbono com um átomo de espessura, apresentados, no ano passado, por apenas uns poucos grupos; agora são dúzias. As razões para isto são as propriedades mecânicas e elétricas adaptáveis do Grafeno e o comportamento extremamente pouco usual de elétrons que se movem em um ambiente de Grafeno: pode-se aumentar a energia do elétron, mas não se pode aumentar sua velocidade. É como se os elétrons estivessem agindo como ondas luminosas de baixa velocidade. Pablo Jarillo-Herrero (Universidade de Columbia) relatou os mais recentes desenvolvimentos nessa área que avança rapidamente; a resistividade do material muda de acordo com a espessura das faixas, o que significa que as propriedades semicondutoras do Grafeno podem ser modeladas para se ajustarem a cada aplicação. Ele igualmente apresentou um sumário dos recentes progressos neste campo, inclusive a observação de transistores supercondutivos de Grafeno (Delft), folhas de Grafeno levitantes, um Efeito Hall a temperatura ambiente e transistores de elétron-singelo de Grafeno, funcionando a temperatura ambiente (Manchester).
3. Diodos emissores de luz (Light-Emitting Diode = LED). Saindo dos dois novos tópicos – metamateriais e Grafeno – para um campo mais amadurecido – a produção de luz pela combinação de buracos e elétrons dentro de uma junção semicondutora – verificamos que consideráveis passos adiante ainda são possíveis. George Craford (Lumileds/Philips) descreveu um novo LED de luz branca que estabelece um novo recorde, com uma corrente de entrada de 350 mA. O dispositivo de um milímetro quadrado produziu luz a uma taxa de 115 lumens por Watt, representando a primeira vez que um dispostivo excedeu a marca de de 100 Lm/W. Os LEDs, por causa de sua eficiência energética e capacidade de concentração, já são usados frequentemente em luzes de tráfego, luzes de freios e iluminação de edifícios. Craford predisse que alguns LEDs deverão ser usados em flashes para telefones celulares, em luzes diurnas para automóveis e (mais tarde, neste ano) em faróis de automóveis.
TRANSMISSÃO SEM-FIO DE CÓDIGO QUÂNTICO, cobrindo uma distância de 144 km entre duas das Ilhas Canárias, foi demonstrada por uma equipe de pesquisadores na Europa. No encontro de março da APS, Anton Zeilingeer da Universidade de Viena descreveu como ele e seus colegas transmitiram fótons singelos de um observatório astronômico na Ilha de La Palma para outro em Tenerife. Os estados de polarização dos fótons transmitidos (representando “0” e “1”) formaram a base de uma “chave quântica”, uma corrente de informação que poderia ser usada para decifrar uma mensagem criptografada mais longa. Os pesquisadores usaram fótons singelos porque eles são mais seguros do que grupos de fótons, dos quais um bisbiloteiro poderia “pescar” informações sobre a chave. Para detectar ainda melhor os eventuais bisbilhoteiros, os pesquisdores entrelaçaram as partículas de luz emitidas com fótons mantidos na estação transmissora. Eles usaram estações astronômicas porque seus telescópios são sensíveis o suficiente para detectar fótons individuais. A taxa de transmissão de dados foi baia, somente 178 fótons em 75 segundos, mas os fótons são capazes de viajar por distâncias mais longas no espaço livre (potencialmente milhares de km ou mais) do que o podem fazer em cabos de fibra óptica (100 km) antes de se tornarem indetectáveis. Em uma experiência a ser coordenada pela Agência Espacial Européia (ESA, que opera o telescópio de Tenerife e que participou da experiência nas Ilhas Canárias), a Estação Espacial Internacional pode transmitir uma chave entrelaçada para duas estações em Terra, separadas por distâncias dez ou mais vezes mais separadas. (Para um preprint, ver Ursin et al., quant-ph/0607182)
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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 814
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 814, de 9 de março de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
“O WOODSTOCK DA FÍSICA”, a famosa sessão do encontro de março de 1987 da American Physical Society recebeu seu apelido por causa do fervor, semelhante ao do famoso concerto de rock, inspirado pela convergência de dúzias de relatórios, todos sobre supercondutores de Óxido de Cobre. O 20º aniversário desse evento singular foi celebrado no encontro desta semana em Denver.
Por que tanto barulho por causa das propriedades elétricas de um material cerâmico não usual? Porque, antes de 1987, a temperatura mais alta na qual se havia observado supercondutividade, estava no entorno de 23° K. E, de repente, todo um novo conjunto de ligas de compostos não-metálicos, porém cristais cuja estrutura os colocava dentro de uma classe de minerais conhecida como perovskitas — com temperaturas de transição para supercondução acima de 35° K e, eventualmente, acima de 100° K — gerou uma explosão de interesse entre os físicos. Por causa dos possíveis benefícios tecnológicos fornecidos pela supercondutividade em alta temperatura (high-temperature superconductivity = HTSC) — coisas tais como armazenagem de grandes energias e trens de levitação magnética — o público ficou, também, intrigado.
A comemoração, nesta semana, do momento “Woodstock” (os meses de trabalho febril que levaram ao encontro de 1987) deu uma excelente lição de história sobre como a ciência aventurosa é conduzida. Georg Bednorz (IBM-Zurich), que junto com Alex Mueller, fez a descoberta inicial da HTSC, recontou uma história de frustração e exultação, inclusive o trabalho durante anos a fio sem encontrar indícios claros de supercondutividade; ter que usar equipamentos emprestados depois do expediente; superar o ceticismo dos colegas da IBM e outros, que duvidavam seriamente que cupratos pudessem suportar supercorrentes, muito menos em temperaturas inusitadas; e, finalmente, chegar ao resultado definitivo: supercondutividade a 35° K em um composto de La-Ba-Cu-O.
Em outubro de 1986, Bednorz e Mueller prepararam um artigo que confirmava sua descoberta inicial, sob a forma da observação do “rastro” deixado pela expulsão do magnetismo (o Efeito Meissner) do material, durante a transição para supercondutividade. Apresentar esta publicação, entretanto, necessitava da aprovação do Chefe do Departamento de Física da IBM, Heinrich Roher que, naquela mesma semana, tinha sido co-laureado com o prêmio Nobel, por sua invenção do microscópio de varredura por tunelamento (scanning tunneling microscope = STM). Temeroso de que não fosse capaz de atrair a atenção do preocupado Roher, Bernodz conseguiu a necessária assinatura, enfiando o formulário de aprovação nas mãos de Roher, como se ele (Bednorz) desejasse apenas um autógrafo em celebração. Um único ano depois, Bernodz e Mueller embolsaram seu próprio prêmio Nobel.
A descoberta da IBM foi rapidamente sucedida por trabalhos no Japão e na Universidade de Houston, onde Paul Chu, testando um composto de YBaCuO, foi o primeiro a levar a supercondutividade além da temperatura do Nitrogênio líquido, 77° K. Rapidamente começou uma “corrida do ouro”, com dúzias de laboratórios de matéria condensada, por todo o mundo, largando tudo o que estavam fazendo para irradiar, aquecer, congelar, espremer e magnetizar o novo material. Eles entortaram a lista de ingredientes, na esperança de descobrir uma amostra que fosse supercondutora a temperaturas ainda mais altas, ou com uma maior capacidade de transportar correntes. No encontro desta semana, Chu disse que ele e seus colegas passaram meses em um regime de três horas de sono por noite. Diversos outros conferencistas da sessão de 2007 falaram da excitação desses poucos meses em 1987 quando – de acordo com pesquisadores como Marvin Cohen (UC Berkley) e Douglas Scalapino (UC Santa Barbara) – a obtenção de supercondutividade a temperatura ambiente não parecia inconcebível.
O evento “Woodstock”, com 50 palestrantes exibindo seus recém-obtidos resultados em uma sala apinhada no Hotel Hilton de Nova York, até as 3:15 da madrugada, foi uma apoteose. Nos anos seguintes, o progresso da HTSC continuou em diversas frentes, mas as expectativas gradualmente se tornaram mais pragmáticas. O composto de YBaCuO de Paul Chu, sob condições de alta pressão, ainda guarda o recorde de temperatura de transição em 164º K.
Produzir amostras em laboratório foi fácil, em comparação a fabricar fios de transmissão de energia em longos carretéis, em parte por causa da natureza friável dos compostos cerâmicos e em parte por causa da tendência para a formação de vórtices magnéticos, que drenam a supercondutividade, no material. Paul Grant, que em 1987 era um cientista da IBM-Almaden, apontou o fato de que as aplicações da HTSC não se materializaram grandemente. Nenhuma companhia está lucrando com a venda de produtos de HTSC. Funcionando na base do “voce consegue o que precisa” – disse Grant – dispositivos supercondutores que funcionam em temperaturas de Nitrogênio líquido, não são tão melhores assim que tirem o lugar de dispositivos que funcionam em temperaturas de Hélio líquido.
Não obstante, o ânimo da sessão de 2007 (“Woodstock20”) foi entusiástico. Bernodz disse que o trabalho de 1986/87 mostrou que ainda pode acontecer um grande salto em um campo de pesquisas maduro, cujas origens datam de 70 anos atrás. Bernodz sente que ainda pode ocorrer uma nova onda de inovações. Paul Chu se aventurou a predizer que, dento de dez anos, produtos HTSC terão um impacto na indústria de energia. Paul Grant se referiu ao estudo da supercondutividade como “a cosmologia da física de matéria condensada”, querendo dizer que, mesmo após décadas de escurtínio, ainda restava muito a se aprender acerca desses materiais nos quais efeitos quânticos, manifestados em distâncias macroscópicas, conspiram para fazer sumir a resistência elétrica, um fenômeno que, em algum nível básico, pode estar também relacionado com o comportamento dos prótons dentro do núcleo atômico e os núcleos de distantes estrelas de nêutrons. (Fotografias e um press release original do encontro de 1987 estão disponíveis em nossa página www.aip.org/png ).
PROTEÍNAS ANTI-CONGELANTES HIPERATIVAS, naturalmente secretadas por um inseto conhecido como “spruce budworm”, impede que o mesmo se congele até a morte, durante os invernos nas florestas norte-americanas. Ido Braslavsky e seus colegas na Universidade de Ohio apresentaram estudos sobre estas potentes, porém atóxicas proteínas no encontro desta semana da APS. Encontrada em várias outras espécies, tais como as moscas-da-neve, as proteínas hiperativas se ligam ao gelo, modificam sua forma cristalina e impedem que o gelo cresca mais, reduzindo eficazmente o ponto de congelamento do gelo para o organismo que as excreta. Essas substâncias atóxicas foram mais recentemente renomeadas “proteínas estruturantes do gelo” (“ice structuring proteins” = ISPs), para distinguí-las dos produtos tóxicos anticongelantes para automóveis. Extrair ISPs de fontes biológicas tem muitas aplicações potenciais, tais como preservar orgãos e sangue, proteção contra geadas na agricultura e até prevenção contra o congelamento das extremidades do corpo (“frostbite”). Estas proteínas naturais são correntemente usadas em alguns sorvetes “light” para melhorar sua textura, mas essas ISPs, obtidas de peixes, são muito menos potentes.
Como as versões hiperativas inibem o crescimento do gelo é um tópico de interesse para o grupo de Braslavsky e seus colaboradores, tais como Peter Davies da Queen’s University. Os pesquisadores afixaram moléculas fluorescentes, obtidas de águas-vivas, à proteína. Através de um microscópio , eles observaram como as ISPs fluorescentes inibiam o crescimento dos cristais de gelo. Eles observaram que as ISPs impedem que os cristais de gelo se expandam na sua forma normal de disco. Em lugar disto, elas inibem o crescimento em determinadas direções e fazem com que os cristais cresçam em formatos alterados. Enquanto que a ISP de peixes faz com que os cristais cresçam em um formato “bi-piramidal” que lembra duas pirâmides com as bases unidas, a ISP do spruce budworm bloqueia o crescimento na direção preferencial dos ápices das pirâmides. Usando o microscópio de fluorescência, eles observaram as proteínas afixadas ao gelo, bloqueando seu crescimento naquela direção.
(Documento do Encontro J35.8, em nesta página ; para maiores informações ver esta página )
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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 WOODSTOCK DA FÍSICA”, a famosa sessão do encontro de março de 1987 da American Physical Society recebeu seu apelido por causa do fervor, semelhante ao do famoso concerto de rock, inspirado pela convergência de dúzias de relatórios, todos sobre supercondutores de Óxido de Cobre. O 20º aniversário desse evento singular foi celebrado no encontro desta semana em Denver.
Por que tanto barulho por causa das propriedades elétricas de um material cerâmico não usual? Porque, antes de 1987, a temperatura mais alta na qual se havia observado supercondutividade, estava no entorno de 23° K. E, de repente, todo um novo conjunto de ligas de compostos não-metálicos, porém cristais cuja estrutura os colocava dentro de uma classe de minerais conhecida como perovskitas — com temperaturas de transição para supercondução acima de 35° K e, eventualmente, acima de 100° K — gerou uma explosão de interesse entre os físicos. Por causa dos possíveis benefícios tecnológicos fornecidos pela supercondutividade em alta temperatura (high-temperature superconductivity = HTSC) — coisas tais como armazenagem de grandes energias e trens de levitação magnética — o público ficou, também, intrigado.
A comemoração, nesta semana, do momento “Woodstock” (os meses de trabalho febril que levaram ao encontro de 1987) deu uma excelente lição de história sobre como a ciência aventurosa é conduzida. Georg Bednorz (IBM-Zurich), que junto com Alex Mueller, fez a descoberta inicial da HTSC, recontou uma história de frustração e exultação, inclusive o trabalho durante anos a fio sem encontrar indícios claros de supercondutividade; ter que usar equipamentos emprestados depois do expediente; superar o ceticismo dos colegas da IBM e outros, que duvidavam seriamente que cupratos pudessem suportar supercorrentes, muito menos em temperaturas inusitadas; e, finalmente, chegar ao resultado definitivo: supercondutividade a 35° K em um composto de La-Ba-Cu-O.
Em outubro de 1986, Bednorz e Mueller prepararam um artigo que confirmava sua descoberta inicial, sob a forma da observação do “rastro” deixado pela expulsão do magnetismo (o Efeito Meissner) do material, durante a transição para supercondutividade. Apresentar esta publicação, entretanto, necessitava da aprovação do Chefe do Departamento de Física da IBM, Heinrich Roher que, naquela mesma semana, tinha sido co-laureado com o prêmio Nobel, por sua invenção do microscópio de varredura por tunelamento (scanning tunneling microscope = STM). Temeroso de que não fosse capaz de atrair a atenção do preocupado Roher, Bernodz conseguiu a necessária assinatura, enfiando o formulário de aprovação nas mãos de Roher, como se ele (Bednorz) desejasse apenas um autógrafo em celebração. Um único ano depois, Bernodz e Mueller embolsaram seu próprio prêmio Nobel.
A descoberta da IBM foi rapidamente sucedida por trabalhos no Japão e na Universidade de Houston, onde Paul Chu, testando um composto de YBaCuO, foi o primeiro a levar a supercondutividade além da temperatura do Nitrogênio líquido, 77° K. Rapidamente começou uma “corrida do ouro”, com dúzias de laboratórios de matéria condensada, por todo o mundo, largando tudo o que estavam fazendo para irradiar, aquecer, congelar, espremer e magnetizar o novo material. Eles entortaram a lista de ingredientes, na esperança de descobrir uma amostra que fosse supercondutora a temperaturas ainda mais altas, ou com uma maior capacidade de transportar correntes. No encontro desta semana, Chu disse que ele e seus colegas passaram meses em um regime de três horas de sono por noite. Diversos outros conferencistas da sessão de 2007 falaram da excitação desses poucos meses em 1987 quando – de acordo com pesquisadores como Marvin Cohen (UC Berkley) e Douglas Scalapino (UC Santa Barbara) – a obtenção de supercondutividade a temperatura ambiente não parecia inconcebível.
O evento “Woodstock”, com 50 palestrantes exibindo seus recém-obtidos resultados em uma sala apinhada no Hotel Hilton de Nova York, até as 3:15 da madrugada, foi uma apoteose. Nos anos seguintes, o progresso da HTSC continuou em diversas frentes, mas as expectativas gradualmente se tornaram mais pragmáticas. O composto de YBaCuO de Paul Chu, sob condições de alta pressão, ainda guarda o recorde de temperatura de transição em 164º K.
Produzir amostras em laboratório foi fácil, em comparação a fabricar fios de transmissão de energia em longos carretéis, em parte por causa da natureza friável dos compostos cerâmicos e em parte por causa da tendência para a formação de vórtices magnéticos, que drenam a supercondutividade, no material. Paul Grant, que em 1987 era um cientista da IBM-Almaden, apontou o fato de que as aplicações da HTSC não se materializaram grandemente. Nenhuma companhia está lucrando com a venda de produtos de HTSC. Funcionando na base do “voce consegue o que precisa” – disse Grant – dispositivos supercondutores que funcionam em temperaturas de Nitrogênio líquido, não são tão melhores assim que tirem o lugar de dispositivos que funcionam em temperaturas de Hélio líquido.
Não obstante, o ânimo da sessão de 2007 (“Woodstock20”) foi entusiástico. Bernodz disse que o trabalho de 1986/87 mostrou que ainda pode acontecer um grande salto em um campo de pesquisas maduro, cujas origens datam de 70 anos atrás. Bernodz sente que ainda pode ocorrer uma nova onda de inovações. Paul Chu se aventurou a predizer que, dento de dez anos, produtos HTSC terão um impacto na indústria de energia. Paul Grant se referiu ao estudo da supercondutividade como “a cosmologia da física de matéria condensada”, querendo dizer que, mesmo após décadas de escurtínio, ainda restava muito a se aprender acerca desses materiais nos quais efeitos quânticos, manifestados em distâncias macroscópicas, conspiram para fazer sumir a resistência elétrica, um fenômeno que, em algum nível básico, pode estar também relacionado com o comportamento dos prótons dentro do núcleo atômico e os núcleos de distantes estrelas de nêutrons. (Fotografias e um press release original do encontro de 1987 estão disponíveis em nossa página www.aip.org/png ).
PROTEÍNAS ANTI-CONGELANTES HIPERATIVAS, naturalmente secretadas por um inseto conhecido como “spruce budworm”, impede que o mesmo se congele até a morte, durante os invernos nas florestas norte-americanas. Ido Braslavsky e seus colegas na Universidade de Ohio apresentaram estudos sobre estas potentes, porém atóxicas proteínas no encontro desta semana da APS. Encontrada em várias outras espécies, tais como as moscas-da-neve, as proteínas hiperativas se ligam ao gelo, modificam sua forma cristalina e impedem que o gelo cresca mais, reduzindo eficazmente o ponto de congelamento do gelo para o organismo que as excreta. Essas substâncias atóxicas foram mais recentemente renomeadas “proteínas estruturantes do gelo” (“ice structuring proteins” = ISPs), para distinguí-las dos produtos tóxicos anticongelantes para automóveis. Extrair ISPs de fontes biológicas tem muitas aplicações potenciais, tais como preservar orgãos e sangue, proteção contra geadas na agricultura e até prevenção contra o congelamento das extremidades do corpo (“frostbite”). Estas proteínas naturais são correntemente usadas em alguns sorvetes “light” para melhorar sua textura, mas essas ISPs, obtidas de peixes, são muito menos potentes.
Como as versões hiperativas inibem o crescimento do gelo é um tópico de interesse para o grupo de Braslavsky e seus colaboradores, tais como Peter Davies da Queen’s University. Os pesquisadores afixaram moléculas fluorescentes, obtidas de águas-vivas, à proteína. Através de um microscópio , eles observaram como as ISPs fluorescentes inibiam o crescimento dos cristais de gelo. Eles observaram que as ISPs impedem que os cristais de gelo se expandam na sua forma normal de disco. Em lugar disto, elas inibem o crescimento em determinadas direções e fazem com que os cristais cresçam em formatos alterados. Enquanto que a ISP de peixes faz com que os cristais cresçam em um formato “bi-piramidal” que lembra duas pirâmides com as bases unidas, a ISP do spruce budworm bloqueia o crescimento na direção preferencial dos ápices das pirâmides. Usando o microscópio de fluorescência, eles observaram as proteínas afixadas ao gelo, bloqueando seu crescimento naquela direção.
(Documento do Encontro J35.8, em nesta página ; para maiores informações ver esta página )
*********************
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 813
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 813, de 27 de fevereiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE
QUEBRA ESPONTÂNEA DE SIMETRIA NOS GENES FEMININOS. Uma agregação espontânea de proteínas determina, aleatoriamente, qual dos dois cromossomos X em uma célula feminina permanecerá ativo e qual ficará desabilitado – é o que diz um novo modelo físico. Em todos os mamíferos placentários, as fêmeas das espécies têm duas versões de cromossomo X, enquanto os machos têm apenas um X, mais um cromossomo Y. Para evitar uma super-expressão dos genes dos cromossomos X, as células femininas têm que, virtualmente, “trancafiar” um de seus X. Os cromossomos X são capazes de se encapsular em uma pasta de RNA — produzida por um de seus genes, chamado XIST — que inibe a expressão de todos os seus genes. Porém, até recentemente, não se sabia como as células de uma fêmea sabiam que tinham dois X, como elas escolhiam qual delas trancafiar, ou como mantinham exatamente uma ativa. Experiênicas com ratos — cujo resultado, presumivelmente, se aplica a outros mamíferos — mostraram que, durante as fases iniciais do desnvolvimento, cada célula embrionária tem uma chance de 50-50 de trancafiar um X ou outro. Foi proposto recentemente que um X permanece ativo quando certas proteínas se agregam em um trecho específico do cromossomo, trancafiando seu “gene suicida” XIST. Mas permanecia não esclarecido por que proteínas que flutuam no núcleo, se agragariam em torno de um dos cromossomos, mas não do outro — um exemplo do que os físicos chamam de “quebra espontânea de simetria”.
Agora, um artigo a ser publicado na Physical Review Letters descreve um modelo de mecânica-estatística para a agregação das proteínas que explicaria este fenômeno. O modelo se baseia em uma descoberta chave, publicada no ano passado, especificamente que os dois cromossomos X das fêmeas se alinham lado a lado, bem na hora em que um deles deve ser silenciado. Para um valor crítico das enegias de ligação da proteína, mostram os autores, existe uma alta probabilidade de que um exato agregado se forme nas proximidades dos dois cromossomos. O agregado vai, rapidamente, se ligar a um dos X, trancafiando seu gene XIST e impedindo, assim, que o cromossomo se “suicide”. O modelo explica, também, como as células podem “contar” seus X. Nos machos, o complexo de proteínas só tem um cromossomo para se ligar, de forma que isso salvará do único X de se suicidar. Em cromossomos não associados ao sexo, um mecanismo similar também pode determinar quais das duas versões de certos genes será expressada e qual será silenciada.
(Nicodemi e Prisco, artigo a ser publicado na Physical Review Letters; Mario Nicodemi da Universidade “Frederico II” em Nápoles, Itália. Ver também: Na Xu et al., Science, 24 de fevereiro de 2006; Bacher et al., Nature Cell Biology, março de 2006; e Donohoe et al., Molecular Cell, 12 de janeiro de 2007.)
TEORIA DAS CORDAS EXPLICA A SUPRESSÃO DE JATO NO RHIC. A Teoria das Cordas argumenta que toda a matéria é composta de fios semelhantes a cordas em um hiperespaço com 10 dimensões, arranjadas de diversas formas. Esta Teoria obteve aclamação de muitos que apreciam a matemática elegante da teoria e têm a ambição de unificar a mecânica quântica e a relatividade geral, e o ceticismo de outros que citam a falta de provas empíricas da teoria. Dizem estes que a Teoria das Cordas não faz qualquer previsão verificável.
Mas isto não é exatamente verídico. Na verdade, a teoria ainda não foi experimentalmente comprovada no reino da gravidade quântica, mas já entrou em jogo no reino das colisões de íons em altas energias, do tipo das conduzidas no Colisor de Íons Pesados Relativístico (Relativistic Heavy Ion Collider = RHIC) em Brookhaven.
A poucos anos atrás, os experimentalistas de cordas tentaram estabelecer uma relação entre o universo a 10 dimensões e o universo de 4 dimensões (as 3 espaciais mais a de tempo) no qual observamos as interações entre partículas cheias de quarks, tais como prótons (para um background ver Physics Today, maio de 2005). Esta dualidade entre a Teoria das Cordas e a Força Nuclear Forte, Cromodinâmica Quântica (Quantum ChromoDinamics = QCD), foi recentemente usada para interpretar alguns intrigantes resultados antigos do RHIC, especificamente a supressão de jatos energéticos de quarks que deveriam emergir da bola de fogo que se forma quando dois núcleos pesados (tais como os de Ouro) colidem de frente. A idéia era que, talvez, o plasma de quarks e gluons (quarks libertados de seus costumeiros agrupamentos em prótons e mésons), não fosse um gás de partículas fracamente interativas (como se pensou originalmente), mas um gás de partículas fortemente interativas, tão fortemente que quaisquer quarks energéticos que pudessem escapar da bola de fogo (que iniciariam uma avalanche secndária, ou jato, ou quarks), seriam rapidamente dissolvidos e despidos de sua energia em seu caminho através do ambiente tumultuoso do plasma de quarks e gluons (Quark-Gluon Plasma = QGP).
Dois novos artigos, de autoria de Hong Liu e Krishna Rajagopal (do MIT) e Urs Wiedmann (do CERN), abordam este problema. O primeiro artigo calcula um parâmetro específico para a supressão de quarks (especificamente, quanto dos quarks, cada um dos quais afixado a uma Corda que se inclina “para baixo” em uma quinta dimensão, são empurrados, à medida em que atravessam o Plasma de Quarks-Gluons), que concorda, com grande aproximação, com o valor experimentalmente observado.
Rajagopal diz que, no segundo artigo, os mesmos autores fazem uma previsão específica testável, empregando a Teoria das Cordas, que se aplica não só nos jatos ausentes de quarks energéticos leves (quarks “up”, “down” e “strange”), mas também às temperaturas de fusão ou dissociação de estados interligados de quarks pesados (pares “charm”-“anticharm”, ou “bottom”-“antibottom”) que se movem através do Plasma de Quarks-Gluons com uma velocidade suficientemente alta, tal como serão produzidos em experimentos futuros no RHIC e no LHC (Large Haron Collider = Colisor de Grandes Hadrons), em construção no CERN. (Physical Review Letters: primeiro artigo na edição de 3 de novembro de 2006; segundo artigo a ser publicado)
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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.
QUEBRA ESPONTÂNEA DE SIMETRIA NOS GENES FEMININOS. Uma agregação espontânea de proteínas determina, aleatoriamente, qual dos dois cromossomos X em uma célula feminina permanecerá ativo e qual ficará desabilitado – é o que diz um novo modelo físico. Em todos os mamíferos placentários, as fêmeas das espécies têm duas versões de cromossomo X, enquanto os machos têm apenas um X, mais um cromossomo Y. Para evitar uma super-expressão dos genes dos cromossomos X, as células femininas têm que, virtualmente, “trancafiar” um de seus X. Os cromossomos X são capazes de se encapsular em uma pasta de RNA — produzida por um de seus genes, chamado XIST — que inibe a expressão de todos os seus genes. Porém, até recentemente, não se sabia como as células de uma fêmea sabiam que tinham dois X, como elas escolhiam qual delas trancafiar, ou como mantinham exatamente uma ativa. Experiênicas com ratos — cujo resultado, presumivelmente, se aplica a outros mamíferos — mostraram que, durante as fases iniciais do desnvolvimento, cada célula embrionária tem uma chance de 50-50 de trancafiar um X ou outro. Foi proposto recentemente que um X permanece ativo quando certas proteínas se agregam em um trecho específico do cromossomo, trancafiando seu “gene suicida” XIST. Mas permanecia não esclarecido por que proteínas que flutuam no núcleo, se agragariam em torno de um dos cromossomos, mas não do outro — um exemplo do que os físicos chamam de “quebra espontânea de simetria”.
Agora, um artigo a ser publicado na Physical Review Letters descreve um modelo de mecânica-estatística para a agregação das proteínas que explicaria este fenômeno. O modelo se baseia em uma descoberta chave, publicada no ano passado, especificamente que os dois cromossomos X das fêmeas se alinham lado a lado, bem na hora em que um deles deve ser silenciado. Para um valor crítico das enegias de ligação da proteína, mostram os autores, existe uma alta probabilidade de que um exato agregado se forme nas proximidades dos dois cromossomos. O agregado vai, rapidamente, se ligar a um dos X, trancafiando seu gene XIST e impedindo, assim, que o cromossomo se “suicide”. O modelo explica, também, como as células podem “contar” seus X. Nos machos, o complexo de proteínas só tem um cromossomo para se ligar, de forma que isso salvará do único X de se suicidar. Em cromossomos não associados ao sexo, um mecanismo similar também pode determinar quais das duas versões de certos genes será expressada e qual será silenciada.
(Nicodemi e Prisco, artigo a ser publicado na Physical Review Letters; Mario Nicodemi da Universidade “Frederico II” em Nápoles, Itália. Ver também: Na Xu et al., Science, 24 de fevereiro de 2006; Bacher et al., Nature Cell Biology, março de 2006; e Donohoe et al., Molecular Cell, 12 de janeiro de 2007.)
TEORIA DAS CORDAS EXPLICA A SUPRESSÃO DE JATO NO RHIC. A Teoria das Cordas argumenta que toda a matéria é composta de fios semelhantes a cordas em um hiperespaço com 10 dimensões, arranjadas de diversas formas. Esta Teoria obteve aclamação de muitos que apreciam a matemática elegante da teoria e têm a ambição de unificar a mecânica quântica e a relatividade geral, e o ceticismo de outros que citam a falta de provas empíricas da teoria. Dizem estes que a Teoria das Cordas não faz qualquer previsão verificável.
Mas isto não é exatamente verídico. Na verdade, a teoria ainda não foi experimentalmente comprovada no reino da gravidade quântica, mas já entrou em jogo no reino das colisões de íons em altas energias, do tipo das conduzidas no Colisor de Íons Pesados Relativístico (Relativistic Heavy Ion Collider = RHIC) em Brookhaven.
A poucos anos atrás, os experimentalistas de cordas tentaram estabelecer uma relação entre o universo a 10 dimensões e o universo de 4 dimensões (as 3 espaciais mais a de tempo) no qual observamos as interações entre partículas cheias de quarks, tais como prótons (para um background ver Physics Today, maio de 2005). Esta dualidade entre a Teoria das Cordas e a Força Nuclear Forte, Cromodinâmica Quântica (Quantum ChromoDinamics = QCD), foi recentemente usada para interpretar alguns intrigantes resultados antigos do RHIC, especificamente a supressão de jatos energéticos de quarks que deveriam emergir da bola de fogo que se forma quando dois núcleos pesados (tais como os de Ouro) colidem de frente. A idéia era que, talvez, o plasma de quarks e gluons (quarks libertados de seus costumeiros agrupamentos em prótons e mésons), não fosse um gás de partículas fracamente interativas (como se pensou originalmente), mas um gás de partículas fortemente interativas, tão fortemente que quaisquer quarks energéticos que pudessem escapar da bola de fogo (que iniciariam uma avalanche secndária, ou jato, ou quarks), seriam rapidamente dissolvidos e despidos de sua energia em seu caminho através do ambiente tumultuoso do plasma de quarks e gluons (Quark-Gluon Plasma = QGP).
Dois novos artigos, de autoria de Hong Liu e Krishna Rajagopal (do MIT) e Urs Wiedmann (do CERN), abordam este problema. O primeiro artigo calcula um parâmetro específico para a supressão de quarks (especificamente, quanto dos quarks, cada um dos quais afixado a uma Corda que se inclina “para baixo” em uma quinta dimensão, são empurrados, à medida em que atravessam o Plasma de Quarks-Gluons), que concorda, com grande aproximação, com o valor experimentalmente observado.
Rajagopal diz que, no segundo artigo, os mesmos autores fazem uma previsão específica testável, empregando a Teoria das Cordas, que se aplica não só nos jatos ausentes de quarks energéticos leves (quarks “up”, “down” e “strange”), mas também às temperaturas de fusão ou dissociação de estados interligados de quarks pesados (pares “charm”-“anticharm”, ou “bottom”-“antibottom”) que se movem através do Plasma de Quarks-Gluons com uma velocidade suficientemente alta, tal como serão produzidos em experimentos futuros no RHIC e no LHC (Large Haron Collider = Colisor de Grandes Hadrons), em construção no CERN. (Physical Review Letters: primeiro artigo na edição de 3 de novembro de 2006; segundo artigo a ser publicado)
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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 812
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 812, de 7 de fevereiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE
FORNECIMENTO DE LUZ DESACELERADA. Muitos anos atrás, os físicos obtiveram a capacidade de desacelerar um feixe de luz em um gás de átomos; pela maipulação dos spins dos átomos, a energia e a informação contidas na luz podiam ser transferidas para os átomos de maneira coerente (ver matéria em http://www.aip.org/pnu/2001/split/521-1.html). Ligando-se feixes de laser adicionais, o sinal de luz original, que se pode considerar como tendo ficado inerte ou temporariamente armazenado na nuvem de átomos, pode ser reconstituído e mandado seguir destino. Agora, um dos primeiros pesquisadores a fazer isto, Lene Hau de Harvard, adicionou uma nova camada a esta história. Ela e seus colegas param e armazenam um sinal de luz em átomos frios – no caso um Condensado de Bose Einstein (BEC) de átomos de Sódio – transferem, então, o sinal, agora na forma de um pulso coerente de ondas de átomos, em lugar de ondas de luz, para um segundo BEC de átomos de Sódio, a uns 160 microns de distância, do qual, finalmente, o sinal é reativado como um pulso de luz convencional. Este feito, o partilhamento de informação quântica na forma de luz e, não só em uma, mas em duas formas de átomos, oferece grandes esperanças àqueles que esperam desenvolver computadores quânticos. (Ginsberg et al., Nature, 8 de fevereiro de 2007.)
ULISSES NO SUBMUNDO. Retirar uma espaçonave muito para fora do plano da eclíptica, onde residem todos os planetas, é difícil de fazer somente com a energia de foguetes. Entretanto, usando o empuxo gravitacional de Júpiter como estilingue, a sonda Ulisses, lançada em 1990, conseguiu se alavancar até uma órbita quase circumpolar, por cima e por baixo do Sol. Presentemente, Ulisses se encontra abaixo do Polo Sul do Sol pela terceira vez e continuará a realizar uma série de medições de radiações e partículas (http://ulysses.jpl.nasa.gov/).
ÁTOMOS DE RÁDIO CAPTURADOS. Os físicos no Laboratório Nacional Argonne conseguiram resfriar a laser e aprisionar átomos de Rádio pela primeira vez. Surpreendentemente, descobriu-se que os fótons de corpo negro à temperatura ambiente – radiação térmica sobre um largo espectro, emitida pela própria aparelhagem – têm um papel crítico no confinamento a laser deste elemento raro e instável. Isto representa o átomo mais pesado jamais capturado por luz laser. Usando apenas 20 nanogramas de Ra-225 (meia-vida de 15 dias) e um micrograma de Ra-226 (meia-vida de 1600 anos), os cientistas do Argonne pegaram dezenas de átomos de Ra-225 e centenas de Ra-226 na armadilha laser. Capturar Rádio foi um desafio todo particular porque as quantidades são escassas e a estrutura atômica não é bem estudada e conhecida. Por que, então, ter o trabalho de capturar átomos de Rádio? Porque isso pode fornecer uma oportunidade para detectar uma violação da simetria de inversão do tempo (abreviada pela letra T), que se manifestaria como um momento dipolo elétrico (EDM); isto é, mesmo que o átomo, como um todo, tenha uma carga neutra, pode existir uma pequena diferença entre as cargas positiva e negativa ao longo o eixo de rotação. Os pesquisadores de EDM têm insistido por mais de 50 anos e continuam a obter limites sempre menores no tamanho dessas interações violadoras de T. Esses limites impõem restrições a teorias além do Modelo Padrão de física de partículas e às explicações sobre a assimetria entre matéria e antimatéria no universo. A próxima geração de pesquisas EDM pode tirar vantagens de isótopos raros, tais como o Ra-225, que, se espera, sejam extremamente sensíveis à volação T, por conta de seu núcelo não-esférico, mas ovóide. Para os raros e instáveis átomos de Rádio, uma armadilha laser dá um caminho promissor para tal medição. (Guest et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; website do laboratório: ,
http://www-mep.phy.anl.gov/atta/research/radiumedm.html)
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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.
FORNECIMENTO DE LUZ DESACELERADA. Muitos anos atrás, os físicos obtiveram a capacidade de desacelerar um feixe de luz em um gás de átomos; pela maipulação dos spins dos átomos, a energia e a informação contidas na luz podiam ser transferidas para os átomos de maneira coerente (ver matéria em http://www.aip.org/pnu/2001/split/521-1.html). Ligando-se feixes de laser adicionais, o sinal de luz original, que se pode considerar como tendo ficado inerte ou temporariamente armazenado na nuvem de átomos, pode ser reconstituído e mandado seguir destino. Agora, um dos primeiros pesquisadores a fazer isto, Lene Hau de Harvard, adicionou uma nova camada a esta história. Ela e seus colegas param e armazenam um sinal de luz em átomos frios – no caso um Condensado de Bose Einstein (BEC) de átomos de Sódio – transferem, então, o sinal, agora na forma de um pulso coerente de ondas de átomos, em lugar de ondas de luz, para um segundo BEC de átomos de Sódio, a uns 160 microns de distância, do qual, finalmente, o sinal é reativado como um pulso de luz convencional. Este feito, o partilhamento de informação quântica na forma de luz e, não só em uma, mas em duas formas de átomos, oferece grandes esperanças àqueles que esperam desenvolver computadores quânticos. (Ginsberg et al., Nature, 8 de fevereiro de 2007.)
ULISSES NO SUBMUNDO. Retirar uma espaçonave muito para fora do plano da eclíptica, onde residem todos os planetas, é difícil de fazer somente com a energia de foguetes. Entretanto, usando o empuxo gravitacional de Júpiter como estilingue, a sonda Ulisses, lançada em 1990, conseguiu se alavancar até uma órbita quase circumpolar, por cima e por baixo do Sol. Presentemente, Ulisses se encontra abaixo do Polo Sul do Sol pela terceira vez e continuará a realizar uma série de medições de radiações e partículas (http://ulysses.jpl.nasa.gov/).
ÁTOMOS DE RÁDIO CAPTURADOS. Os físicos no Laboratório Nacional Argonne conseguiram resfriar a laser e aprisionar átomos de Rádio pela primeira vez. Surpreendentemente, descobriu-se que os fótons de corpo negro à temperatura ambiente – radiação térmica sobre um largo espectro, emitida pela própria aparelhagem – têm um papel crítico no confinamento a laser deste elemento raro e instável. Isto representa o átomo mais pesado jamais capturado por luz laser. Usando apenas 20 nanogramas de Ra-225 (meia-vida de 15 dias) e um micrograma de Ra-226 (meia-vida de 1600 anos), os cientistas do Argonne pegaram dezenas de átomos de Ra-225 e centenas de Ra-226 na armadilha laser. Capturar Rádio foi um desafio todo particular porque as quantidades são escassas e a estrutura atômica não é bem estudada e conhecida. Por que, então, ter o trabalho de capturar átomos de Rádio? Porque isso pode fornecer uma oportunidade para detectar uma violação da simetria de inversão do tempo (abreviada pela letra T), que se manifestaria como um momento dipolo elétrico (EDM); isto é, mesmo que o átomo, como um todo, tenha uma carga neutra, pode existir uma pequena diferença entre as cargas positiva e negativa ao longo o eixo de rotação. Os pesquisadores de EDM têm insistido por mais de 50 anos e continuam a obter limites sempre menores no tamanho dessas interações violadoras de T. Esses limites impõem restrições a teorias além do Modelo Padrão de física de partículas e às explicações sobre a assimetria entre matéria e antimatéria no universo. A próxima geração de pesquisas EDM pode tirar vantagens de isótopos raros, tais como o Ra-225, que, se espera, sejam extremamente sensíveis à volação T, por conta de seu núcelo não-esférico, mas ovóide. Para os raros e instáveis átomos de Rádio, uma armadilha laser dá um caminho promissor para tal medição. (Guest et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; website do laboratório: ,
http://www-mep.phy.anl.gov/atta/research/radiumedm.html)
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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 811
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 811, de 7 de fevereiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE
O EFITO CASIMIR FICA QUENTE. Pela primeira vez, um grupo liderado pelo laureado com um Nobel Eric Cornell no National Institute of Standards and Technology (NIST) e da Universidade do Colorado em Boulder confirmou uma previsão feita em 1955 pelo físico Evgeny Lifschitz de que a temperatura afeta a Força de Casimir, a atração entre dois objetos que são colocados a uma distância de 5 milhonésimos de metro entre si, ou menos. Estes esforços aumentam a compreensão da força e permite futuras experiências para uma melhor compreensão de seus efeitos. Pequeno como é, o efeito Casimir faz com que sistemas nano e microeletromecânicos (NEMS e MEMS) se grudem. Ele confunde os esforços das experiências em laboratório para detectar novas forças estranhas, além daquelas previstas pela gravidade newtoniana e pelo Modelo Padrão da física de partículas.
Em seu trabalho, os pesquisadores investigaram a força de Casimir-Polder, a atração entre um átomo neutro e uma superfície próxima. [Obrigado, Daniel!]
O grupo do Colorado enviou átomos de Rubídio super resfriados até uns poucos mícrons de uma superfície de vidro. Dobrar a temperatura da superfície de vidro até 600° K, enquanto se mantinha o resto do ambiente à temperatura normal, fez com que a força atrativa do vidro triplicasse, confirmando as previsões teóricas feitas recentemente pelos co-autores teóricos de Trento, Itália.
Afinal, o que acontece? A força de Casimir surge dos efeitos do vácuo (espaço vazio). De acordo com a mecânica quântica, o vácuo consiste de ondas eletromagnéticas errantes, que, por sua vez, consistem de campos elétricos e magnéticos. Os campos elétricos podem redirecionar levemente a carga em átomos. Tais átomos “polarizados” podem, então, sentir uma força de um campo elétrico. Os campos elétricos do vácuo podem ser alterados pela presença de vidro, criando uma região de um campo elétrico máximo que atrai os átomos. Além disso, o calor dentro do vidro também direciona as ondas eletromagnéticas errantes, algumas das quais vazam para a superfície como “ondas evanescentes”. Essas ondas evanescentes têm um campo elétrico máximo na superfície e atraem mais ainda os átomos. As ondas eletromagnéticas no restante do ambiente deveriam, usualmente, cancelar a atração térmica da superfície de vidro. Entretanto, o aumento apenas na temperatura do vidro desquilibra o jogo em favor da força térmica do vidro e aumenta a atração entre a parede e os átomos. (Obrecht et al., Physical Review Letters, 9 de fevereiro de 2007)
DERMATOLOGIA DE NANOTUBOS. O processo pelo qual nanotubos de carbono se auto-reparam foi, agora, explicado e modelado em detalhes. Esses tubos, algumas vezes com a espessura de cerca de um nanômetro, mas com mícrons de comprimento, estão entre os materiais mais resistentes, porém também flexíveis, conhecidos. E, quando eles sofrem uma ruptura, não importa se por meio de irradiação ou da aplicação de calor ou tensão extremos, eles são capazes de se “costurarem” sozinhos, sem que fiquem quaisquer cicatrizes ou falhas. A maneira como eles o fazem – mostra um novo estudo conduzido por cientistas da Universidade Rice – é através da propagação de um tipo de “equipe de reparos de carbono” deslizante. A “equipe” consiste de uma “falange” de 10 átomos de carbono, na forma pentágono-heptágono, que se move ao longo do tubo, preenchendo a rachadura criada, emitindo átomos de carbono e reorganizando as ligações locais ao irem embora. Os carbonos ejetados podem tanto ir embora, quanto serem utilizados no serviço de reparo em outro local (ver a figura em http://www.aip.org/png/2007/276.htm ). O reparo de outros materiais com base em carbono, tais como proteínas ou DNA, é muito mais complicado e, usualmente, deixa cicatrizes ou outros indícios do reparo. Mas o engenheiro da Rice, Boris Yakobson acredita que a “máquina de reparos 5/7” que funciona nos nanotubos de carbono pode funcionar também em micelas (dispositivos de moléculas superficiais disposta em um colóide) ou em microtubulos. n carbon nanotubes might operate too in other 2-dimensional. (Ding et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
O EFITO CASIMIR FICA QUENTE. Pela primeira vez, um grupo liderado pelo laureado com um Nobel Eric Cornell no National Institute of Standards and Technology (NIST) e da Universidade do Colorado em Boulder confirmou uma previsão feita em 1955 pelo físico Evgeny Lifschitz de que a temperatura afeta a Força de Casimir, a atração entre dois objetos que são colocados a uma distância de 5 milhonésimos de metro entre si, ou menos. Estes esforços aumentam a compreensão da força e permite futuras experiências para uma melhor compreensão de seus efeitos. Pequeno como é, o efeito Casimir faz com que sistemas nano e microeletromecânicos (NEMS e MEMS) se grudem. Ele confunde os esforços das experiências em laboratório para detectar novas forças estranhas, além daquelas previstas pela gravidade newtoniana e pelo Modelo Padrão da física de partículas.
Em seu trabalho, os pesquisadores investigaram a força de Casimir-Polder, a atração entre um átomo neutro e uma superfície próxima. [Obrigado, Daniel!]
O grupo do Colorado enviou átomos de Rubídio super resfriados até uns poucos mícrons de uma superfície de vidro. Dobrar a temperatura da superfície de vidro até 600° K, enquanto se mantinha o resto do ambiente à temperatura normal, fez com que a força atrativa do vidro triplicasse, confirmando as previsões teóricas feitas recentemente pelos co-autores teóricos de Trento, Itália.
Afinal, o que acontece? A força de Casimir surge dos efeitos do vácuo (espaço vazio). De acordo com a mecânica quântica, o vácuo consiste de ondas eletromagnéticas errantes, que, por sua vez, consistem de campos elétricos e magnéticos. Os campos elétricos podem redirecionar levemente a carga em átomos. Tais átomos “polarizados” podem, então, sentir uma força de um campo elétrico. Os campos elétricos do vácuo podem ser alterados pela presença de vidro, criando uma região de um campo elétrico máximo que atrai os átomos. Além disso, o calor dentro do vidro também direciona as ondas eletromagnéticas errantes, algumas das quais vazam para a superfície como “ondas evanescentes”. Essas ondas evanescentes têm um campo elétrico máximo na superfície e atraem mais ainda os átomos. As ondas eletromagnéticas no restante do ambiente deveriam, usualmente, cancelar a atração térmica da superfície de vidro. Entretanto, o aumento apenas na temperatura do vidro desquilibra o jogo em favor da força térmica do vidro e aumenta a atração entre a parede e os átomos. (Obrecht et al., Physical Review Letters, 9 de fevereiro de 2007)
DERMATOLOGIA DE NANOTUBOS. O processo pelo qual nanotubos de carbono se auto-reparam foi, agora, explicado e modelado em detalhes. Esses tubos, algumas vezes com a espessura de cerca de um nanômetro, mas com mícrons de comprimento, estão entre os materiais mais resistentes, porém também flexíveis, conhecidos. E, quando eles sofrem uma ruptura, não importa se por meio de irradiação ou da aplicação de calor ou tensão extremos, eles são capazes de se “costurarem” sozinhos, sem que fiquem quaisquer cicatrizes ou falhas. A maneira como eles o fazem – mostra um novo estudo conduzido por cientistas da Universidade Rice – é através da propagação de um tipo de “equipe de reparos de carbono” deslizante. A “equipe” consiste de uma “falange” de 10 átomos de carbono, na forma pentágono-heptágono, que se move ao longo do tubo, preenchendo a rachadura criada, emitindo átomos de carbono e reorganizando as ligações locais ao irem embora. Os carbonos ejetados podem tanto ir embora, quanto serem utilizados no serviço de reparo em outro local (ver a figura em http://www.aip.org/png/2007/276.htm ). O reparo de outros materiais com base em carbono, tais como proteínas ou DNA, é muito mais complicado e, usualmente, deixa cicatrizes ou outros indícios do reparo. Mas o engenheiro da Rice, Boris Yakobson acredita que a “máquina de reparos 5/7” que funciona nos nanotubos de carbono pode funcionar também em micelas (dispositivos de moléculas superficiais disposta em um colóide) ou em microtubulos. n carbon nanotubes might operate too in other 2-dimensional. (Ding et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
Physics News Update nº 810
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 810, de 30 de janeiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE
BATIMENTOS CARDÍACOS E CICLOS RESPIRATÓRIOS podem se tornar sincronizados, é o que mostra um novo estudo. A procura por padrões na seqüência de batimentos cardíacos humanos é um assunto muito estudado; até (a teoria do) caos e geometrias fractal ou espiral têm sido tentados para obter indícios reveladores de padrões. A respiração, que é muito mais controlável do que o batimento cardíaco, é muito menos estudada. Parte do problema em procurar uma correlação entre respiração e batimentos cardíacos, é que esses sistemas têm rítmos muito diferentes. O coração normalmente bate de 60 a 70 vezes por minuto, enquanto que a respiração fica a cerca de um quinto desta taxa. Além disso, os fenômenos do coração e da respiração são complexos; consequentemente, ao menos nos períodos desperto e de movimento rápido dos olhos (rapid eye movement = REM) no sono, foi encontrada pouca (ou inexiste, totalmente) sincronia de fase (ou seja: a ocorrência de respiração e batimentos cardíacos não guardam uma relação consistente entre si). Entretanto, sólidos indícios de que existe uma correlação entre respiração e batimentos cardíacos, nos períodos de sono profundo, foram encontrados, agora. Alguns indícios dessa sincronia de fase tinham sido encontrados antes, mas apenas em amostras de mais ou menos uma dúzia de indivíduos. Em contraste, o estudo realizado pelos cientistas da Universidade Bar-Ilan (Israel) e as Universidades Martin-Luther e Phillips (ambas na Alemanha), inclui 112 indivíduos saudáveis de várias idades, homens e mulheres, em diversos estágios de sono. Os pesquisadores concluem, entre outras coisas, que o rítmo da respiração afeta o rítmo do coração, mas não vice-versa. Tanto a oscilação na respiração, quanto a oscilação do batimento cardíaco são perturbados pelos tipos de ruído imposto por atividade cerebral mais alta presente, como no caso da fase REM do sono. Jan Kantelhardt está tão seguro sobre a correlação entre respiração e batimento cardíaco que ele acredita que os estágios do sono possam ser, agora, determinados pela medição do batimento cardíaco, em lugar de medir as ondas cerebrais. Os pesquisadores também esperam poder estabelecer cuidadosas correlações entre coração e respiração para pacientes com problemas cardíacos, para desenvolver melhores dispositivos de diagnóstico. (Bartsch et al., Physical Review Letters, 26 de janeiro de 2007; jornalistas podem obter o texto em www.aip.org/physnews/select )
CAOS EM UM CHIP. Pela primeira vez físicos demonstraram que um caos bem estruturado pode ser iniciado em um circuito integrado fotônico. Mais ainda, isso representa a primeira vez que os cientistas foram capazes de estudar um caos óptico em freqüências de gigahertz. A vazão de um laser de semicondutor é normalmente regular. Entretanto, se certos parâmetros do laser forem distorcidos, tal como se modulando a corrente eletrônica que bombeia o laser, ou pela realimentação de parte da luz laser a partir de um espelho externo, a vazão média total do laser se tornará caótica; isto é, a vazão do laser será imprevisível. Para tornar o caos ainda mais dramático (e explorável) Mirvais Yousefi e seus colegas na Technische Universiteit Eindhoven (na Holanda) usam lasers emparelhados, lasers constrídos muito perto entre si em um chip, de maneira que cada um afeta o funcionamento do outro. O chip de Eindhoven, que usa a abordagem de lasers-emparelhados mutuamente-perturbativos para disparar o caos, é o primeiro a exibir estranhos atratores, diretamente reveladores do caos, em plotagens da potência do laser em um instante versus a potência do laser em um intante imediatament posterior – em lugar de exibí-lo indiretamente através da gravação dos espectros dos lasers. Olhando à frente para o dia quando os chips opto-fotônicos serão cobertos por milhares ou milhões de lasers, a abordagem de Eindhoven pode permitir aos “troubleshooters” localizar precisamente as cercanias de lasers mal- comportados — não somente isso, mas possivelmente até explorar efeitos caóticos localizados para seu proveito.
De acordo com Yousefi, outros possíveis usos para caos com base em chips serão criptografia, tomografia e possivelmente mesmo no estabelcimento de protocolos lógicos multi-camadas, aqueles baseados não apenas na lógica binária de zeros e uns, mas nos diversos níveis de intensidade correspondentes à vazão em banda larga do sistema caótico de lasers. (Yousefi et al., Physical Review Letters, 26 de janeiro de 2007; texto em www.aip.org/physnews/select )
ADDENDUM: No PNU n° 809 nós escrevemos sobre o Fundo de Ondas Gravitacionais. Para trabalhos comparáveis nesta área, sugerimos aos leitores interessados que leiam também a publicação de Easther e Lim no Journal of Astroparticle Physics, JCAP04(2006)010 ( http://www.iop.org/EJ/jcap/).
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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.
BATIMENTOS CARDÍACOS E CICLOS RESPIRATÓRIOS podem se tornar sincronizados, é o que mostra um novo estudo. A procura por padrões na seqüência de batimentos cardíacos humanos é um assunto muito estudado; até (a teoria do) caos e geometrias fractal ou espiral têm sido tentados para obter indícios reveladores de padrões. A respiração, que é muito mais controlável do que o batimento cardíaco, é muito menos estudada. Parte do problema em procurar uma correlação entre respiração e batimentos cardíacos, é que esses sistemas têm rítmos muito diferentes. O coração normalmente bate de 60 a 70 vezes por minuto, enquanto que a respiração fica a cerca de um quinto desta taxa. Além disso, os fenômenos do coração e da respiração são complexos; consequentemente, ao menos nos períodos desperto e de movimento rápido dos olhos (rapid eye movement = REM) no sono, foi encontrada pouca (ou inexiste, totalmente) sincronia de fase (ou seja: a ocorrência de respiração e batimentos cardíacos não guardam uma relação consistente entre si). Entretanto, sólidos indícios de que existe uma correlação entre respiração e batimentos cardíacos, nos períodos de sono profundo, foram encontrados, agora. Alguns indícios dessa sincronia de fase tinham sido encontrados antes, mas apenas em amostras de mais ou menos uma dúzia de indivíduos. Em contraste, o estudo realizado pelos cientistas da Universidade Bar-Ilan (Israel) e as Universidades Martin-Luther e Phillips (ambas na Alemanha), inclui 112 indivíduos saudáveis de várias idades, homens e mulheres, em diversos estágios de sono. Os pesquisadores concluem, entre outras coisas, que o rítmo da respiração afeta o rítmo do coração, mas não vice-versa. Tanto a oscilação na respiração, quanto a oscilação do batimento cardíaco são perturbados pelos tipos de ruído imposto por atividade cerebral mais alta presente, como no caso da fase REM do sono. Jan Kantelhardt está tão seguro sobre a correlação entre respiração e batimento cardíaco que ele acredita que os estágios do sono possam ser, agora, determinados pela medição do batimento cardíaco, em lugar de medir as ondas cerebrais. Os pesquisadores também esperam poder estabelecer cuidadosas correlações entre coração e respiração para pacientes com problemas cardíacos, para desenvolver melhores dispositivos de diagnóstico. (Bartsch et al., Physical Review Letters, 26 de janeiro de 2007; jornalistas podem obter o texto em www.aip.org/physnews/select )
CAOS EM UM CHIP. Pela primeira vez físicos demonstraram que um caos bem estruturado pode ser iniciado em um circuito integrado fotônico. Mais ainda, isso representa a primeira vez que os cientistas foram capazes de estudar um caos óptico em freqüências de gigahertz. A vazão de um laser de semicondutor é normalmente regular. Entretanto, se certos parâmetros do laser forem distorcidos, tal como se modulando a corrente eletrônica que bombeia o laser, ou pela realimentação de parte da luz laser a partir de um espelho externo, a vazão média total do laser se tornará caótica; isto é, a vazão do laser será imprevisível. Para tornar o caos ainda mais dramático (e explorável) Mirvais Yousefi e seus colegas na Technische Universiteit Eindhoven (na Holanda) usam lasers emparelhados, lasers constrídos muito perto entre si em um chip, de maneira que cada um afeta o funcionamento do outro. O chip de Eindhoven, que usa a abordagem de lasers-emparelhados mutuamente-perturbativos para disparar o caos, é o primeiro a exibir estranhos atratores, diretamente reveladores do caos, em plotagens da potência do laser em um instante versus a potência do laser em um intante imediatament posterior – em lugar de exibí-lo indiretamente através da gravação dos espectros dos lasers. Olhando à frente para o dia quando os chips opto-fotônicos serão cobertos por milhares ou milhões de lasers, a abordagem de Eindhoven pode permitir aos “troubleshooters” localizar precisamente as cercanias de lasers mal- comportados — não somente isso, mas possivelmente até explorar efeitos caóticos localizados para seu proveito.
De acordo com Yousefi, outros possíveis usos para caos com base em chips serão criptografia, tomografia e possivelmente mesmo no estabelcimento de protocolos lógicos multi-camadas, aqueles baseados não apenas na lógica binária de zeros e uns, mas nos diversos níveis de intensidade correspondentes à vazão em banda larga do sistema caótico de lasers. (Yousefi et al., Physical Review Letters, 26 de janeiro de 2007; texto em www.aip.org/physnews/select )
ADDENDUM: No PNU n° 809 nós escrevemos sobre o Fundo de Ondas Gravitacionais. Para trabalhos comparáveis nesta área, sugerimos aos leitores interessados que leiam também a publicação de Easther e Lim no Journal of Astroparticle Physics, JCAP04(2006)010 ( http://www.iop.org/EJ/jcap/).
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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 809
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 809, de 22 de janeiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE
FUNDO DE ONDAS GRAVITACIONAIS. No Modelo Padrão da cosmologia, o universo, em seus primórdios, passou por um período de fantástica expansão. Esta Fase Inflacionária, após um trilhonésimo de segundo, acabou com uma violenta conversão de energia em matéria quente e radiação. Este processo de “reaquecimento” também resultou em uma inundação de ondas gravitacionais (curiosamente, alguns cosmologistas preferem identificar o “Big Bang” com este momento e não com o instante anterior tempo = 0). Comparemos, então, este Fundo de Ondas Gravitacionais (gravitational wave background = GWB) com o mais familiar Fundo Cósmico de Microondas (cosmic microwave background = CMB). O GWB data da marca de um trilhonésimo de segundo, enquanto o CMB é estabelecido cerca de 380.000 anos mais tarde, quando se formaram os primeiros átomos. O CMB representa uma única avalanche de fótons que estavam (naquela época remota) em equilíbrio com os circunstantes átomos em formação; as microondas que vemos hoje nos céus eram (antes de sofrerem o desvio para o vermelho para freqüências mais baixas pela expansão do universo) ondas de ultravioleta e foram subitamente liberadas para viajar através do espaço desimpedido. Elas são, atualmente, observadas como estando principalmente em uma temperatura uniforme de cerca de 3° K, mas o mapa geral das microondas nos céus mostra realmente as fracas marcas da falta de homogeneidade da matéria (calombos) que existiam mesmo então. O que, em contraste, representa o GWB? Ele se origina de três processos de produção, em funcionamento durante a Era Inflacionária: ondas originárias da expansão inflacionária do próprio universo; ondas provenientes da colisão de “bolhas” da matéria recente no reaquecimento após a inflação; e ondas resultantes da turbulência da mistura fluida das primeiras fontes de matéria e radiação, antes que se chegasse ao equilíbrio entre elas (conhecido como “termalização”). As ondas de gravidade nunca entrariam em equilíbrio com a matéria (uma vez que a gravidade é uma força tão fraca que não existe tempo suficiente para se misturar adequadamente); consequentemente, o GWB não parecerá para um observador como estando a uma mesma temperatura média.
Uma nova publicação, da autoria de Juan Garcia-Bellido e Daniel Figueroa (Universidade Autônoma de Madrid), explica como esses processos distintos poderiam ser detectados e diferenciados em modernos detectores, construídos para “ver” ondas gravitacionais, tais como LIGO, LISA ou BBO (Big Bang Observer = Observador do Big Bang). Em primeiro lugar, o GWB estaria desviado para o vermelho, tal como o CMB. Mas, por causa da origem anterior do GWB, o desvio para o vermelho seria ainda mais dramático: a energia (e a freqüência) das ondas estariam degradadas de 24 ordens de magnitude. Em segundo, as ondas do GWB seriam diferentes das ondas gravitacionais de fontes puntuais (tais como a colisão de dois Buracos Negros), uma vez que uma tal colisão emitiria ondas com um sinal espectral mais definido. Contrariamente, o GWB originário do reaquecimento após a inflação teria um espectro muito mais largo, com centro em torno de 1Hz até 1 GHz, dependendo da escala da inflação. Garcia-Bellido sugere que, se um detector tal como o proposto BBO pudesse desemaranhar os sinais separados do GWB do fim-da-inflação, tal sinal poderia ser usado como uma sonda da inflação e poderia auxiliar a explorar algumas questões fundamentais, tais como a assimetria entre matéria e antimatéria, a produção de defeitos topológicos tais como cordas cósmicas, campos magnéticos primordiais e, possivelmente, matéria escura super-pesada (Physical Review Letters, artigo a ser publicado; ver também http://lattice.ft.uam.es/)
TOMOGRAFIA DE PRÓTONS. Na obtenção de imagens na medicina, tais como a Ressonância Magnética (MRI), uma fatia plana de tecido pode ser fotografada em um espaço longitudinal. Uma imagem tridimensional da estrutura do corpo pode ser construída a partir de uma composição de vistas planas. Por analogia, os físicos no Laboratório Jefferson em Virginia estão tentando obter imagens dos quarks dentro dos prótons, uma fatia plana de cada vez no espaço do momento, sendo seu objetivo formar uma imagem de uma mapa tridimensional de quarks dentro de um próton. No caso da tomografia do próton, o “microscópio” consiste de um intenso feixe de elétrons que atinge um alvo de Hidrogênio. Um elétron pode ser defletido por um próton de várias maneiras, mas aqui se visualiza uma única colisão, um evento muito raro chamado de Espalhamento (Efeito) Compton Profundamente Virtual (deeply virtual Compton scattering = DVCS); o elétron penetrante é “espalhado” mediante a emissão de um fóton virtual (um raio Gama de alta energia) a sua frente. Isso se espalha a partir não do próton como um todo, mas de um dos quarks elementares que, junto com os glúons, constituem os tijolos do próton. O quark reemite um Raio Gama, mas não modifica de outra forma sua identidade. Desta forma, o próton-alvo original permanece intacto. Assim, a reação geral é a seguinte: um elétron e um próton colidem, e saem um elétron, um próton e um Raio Gama; o elétron e o Raio Gama são detectados e dessas informações se pode inferir muita coisa sobre o status dos quarks dentro do próton. Por exemplo, a posição espacial do quark dentro do próton (transversa à direção do fóton virtual) pode ser relacionada aos ângulos e energias do Raio Gama emitido. É como se um qurk fosse tirado de dentro do seu lugar dentro do próton e reposto em outro lugar.
Em um sentido importante a experiência do Laboratório Jefferson não é igual à obtenção das imagens médicas. Na microscopia convencional, a diminuição do comprimento de onda da fonte luminosa permite enxergar maiores detalhes e isso é ótimo quando se olha para o interior de tumores e células. Porém as estruturas dentro de um próton – quarks – são puntuais, além do poder de resolução de qualquer sondagem. Assim sendo, a estrutura dos prótons pode ser observada, mas a dos quarks, não. Na tomografia dos prótons, o momento transferido (na verdade o quadrado do momento de transferência, ou Q²) do elétron para o quark na forma de um Raio Gama virtual deveria, até certo ponto, fornecer uma resolução espacial melhor. Além de certo ponto, entretanto, um Q² não fornece um poder de resolução melhor. O que isso significa é que o Gama não estará mais sondando o próton, mas os quarks individualmente. O melhor que se pode fazer é mapear as probabilidades da presença de quarks com um determinado momento ficar em vários lugares dentro do próton; isto guarda semlhança com as nuvens de “orbitais” usadas para ilustrar as prováveis posições dos elétrons nos vários níveis energéticos dentro dos átomos.
Na verdade, talvez a coisa mais importante obtida pela presente experiência, é poder afirmar que o espalhamento se torna independente de Q² acima de um nível de cerca de 2 GeV². Isto indica que uma verdadeira tomografia do próton está acontecendo. Os eventos DVCS que foram vistos em outras experiências anteriores, mas nunca com a exatidão empregada aqui, são raros. Não obstante, os físicos do Jefferson foram capazes de reunir um milhão deles.
Com uma melhoria, já requisitada, na qualidade da energia do feixe de elétrons, os pesquisadores esperam levar seu mapeamento do próton a quarks que portam uma parte maior do momento do próton. Isto permitirá que os físicos do Laboratório Jefferson explorem a origem da massa e do spin do próton. (Munoz Camacho et al., Physical Review Letters, 31 de dezembro de 2006)
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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.
FUNDO DE ONDAS GRAVITACIONAIS. No Modelo Padrão da cosmologia, o universo, em seus primórdios, passou por um período de fantástica expansão. Esta Fase Inflacionária, após um trilhonésimo de segundo, acabou com uma violenta conversão de energia em matéria quente e radiação. Este processo de “reaquecimento” também resultou em uma inundação de ondas gravitacionais (curiosamente, alguns cosmologistas preferem identificar o “Big Bang” com este momento e não com o instante anterior tempo = 0). Comparemos, então, este Fundo de Ondas Gravitacionais (gravitational wave background = GWB) com o mais familiar Fundo Cósmico de Microondas (cosmic microwave background = CMB). O GWB data da marca de um trilhonésimo de segundo, enquanto o CMB é estabelecido cerca de 380.000 anos mais tarde, quando se formaram os primeiros átomos. O CMB representa uma única avalanche de fótons que estavam (naquela época remota) em equilíbrio com os circunstantes átomos em formação; as microondas que vemos hoje nos céus eram (antes de sofrerem o desvio para o vermelho para freqüências mais baixas pela expansão do universo) ondas de ultravioleta e foram subitamente liberadas para viajar através do espaço desimpedido. Elas são, atualmente, observadas como estando principalmente em uma temperatura uniforme de cerca de 3° K, mas o mapa geral das microondas nos céus mostra realmente as fracas marcas da falta de homogeneidade da matéria (calombos) que existiam mesmo então. O que, em contraste, representa o GWB? Ele se origina de três processos de produção, em funcionamento durante a Era Inflacionária: ondas originárias da expansão inflacionária do próprio universo; ondas provenientes da colisão de “bolhas” da matéria recente no reaquecimento após a inflação; e ondas resultantes da turbulência da mistura fluida das primeiras fontes de matéria e radiação, antes que se chegasse ao equilíbrio entre elas (conhecido como “termalização”). As ondas de gravidade nunca entrariam em equilíbrio com a matéria (uma vez que a gravidade é uma força tão fraca que não existe tempo suficiente para se misturar adequadamente); consequentemente, o GWB não parecerá para um observador como estando a uma mesma temperatura média.
Uma nova publicação, da autoria de Juan Garcia-Bellido e Daniel Figueroa (Universidade Autônoma de Madrid), explica como esses processos distintos poderiam ser detectados e diferenciados em modernos detectores, construídos para “ver” ondas gravitacionais, tais como LIGO, LISA ou BBO (Big Bang Observer = Observador do Big Bang). Em primeiro lugar, o GWB estaria desviado para o vermelho, tal como o CMB. Mas, por causa da origem anterior do GWB, o desvio para o vermelho seria ainda mais dramático: a energia (e a freqüência) das ondas estariam degradadas de 24 ordens de magnitude. Em segundo, as ondas do GWB seriam diferentes das ondas gravitacionais de fontes puntuais (tais como a colisão de dois Buracos Negros), uma vez que uma tal colisão emitiria ondas com um sinal espectral mais definido. Contrariamente, o GWB originário do reaquecimento após a inflação teria um espectro muito mais largo, com centro em torno de 1Hz até 1 GHz, dependendo da escala da inflação. Garcia-Bellido sugere que, se um detector tal como o proposto BBO pudesse desemaranhar os sinais separados do GWB do fim-da-inflação, tal sinal poderia ser usado como uma sonda da inflação e poderia auxiliar a explorar algumas questões fundamentais, tais como a assimetria entre matéria e antimatéria, a produção de defeitos topológicos tais como cordas cósmicas, campos magnéticos primordiais e, possivelmente, matéria escura super-pesada (Physical Review Letters, artigo a ser publicado; ver também http://lattice.ft.uam.es/)
TOMOGRAFIA DE PRÓTONS. Na obtenção de imagens na medicina, tais como a Ressonância Magnética (MRI), uma fatia plana de tecido pode ser fotografada em um espaço longitudinal. Uma imagem tridimensional da estrutura do corpo pode ser construída a partir de uma composição de vistas planas. Por analogia, os físicos no Laboratório Jefferson em Virginia estão tentando obter imagens dos quarks dentro dos prótons, uma fatia plana de cada vez no espaço do momento, sendo seu objetivo formar uma imagem de uma mapa tridimensional de quarks dentro de um próton. No caso da tomografia do próton, o “microscópio” consiste de um intenso feixe de elétrons que atinge um alvo de Hidrogênio. Um elétron pode ser defletido por um próton de várias maneiras, mas aqui se visualiza uma única colisão, um evento muito raro chamado de Espalhamento (Efeito) Compton Profundamente Virtual (deeply virtual Compton scattering = DVCS); o elétron penetrante é “espalhado” mediante a emissão de um fóton virtual (um raio Gama de alta energia) a sua frente. Isso se espalha a partir não do próton como um todo, mas de um dos quarks elementares que, junto com os glúons, constituem os tijolos do próton. O quark reemite um Raio Gama, mas não modifica de outra forma sua identidade. Desta forma, o próton-alvo original permanece intacto. Assim, a reação geral é a seguinte: um elétron e um próton colidem, e saem um elétron, um próton e um Raio Gama; o elétron e o Raio Gama são detectados e dessas informações se pode inferir muita coisa sobre o status dos quarks dentro do próton. Por exemplo, a posição espacial do quark dentro do próton (transversa à direção do fóton virtual) pode ser relacionada aos ângulos e energias do Raio Gama emitido. É como se um qurk fosse tirado de dentro do seu lugar dentro do próton e reposto em outro lugar.
Em um sentido importante a experiência do Laboratório Jefferson não é igual à obtenção das imagens médicas. Na microscopia convencional, a diminuição do comprimento de onda da fonte luminosa permite enxergar maiores detalhes e isso é ótimo quando se olha para o interior de tumores e células. Porém as estruturas dentro de um próton – quarks – são puntuais, além do poder de resolução de qualquer sondagem. Assim sendo, a estrutura dos prótons pode ser observada, mas a dos quarks, não. Na tomografia dos prótons, o momento transferido (na verdade o quadrado do momento de transferência, ou Q²) do elétron para o quark na forma de um Raio Gama virtual deveria, até certo ponto, fornecer uma resolução espacial melhor. Além de certo ponto, entretanto, um Q² não fornece um poder de resolução melhor. O que isso significa é que o Gama não estará mais sondando o próton, mas os quarks individualmente. O melhor que se pode fazer é mapear as probabilidades da presença de quarks com um determinado momento ficar em vários lugares dentro do próton; isto guarda semlhança com as nuvens de “orbitais” usadas para ilustrar as prováveis posições dos elétrons nos vários níveis energéticos dentro dos átomos.
Na verdade, talvez a coisa mais importante obtida pela presente experiência, é poder afirmar que o espalhamento se torna independente de Q² acima de um nível de cerca de 2 GeV². Isto indica que uma verdadeira tomografia do próton está acontecendo. Os eventos DVCS que foram vistos em outras experiências anteriores, mas nunca com a exatidão empregada aqui, são raros. Não obstante, os físicos do Jefferson foram capazes de reunir um milhão deles.
Com uma melhoria, já requisitada, na qualidade da energia do feixe de elétrons, os pesquisadores esperam levar seu mapeamento do próton a quarks que portam uma parte maior do momento do próton. Isto permitirá que os físicos do Laboratório Jefferson explorem a origem da massa e do spin do próton. (Munoz Camacho et al., Physical Review Letters, 31 de dezembro de 2006)
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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 808
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 808, de 12 de janeiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE
AS FOLHAS DE CHÁ DE EINSTEIN INSPIRAM UMA NOVA TÉCNICA PARA SEPARAÇÃO DE SANGUE. Os cientistas da Universidade Monash da Austrália desenvolveram um processo para separar rápida e eficientemente separar o plasma sanguíneo no nível microscópico, sem quaisquer peças móveis, o que tem o potencial de permitir aos médicos realizar exames de sangue sem ter que enviar amostras para um laboratório. O novo processo emprega o mesmo princípio que faz com que as folhas de chá se acumulem no centro do fundo de uma chícara de chá mexida, um fenômeno explicado pela primeira vez por Einstein na década de 1920. A técnica é descrita na última edição do novo periódico de livre acesso Biomicrofluidics (1, 014103, 2007; http://bmf.aip.org/)). Separar o plasma sanguíneo de células vermelhas, proteínas e outras partículas microscópicas é um passo essencial em diversos exames médicos comuns, inclusive a medição de níveis de colesterol, drogas em atletas, tipo sanguíneo em doadores e níveis de glicose em diabéticos. Os processos de exame correntes necessitam da coleta de amostras que são enviadas a um laboratório e analisadas com uma grande centrífuga, um processo que pode demorar vários dias. No novo processo, uma pequena quantidade de sangue entra em uma câmara para fluidos e uma ponta de agulha é colocada próxima à superfície do sangue, em um ângulo predeterminado. Aplica-se uma voltagem à agulha, gerando íons na sua ponta que repelem os íons opostamente carregados nas proximidades. Isto cria um fluxo de ar, conhecido como “vento iônico”, que varre a superfície do sangue, fazendo com que ele circule. As partículas microscópicas no sangue se deslocam em uma espiral descendente, por causa do ângulo da agulha com relação à superfície. Quando o fluido começa a circular, se poderia esperar (intuitivamente) que as partículas microscópicas, tais como as hemácias, fossem empurradas na direção da parede externa da câmara pela força centrífuga. Mas, por causa do fenômeno chamado de “Paradoxo das Folhas de Chá”, as partículas são, ao contrário, empurradas para dentro, junto ao fundo da câmara. Einstein propôs uma explicação para esse fenômeno em 1926, quando percebeu que as folhas de chá se acumulavam no centro do fundo de uma xícara de chá mexida, em lugar de serem expelidas para as bordas. A pequena câmara de sangue, da mesma forma como a xícara de chá, é um cilindro de líquido que é girado no topo, enquanto permanece estacionário na base. Para satisfazer a condição de velocidade zero na base, é gerada uma força “para dentro” no fundo do líquido, a qual suprime a força centrífuga nesse local. Assim, as partículas microscópicas espiralam para dentro, na direção do fundo da câmara, como um tornado em miniatura, deixando uma clara camada de plasma acima.
Leslie Y. Yeo antecipa que essa tecnologia pode ser incorporada em um chip, mais ou menos do tamanho de um cartão de crédito. Ele diz que os dispositivos podem ser correntemente produzidos a custos reduzidos com as correntes técnicas de manufatura – cerca de 50 centavos de dólar por chip – mas podem estar ainda de 5 a 10 anos da produção em massa. (Arifin, Yeo, and Friend, Biomicrofluidics, edição de Janeiro-Março de 2007).
OUVINDO MADEIRA DE LEI. O finlandeses são muito preocupados com suas florestas. Jean Sibelius escreveu uma obra musical, “Tapiola”, acerca delas. Um tipo de árvore particularmente valioso, com uma madeira de lei usada na fabricação de mobília de alta qualidade, é bétula crespa, uma mutação natural da bétula prateada. A primeira é cerca de 20% mais densa e possue veios curiosamente crespos, e é muito rara, enquanto que a outra, usada para compensados ou polpa, é comum. Vistos de fora, os dois tipos de bétula são essencialmente idênticos. Agora, uma equipe de físicos em Helsinki desenvolveu um processo para diferenciar um tipo do outro, observando como eles conduzem ondas ultrassônicas. Com um nível de confiabilidade de 93%, uma bétula crespa pode ser detectada e resguardada, ao menos temporariamente, do machado. Ela poderia ser deixada crescer mais, enquanto a menos útil bétula prateada seria cortada na marca dos 10 aos 13 anos. (Salmi et al., Journal of Applied Physics, Janeiro 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.
AS FOLHAS DE CHÁ DE EINSTEIN INSPIRAM UMA NOVA TÉCNICA PARA SEPARAÇÃO DE SANGUE. Os cientistas da Universidade Monash da Austrália desenvolveram um processo para separar rápida e eficientemente separar o plasma sanguíneo no nível microscópico, sem quaisquer peças móveis, o que tem o potencial de permitir aos médicos realizar exames de sangue sem ter que enviar amostras para um laboratório. O novo processo emprega o mesmo princípio que faz com que as folhas de chá se acumulem no centro do fundo de uma chícara de chá mexida, um fenômeno explicado pela primeira vez por Einstein na década de 1920. A técnica é descrita na última edição do novo periódico de livre acesso Biomicrofluidics (1, 014103, 2007; http://bmf.aip.org/)). Separar o plasma sanguíneo de células vermelhas, proteínas e outras partículas microscópicas é um passo essencial em diversos exames médicos comuns, inclusive a medição de níveis de colesterol, drogas em atletas, tipo sanguíneo em doadores e níveis de glicose em diabéticos. Os processos de exame correntes necessitam da coleta de amostras que são enviadas a um laboratório e analisadas com uma grande centrífuga, um processo que pode demorar vários dias. No novo processo, uma pequena quantidade de sangue entra em uma câmara para fluidos e uma ponta de agulha é colocada próxima à superfície do sangue, em um ângulo predeterminado. Aplica-se uma voltagem à agulha, gerando íons na sua ponta que repelem os íons opostamente carregados nas proximidades. Isto cria um fluxo de ar, conhecido como “vento iônico”, que varre a superfície do sangue, fazendo com que ele circule. As partículas microscópicas no sangue se deslocam em uma espiral descendente, por causa do ângulo da agulha com relação à superfície. Quando o fluido começa a circular, se poderia esperar (intuitivamente) que as partículas microscópicas, tais como as hemácias, fossem empurradas na direção da parede externa da câmara pela força centrífuga. Mas, por causa do fenômeno chamado de “Paradoxo das Folhas de Chá”, as partículas são, ao contrário, empurradas para dentro, junto ao fundo da câmara. Einstein propôs uma explicação para esse fenômeno em 1926, quando percebeu que as folhas de chá se acumulavam no centro do fundo de uma xícara de chá mexida, em lugar de serem expelidas para as bordas. A pequena câmara de sangue, da mesma forma como a xícara de chá, é um cilindro de líquido que é girado no topo, enquanto permanece estacionário na base. Para satisfazer a condição de velocidade zero na base, é gerada uma força “para dentro” no fundo do líquido, a qual suprime a força centrífuga nesse local. Assim, as partículas microscópicas espiralam para dentro, na direção do fundo da câmara, como um tornado em miniatura, deixando uma clara camada de plasma acima.
Leslie Y. Yeo antecipa que essa tecnologia pode ser incorporada em um chip, mais ou menos do tamanho de um cartão de crédito. Ele diz que os dispositivos podem ser correntemente produzidos a custos reduzidos com as correntes técnicas de manufatura – cerca de 50 centavos de dólar por chip – mas podem estar ainda de 5 a 10 anos da produção em massa. (Arifin, Yeo, and Friend, Biomicrofluidics, edição de Janeiro-Março de 2007).
OUVINDO MADEIRA DE LEI. O finlandeses são muito preocupados com suas florestas. Jean Sibelius escreveu uma obra musical, “Tapiola”, acerca delas. Um tipo de árvore particularmente valioso, com uma madeira de lei usada na fabricação de mobília de alta qualidade, é bétula crespa, uma mutação natural da bétula prateada. A primeira é cerca de 20% mais densa e possue veios curiosamente crespos, e é muito rara, enquanto que a outra, usada para compensados ou polpa, é comum. Vistos de fora, os dois tipos de bétula são essencialmente idênticos. Agora, uma equipe de físicos em Helsinki desenvolveu um processo para diferenciar um tipo do outro, observando como eles conduzem ondas ultrassônicas. Com um nível de confiabilidade de 93%, uma bétula crespa pode ser detectada e resguardada, ao menos temporariamente, do machado. Ela poderia ser deixada crescer mais, enquanto a menos útil bétula prateada seria cortada na marca dos 10 aos 13 anos. (Salmi et al., Journal of Applied Physics, Janeiro 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.
Physcis News Update nº 807
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 807, de 29 de dezembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE
SENSOREAMENTO DIRETO DE FORÇAS AO NÍVEL DE PICONEWTON. A medição de massas pode ser realizada ao nível de 10-21 grama (zeptograma) (ver PNU nº 725, matéria 1) e a força até o nível de 10-18 Newton (attonewton) (Arlett et al., em Nano Letters, 2006). Porém, para diversas medições no mundo da biologia das células, isto é sensibilidade demais. As forças nesse reino são tipicamente da ordem do piconewton (1 pN = 10-12 Newton). Os exemplos incluem a força aplicada pela proteína motora molecular Cinesina para o transporte de vesículas (6 pN), a força para “desempacotar” uma molécula de DNA a temperatura ambiente (9 a 20 pN), ou a força para rasgar uma molécula de DNA, puxando-a pelas extremidades (65 pN). Os biofísicos precisam de um sensor de forças economicamente viável que funcione com confiabilidade dentro d’água, no nível de pN. Steven Koch e seus colegas no Sandia National Labs estão quase no ponto de fornecer um tal sensor. O núcleo do dispositivo é uma mola de um milímetro de comprimento, mas com apenas um mícron de espessura, e é fabricada por um processo comum de micro-usinagem de polisilicones. A mola funciona de acordo com a clásica experiência de Robert Hooke no século XVII: a força exercida sobre a mola é igual à compressão ou extensão da mola, multiplicada pela constante elástica da mola, que, no caso, é de cerca de 1 piconewton por nanômetro. A mola, montada sobre um substrato, pode ser usada de diversas maneiras: ela pode ser engatada para se mover com o puxão ou empurrão de uma amostra biológica, ou pode ser tornada sensível a campos magnéticos e, assim, fucionar como um sensor de campos. O deslocamento da mola é, correntemente, observado por uma câmera de vídeo com uma precisão de 2 nm, mas são possíveis outros processos mais rápidos e precisos. Koch (atualmente na Universidade do Novo Mexico) diz que as aplicações mais prováveis do novo sensor serão medições de forças do tipo das microsferas magnéticas usadas em experiências de uma única bio-molécula e para calibrar os eletromagnetos usados para enviar microsferas para realizarem coisas tais como esticar, torcer, ou “desempacotar” DNA. Ele também visualiza medições diretas de forças mecânicas, em combinação com outros dispositivos de sistemas micro-eletromecânicos (MEMS = microelectromechanical systems), em experiências de biofísica, onde pinças ópticas (que usam feixes de laser para manipular as microsferas ligadas às moléculas) não podem ser usadas. O sensor do Sandia pode ser adaptado para aplicar uma tensão ajustável a moléculas isoladas de DNA, a fim de estudar as ligações entre as proteínas ou processos enzimáticos. (Koch, Thayer, Corwin, de Boer., Applied Physics Letters, 23 de outubro de 2006)
NOVOS ESTADOS NUCLEARES “ESQUISITOS”. Alguns físicos nucleares procuram criar novos elementos fundindo dois núcleos e esperando que o corpo amalgamado se mantenha junto, pelo menos por algum tempo. Outros pesquisadores exploram o mundo nuclear criando novos estados de spin. Um núcleo que gire rapidamente não está “excitado” no sentido usual de ter um monte de energia interna, mas, não obstante, permite que os prótons e nêutrons constituíntes se arranjem em novas configurações. Este universo de alto giro é alcançado pelo entrechoque não central de dois núcleos [nota do tradutor: algo como um choque “de raspão”] . Em um novo trabalho experimental no Laboratório Lawrence Berkeley na Califórnia, núcleos de Érbio-158 foram postos a girar muito rapidamente e, então, cuidadosamente observados, enquanto desaceleravam, descarregando fótons de alta energia. Esses Raios Gama, cada qual carregando consigo duas unidades de momento angular (cada unidade é igual a 2Π vezes a Constante de Planck), são observados no detector de Gamasfera que circunda o local da colisão; o número de raios Gama fornece a informação acerca do spin nuclear. Assim, por exemplo, um núcleo girado a um nível de 40 unidades, emitiria cerca de 20 Gamas, enquanto “voltasse à calma”; outras formas de relaxamento radiativo nuclear – ejetar elétrons ou partículas Alfa – levam muito tempo para ocorrer. Os teóricos acreditam que, acima de um valor de spin de cerca de 46, todo o núcleo de Er-158 não pode ser posto a girar mais rápido, sem que haja um drástico rearranjamento de todo o estado do núcleo. [Nota do tradutor: existem, em inglês, duas palavras diferentes que são traduzidas por “núcleo”: “nucleus”, que seria mais exatamente um núcleo atômico; e “core” que é um elemento central, como, por exemplo, o núcleo do planeta Terra. Eu indiquei com a palavra “core” essa segunda acepção de “núcleo”, em português] Em seu lugar, um núcleo (“core”) esférico de partículas nucleares (que constituem um núcleo de Gadolínio-146) para de girar, enquanto uma frota de 12 partículas de “valência” (nêutrons e prótons) orbitam o núcleo (“core”) em valores de spin ainda maiores (ver a progressão dos estados de spin nesta figura). Eddie Paul, da Universidade de Liverpool e seus colegas conseguiram descobrir novos caminhos para um regime de spin mais alto, observando o padrão de raios Gama emitidos. Eles encontraram indícios de que os núcleos (“cores”) observados nas experiências anteriores pode, ocasionalmente, se fragmentar um pouco, permitindo que a rotação coletiva de todos os núcleons seja retomada, o que permite que o spin total do núcleo atinja valores mais altos. O valor mais alto observado desta maneira foi de 65 unidades de spin. Os pesquisadores esperam explorar valores de spin ainda mais altos, talvez tão altos que o núcleo se aproxime o limite de fissão. Neste ponto, o núcleo não se desexcita mais perdendo raios Gama, mas por fissão – ou seja, se desfazendo em grandes fragmentos nucleares. (Paul et al., Physical Review Letters, artigo a ser publcado)
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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.
SENSOREAMENTO DIRETO DE FORÇAS AO NÍVEL DE PICONEWTON. A medição de massas pode ser realizada ao nível de 10-21 grama (zeptograma) (ver PNU nº 725, matéria 1) e a força até o nível de 10-18 Newton (attonewton) (Arlett et al., em Nano Letters, 2006). Porém, para diversas medições no mundo da biologia das células, isto é sensibilidade demais. As forças nesse reino são tipicamente da ordem do piconewton (1 pN = 10-12 Newton). Os exemplos incluem a força aplicada pela proteína motora molecular Cinesina para o transporte de vesículas (6 pN), a força para “desempacotar” uma molécula de DNA a temperatura ambiente (9 a 20 pN), ou a força para rasgar uma molécula de DNA, puxando-a pelas extremidades (65 pN). Os biofísicos precisam de um sensor de forças economicamente viável que funcione com confiabilidade dentro d’água, no nível de pN. Steven Koch e seus colegas no Sandia National Labs estão quase no ponto de fornecer um tal sensor. O núcleo do dispositivo é uma mola de um milímetro de comprimento, mas com apenas um mícron de espessura, e é fabricada por um processo comum de micro-usinagem de polisilicones. A mola funciona de acordo com a clásica experiência de Robert Hooke no século XVII: a força exercida sobre a mola é igual à compressão ou extensão da mola, multiplicada pela constante elástica da mola, que, no caso, é de cerca de 1 piconewton por nanômetro. A mola, montada sobre um substrato, pode ser usada de diversas maneiras: ela pode ser engatada para se mover com o puxão ou empurrão de uma amostra biológica, ou pode ser tornada sensível a campos magnéticos e, assim, fucionar como um sensor de campos. O deslocamento da mola é, correntemente, observado por uma câmera de vídeo com uma precisão de 2 nm, mas são possíveis outros processos mais rápidos e precisos. Koch (atualmente na Universidade do Novo Mexico) diz que as aplicações mais prováveis do novo sensor serão medições de forças do tipo das microsferas magnéticas usadas em experiências de uma única bio-molécula e para calibrar os eletromagnetos usados para enviar microsferas para realizarem coisas tais como esticar, torcer, ou “desempacotar” DNA. Ele também visualiza medições diretas de forças mecânicas, em combinação com outros dispositivos de sistemas micro-eletromecânicos (MEMS = microelectromechanical systems), em experiências de biofísica, onde pinças ópticas (que usam feixes de laser para manipular as microsferas ligadas às moléculas) não podem ser usadas. O sensor do Sandia pode ser adaptado para aplicar uma tensão ajustável a moléculas isoladas de DNA, a fim de estudar as ligações entre as proteínas ou processos enzimáticos. (Koch, Thayer, Corwin, de Boer., Applied Physics Letters, 23 de outubro de 2006)
NOVOS ESTADOS NUCLEARES “ESQUISITOS”. Alguns físicos nucleares procuram criar novos elementos fundindo dois núcleos e esperando que o corpo amalgamado se mantenha junto, pelo menos por algum tempo. Outros pesquisadores exploram o mundo nuclear criando novos estados de spin. Um núcleo que gire rapidamente não está “excitado” no sentido usual de ter um monte de energia interna, mas, não obstante, permite que os prótons e nêutrons constituíntes se arranjem em novas configurações. Este universo de alto giro é alcançado pelo entrechoque não central de dois núcleos [nota do tradutor: algo como um choque “de raspão”] . Em um novo trabalho experimental no Laboratório Lawrence Berkeley na Califórnia, núcleos de Érbio-158 foram postos a girar muito rapidamente e, então, cuidadosamente observados, enquanto desaceleravam, descarregando fótons de alta energia. Esses Raios Gama, cada qual carregando consigo duas unidades de momento angular (cada unidade é igual a 2Π vezes a Constante de Planck), são observados no detector de Gamasfera que circunda o local da colisão; o número de raios Gama fornece a informação acerca do spin nuclear. Assim, por exemplo, um núcleo girado a um nível de 40 unidades, emitiria cerca de 20 Gamas, enquanto “voltasse à calma”; outras formas de relaxamento radiativo nuclear – ejetar elétrons ou partículas Alfa – levam muito tempo para ocorrer. Os teóricos acreditam que, acima de um valor de spin de cerca de 46, todo o núcleo de Er-158 não pode ser posto a girar mais rápido, sem que haja um drástico rearranjamento de todo o estado do núcleo. [Nota do tradutor: existem, em inglês, duas palavras diferentes que são traduzidas por “núcleo”: “nucleus”, que seria mais exatamente um núcleo atômico; e “core” que é um elemento central, como, por exemplo, o núcleo do planeta Terra. Eu indiquei com a palavra “core” essa segunda acepção de “núcleo”, em português] Em seu lugar, um núcleo (“core”) esférico de partículas nucleares (que constituem um núcleo de Gadolínio-146) para de girar, enquanto uma frota de 12 partículas de “valência” (nêutrons e prótons) orbitam o núcleo (“core”) em valores de spin ainda maiores (ver a progressão dos estados de spin nesta figura). Eddie Paul, da Universidade de Liverpool e seus colegas conseguiram descobrir novos caminhos para um regime de spin mais alto, observando o padrão de raios Gama emitidos. Eles encontraram indícios de que os núcleos (“cores”) observados nas experiências anteriores pode, ocasionalmente, se fragmentar um pouco, permitindo que a rotação coletiva de todos os núcleons seja retomada, o que permite que o spin total do núcleo atinja valores mais altos. O valor mais alto observado desta maneira foi de 65 unidades de spin. Os pesquisadores esperam explorar valores de spin ainda mais altos, talvez tão altos que o núcleo se aproxime o limite de fissão. Neste ponto, o núcleo não se desexcita mais perdendo raios Gama, mas por fissão – ou seja, se desfazendo em grandes fragmentos nucleares. (Paul et al., Physical Review Letters, artigo a ser publcado)
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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 806
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 806, de 20 de dezembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE
LASER DE ÁTOMOS GUIADOS. Uma nuvem de átomos destilados na forma de um Condensado de Bose-Einstein (BEC) age como uma coisa única e coerente. Além disso, o BEC age como uma onda. Ele pode ser, e já foi, extraído da estrutura da armadilha onde o Condensado é feito e deixado se propagar, tal como um feixe de laser, exceto pelo fato de que as ondas, neste caso, são compostas por átomos, não por radiação eletromagnética. Nos lasers de átomos anteriormente obtidos, os átomos, sujeitos à força da gravidade, aceleravam; isto tinha como efeito a diminuição do comprimento de onda das ondas de átomos. Agora, pela primeira vez, físicos do Grupo de Alain Aspect da Escola de Pós-Graduação do Instituit d’Optique, em Palaiseau (Sul de Paris), foram capazes de extrair átomos de uma armadilha de BEC de uma forma quase-contínua, enquanto que, simultaneamente, os enviavam por uma guia óptica horizontal, com um nível de controle sem precedentes sobre a direção, intensidade e comprimento de onda, sendo este último mantido constante durante a propagação. William Guerin, um dos pesquisadores da equipe dirigida por Vincent Josse e Philippe Bouyer, diz que a vantagem desse feixe guiado de laser de átomos quase-contínuo, sobre os feixes guiados em pulsos anteriores (quando o BEC é extraído a uma), é sua velocidade de dispersão muito mais estreita. No laser de átomos de Palaiseau, os átomos são extraídos mediante a conversão de alguns deles de um estado magnético para um estado não-magnético. Quando isso acontece, os campos magnéticos de confinamento da armadilha não conseguem mais influir nos átomos e as ondas de átomos emergem com uma velocidade típica de 10nm/seg e uma velocidade de dispersão de poucos mícrons/seg, um fator 1.000 vezes mais preciso do que o funcionamento do laser de pulso (ver figura aqui). O laser de átomos no dispositivo de Paris é empurrado para a frente por um feixe de luz por um processo extremamente direcional e eficiente; nenhum átomo é perdido, durante a extração ou o transporte ao longo de uma guia de 1 nm. Este novo laser de átomos abre promissoras perspectivas para aplicações em interferometria atômica ou em estudos fundamentais sobre a propagação de ondas de matéria. (Guerin et al., Physical Review Letters, 17 de novembro de 2006)
PROPRIEDADES COM A QUALIDADE DE DIAMANTES. Muito do que conhecemos sobre como os materiais se comportam sob extremas pressões e temperaturas (milhôes de atmosferas e milhares de graus Kelvin), é aprendido pelo uso de células-bigorna de diamante. Nesses pequenos receptáculos, o material pode ser espremido entre as faces planas, duras e transparentes de dois diamantes de alta qualidade (como gemas). Porque o diamante é transparente para grande parte do espectro eletromagnético, vários tipos de radiação, tais como feixes de laser, ou luz emitida a partir de, ou ainda disperasado por, a amostra (uma luz que contém valiosas informações espectroscópicas), podem entrar e sair pelas janelas do diamante. Entretanto, o próprio diamante pode introduzir sutís distorções ópticas e alguns físicos acreditam ser importante que os experimentadores observem mais de perto dois importantes parâmetros: dispersão (a propriedade óptica que dá aos diamantes sua aparência fulgurante) e absorbância. Ambos os parâmetros são cruciais para a espectro-radiometria (a determinação da temperatura por processo espectroscópico) de amostras contidas na célula-bigorna de diamante. Laura Robin Benedetti e Daniel Farber do Livermore National Lab e Nicolas Guigot da European Synchrotron Radiation Facility, acreditam que, por não levar em consideração os efeitos de dispersão e absorbância, os experimentadores podem introduzir erros nas temperaturas medidas (tipicamente na faix de 1.500 a 4.000 °K) de até muitas centenas de graus Kelvin. Entretanto, Benedetti diz que seu novo trabalho apresenta maneiras de compensar as distorções introduzidas pelas propriedades ópticas das janelas dos diamantes. É muito apropriado que este novo enfoque sobre diamantes apareça no Journal of Applied Physics Letters (JAP), que, neste ano, comemora seu jubileu de diamante. Além disso, o JAP é publicado pelo Instituto Americano de Física (American Institute of Physics = AIP), que também está celebrando seu 75º aniversário em 2006. (Journal of Applied Physics, 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.
LASER DE ÁTOMOS GUIADOS. Uma nuvem de átomos destilados na forma de um Condensado de Bose-Einstein (BEC) age como uma coisa única e coerente. Além disso, o BEC age como uma onda. Ele pode ser, e já foi, extraído da estrutura da armadilha onde o Condensado é feito e deixado se propagar, tal como um feixe de laser, exceto pelo fato de que as ondas, neste caso, são compostas por átomos, não por radiação eletromagnética. Nos lasers de átomos anteriormente obtidos, os átomos, sujeitos à força da gravidade, aceleravam; isto tinha como efeito a diminuição do comprimento de onda das ondas de átomos. Agora, pela primeira vez, físicos do Grupo de Alain Aspect da Escola de Pós-Graduação do Instituit d’Optique, em Palaiseau (Sul de Paris), foram capazes de extrair átomos de uma armadilha de BEC de uma forma quase-contínua, enquanto que, simultaneamente, os enviavam por uma guia óptica horizontal, com um nível de controle sem precedentes sobre a direção, intensidade e comprimento de onda, sendo este último mantido constante durante a propagação. William Guerin, um dos pesquisadores da equipe dirigida por Vincent Josse e Philippe Bouyer, diz que a vantagem desse feixe guiado de laser de átomos quase-contínuo, sobre os feixes guiados em pulsos anteriores (quando o BEC é extraído a uma), é sua velocidade de dispersão muito mais estreita. No laser de átomos de Palaiseau, os átomos são extraídos mediante a conversão de alguns deles de um estado magnético para um estado não-magnético. Quando isso acontece, os campos magnéticos de confinamento da armadilha não conseguem mais influir nos átomos e as ondas de átomos emergem com uma velocidade típica de 10nm/seg e uma velocidade de dispersão de poucos mícrons/seg, um fator 1.000 vezes mais preciso do que o funcionamento do laser de pulso (ver figura aqui). O laser de átomos no dispositivo de Paris é empurrado para a frente por um feixe de luz por um processo extremamente direcional e eficiente; nenhum átomo é perdido, durante a extração ou o transporte ao longo de uma guia de 1 nm. Este novo laser de átomos abre promissoras perspectivas para aplicações em interferometria atômica ou em estudos fundamentais sobre a propagação de ondas de matéria. (Guerin et al., Physical Review Letters, 17 de novembro de 2006)
PROPRIEDADES COM A QUALIDADE DE DIAMANTES. Muito do que conhecemos sobre como os materiais se comportam sob extremas pressões e temperaturas (milhôes de atmosferas e milhares de graus Kelvin), é aprendido pelo uso de células-bigorna de diamante. Nesses pequenos receptáculos, o material pode ser espremido entre as faces planas, duras e transparentes de dois diamantes de alta qualidade (como gemas). Porque o diamante é transparente para grande parte do espectro eletromagnético, vários tipos de radiação, tais como feixes de laser, ou luz emitida a partir de, ou ainda disperasado por, a amostra (uma luz que contém valiosas informações espectroscópicas), podem entrar e sair pelas janelas do diamante. Entretanto, o próprio diamante pode introduzir sutís distorções ópticas e alguns físicos acreditam ser importante que os experimentadores observem mais de perto dois importantes parâmetros: dispersão (a propriedade óptica que dá aos diamantes sua aparência fulgurante) e absorbância. Ambos os parâmetros são cruciais para a espectro-radiometria (a determinação da temperatura por processo espectroscópico) de amostras contidas na célula-bigorna de diamante. Laura Robin Benedetti e Daniel Farber do Livermore National Lab e Nicolas Guigot da European Synchrotron Radiation Facility, acreditam que, por não levar em consideração os efeitos de dispersão e absorbância, os experimentadores podem introduzir erros nas temperaturas medidas (tipicamente na faix de 1.500 a 4.000 °K) de até muitas centenas de graus Kelvin. Entretanto, Benedetti diz que seu novo trabalho apresenta maneiras de compensar as distorções introduzidas pelas propriedades ópticas das janelas dos diamantes. É muito apropriado que este novo enfoque sobre diamantes apareça no Journal of Applied Physics Letters (JAP), que, neste ano, comemora seu jubileu de diamante. Além disso, o JAP é publicado pelo Instituto Americano de Física (American Institute of Physics = AIP), que também está celebrando seu 75º aniversário em 2006. (Journal of Applied Physics, artigo em publicação)
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