Physics News Update n° 796
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 796, de 11 de outubro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
PRIMEIRA REAÇÃO QUÍMICA COM ANTIMATÉRIA. A Colaboração Athena, um grupo esperimental que trabalha no laboratório do CERN em Genebra, mediu reações químicas que envolvem Hidrogênio Antiprotônico, uma coisa ligada que consiste em em um antipróton, negativamente carregado, emparelhado com um próton positivamente carregado. Este objeto composto, que também pode ser chamado de Protônio, eventualmente se aniquila, criando um número par de píons carregados como rastro. Normalmente, a aniquilação se dá em um trilhonésimo de segundo, mas no aparato da Athena (e suas condições extremamente restritas de vácuo) a duração é de um incrível milhonésimo de segundo. O Protônio aparece da seguinte maneira. Em primeiro lugar, são criados antiprótons no próton-síncroton do CERN, esmagando prótons em um alvo fino. Os antiprótons resultantes passam ,então, por uma desaceleração, de 97% para 10% da velocidade da luz. Mais alguns estágios de arrefecimento, que incluem a imersão em um banho de elétrons lentos, trazem os antiprótons a um ponto onde eles podem ser capturados pela armadilha eletrostática Athena. Isto permite que os pesquisadores estudem, então, pela primeira vez, uma reação química entre o mais simples íon de antimatéria – o antipróton – e o íon molecular mais simples da matéria, mais exatamente o H2+ (dois átomos de H com um elétron faltando). Juntar esses dois íons resulta em Protônio, mais um átomo neutro de Hidrogênio (ver figura em
http://www.aip.org/png/2006/269.htm ).
Isto representa a primeira reação química entre máteria e anitmatéria, se não se levar em consideração a interação de posítrons (antielétrons) com a matéria comum. (Anteriormente antiprótons foram inesridos em átomos de Hélio, mas isto não constituiu uma “reação química”, uma vez que os antiprótons apenas substituíam um elétron no átomo de Hélio)
De acordo com NIcola Zurlo da Univesidade de Brescia e seus colegas, a emissão experimental da eventual aniquilação do Protônio (veja figura em www.aip.org/png) peermitiram que os cientistas da Athena deduzissem que o número quântrico principal (indicado pela letra n) do Protônio tem um valor médio de 70, em lugar do valor esperado de 30. Além disso, o momento angular do Protônio ficou tipicamente bem abaixo do esperado – talvez por causa da baixa velocidade relativa na qual os íons de matéria e antimatéria se aproximaram antes da reação. Os cientistas da Athena esperam realizar uma especroscopia do seu “átomo” próton-antipróton, em acréscimo à já programada espectroscopia dos átomos capturados de ani-Hidrogênio, que consiste em de antiprótons casados a posítrons (Zurlo et al., Physical Review Letters, 13 de outubro de 2006. Website do laboratório: http://athena.web.cern.ch/athena/ )
LASER UV BOMBEADO POR FEIXE DE URÂNIO. Lasers consistem de um meio ativo de átomos excitáveis, um mecanismo de bombeamento para excitar estes átomos, e uma cavidade para armazenar um pulso de radiação coerente. No laboratório GSI em Darmstadt, Alemanha, os cientistas tiveram sucesso, pela primeira vez, em usar um feixe de íons de urânio como a “bomba” para produzir a luz laser UV. Funciona assim: o feixe de U ioniza átomos de Kriptônio, que, por sua vez, formam moléculas excitadas com Flúor. As moléculas de KrF são as entidades excitadas que emitem a luz coerente em um comprimento de onda de 248 nm. Um laser que usa esta rara mistura de gás-halogênio é chamada de um laser de excímero (“dimer” excitado). Esta não é o comprimento de onda mais curto já obtido e o esquema de bombeamento de Urânio não é tão eficiente, assim. Então, por que usar essa abordagem para produzir lasers, especialmente quando estão disponíveis no comércio lasers de KrF bombeados eletricamente? Porque este foi um teste pioneiro para produzir luz laser em excímeros que não possam ser eletricamente bombeados. De acordo com Andreas Ulrich da Tecnische Universitat de Munique, a meta é excitar excímeros de gases raros puros para produzir radiação na faixa do esperctro VUV (ultravioleta no vácuo) e raios-X moles. Somente agora os raios de Urânio no GSI foram potentes o suficiente para bombear energia para lasers nessa região de comprimentos de onda. Sendo tão pesados, os átomos de Urânio depositam sua energia com muito mais eficiência do que partículas mais leves, tais como os elétrons. (Ulrich et al., Physical Review Letters, 13 de outubro 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.
PRIMEIRA REAÇÃO QUÍMICA COM ANTIMATÉRIA. A Colaboração Athena, um grupo esperimental que trabalha no laboratório do CERN em Genebra, mediu reações químicas que envolvem Hidrogênio Antiprotônico, uma coisa ligada que consiste em em um antipróton, negativamente carregado, emparelhado com um próton positivamente carregado. Este objeto composto, que também pode ser chamado de Protônio, eventualmente se aniquila, criando um número par de píons carregados como rastro. Normalmente, a aniquilação se dá em um trilhonésimo de segundo, mas no aparato da Athena (e suas condições extremamente restritas de vácuo) a duração é de um incrível milhonésimo de segundo. O Protônio aparece da seguinte maneira. Em primeiro lugar, são criados antiprótons no próton-síncroton do CERN, esmagando prótons em um alvo fino. Os antiprótons resultantes passam ,então, por uma desaceleração, de 97% para 10% da velocidade da luz. Mais alguns estágios de arrefecimento, que incluem a imersão em um banho de elétrons lentos, trazem os antiprótons a um ponto onde eles podem ser capturados pela armadilha eletrostática Athena. Isto permite que os pesquisadores estudem, então, pela primeira vez, uma reação química entre o mais simples íon de antimatéria – o antipróton – e o íon molecular mais simples da matéria, mais exatamente o H2+ (dois átomos de H com um elétron faltando). Juntar esses dois íons resulta em Protônio, mais um átomo neutro de Hidrogênio (ver figura em
http://www.aip.org/png/2006/269.htm ).
Isto representa a primeira reação química entre máteria e anitmatéria, se não se levar em consideração a interação de posítrons (antielétrons) com a matéria comum. (Anteriormente antiprótons foram inesridos em átomos de Hélio, mas isto não constituiu uma “reação química”, uma vez que os antiprótons apenas substituíam um elétron no átomo de Hélio)
De acordo com NIcola Zurlo da Univesidade de Brescia e seus colegas, a emissão experimental da eventual aniquilação do Protônio (veja figura em www.aip.org/png) peermitiram que os cientistas da Athena deduzissem que o número quântrico principal (indicado pela letra n) do Protônio tem um valor médio de 70, em lugar do valor esperado de 30. Além disso, o momento angular do Protônio ficou tipicamente bem abaixo do esperado – talvez por causa da baixa velocidade relativa na qual os íons de matéria e antimatéria se aproximaram antes da reação. Os cientistas da Athena esperam realizar uma especroscopia do seu “átomo” próton-antipróton, em acréscimo à já programada espectroscopia dos átomos capturados de ani-Hidrogênio, que consiste em de antiprótons casados a posítrons (Zurlo et al., Physical Review Letters, 13 de outubro de 2006. Website do laboratório: http://athena.web.cern.ch/athena/ )
LASER UV BOMBEADO POR FEIXE DE URÂNIO. Lasers consistem de um meio ativo de átomos excitáveis, um mecanismo de bombeamento para excitar estes átomos, e uma cavidade para armazenar um pulso de radiação coerente. No laboratório GSI em Darmstadt, Alemanha, os cientistas tiveram sucesso, pela primeira vez, em usar um feixe de íons de urânio como a “bomba” para produzir a luz laser UV. Funciona assim: o feixe de U ioniza átomos de Kriptônio, que, por sua vez, formam moléculas excitadas com Flúor. As moléculas de KrF são as entidades excitadas que emitem a luz coerente em um comprimento de onda de 248 nm. Um laser que usa esta rara mistura de gás-halogênio é chamada de um laser de excímero (“dimer” excitado). Esta não é o comprimento de onda mais curto já obtido e o esquema de bombeamento de Urânio não é tão eficiente, assim. Então, por que usar essa abordagem para produzir lasers, especialmente quando estão disponíveis no comércio lasers de KrF bombeados eletricamente? Porque este foi um teste pioneiro para produzir luz laser em excímeros que não possam ser eletricamente bombeados. De acordo com Andreas Ulrich da Tecnische Universitat de Munique, a meta é excitar excímeros de gases raros puros para produzir radiação na faixa do esperctro VUV (ultravioleta no vácuo) e raios-X moles. Somente agora os raios de Urânio no GSI foram potentes o suficiente para bombear energia para lasers nessa região de comprimentos de onda. Sendo tão pesados, os átomos de Urânio depositam sua energia com muito mais eficiência do que partículas mais leves, tais como os elétrons. (Ulrich et al., Physical Review Letters, 13 de outubro 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.
Uma notinha sobre o PNU nº 795
Escondidinha, logo abaixo da discussão sobre o Nobel de Física, o Physics News Update nº 795 tem uma nota da mais alta importância, sobre aceleradores de partículas.
Sean Carrol, no Cosmic Variance, publica um comentário bastante interessante sobre o fato e – para os que têm dificuldades com o inglês – eu traduzo abaixo:
Sean Carrol, no Cosmic Variance, publica um comentário bastante interessante sobre o fato e – para os que têm dificuldades com o inglês – eu traduzo abaixo:
Isso aí em em seu bolso é um acelerador de partículas, ou você está feliz só por me ver?
O Grande Colisor de Hádrons (Large Hadron Collider – LHC) aclera prórtons até uma enrgia de 7.000 GeV, o que é realmente impressionante. (Um GeV é um bilhão de elétron-volts; a energia de um único próton, em repouso, usando-se E=mc² é de cerca de 1 GeV). Mas ele necessita de um anel de 27 km e o custo é medido em bilhões de dólares. O próximo acelerador projetdo é o Colisor Linear Internacional (International Linear Collider – ILC) que será igualmente grande em tamanho e custo. As pessoas tem-se preocupado, e não sem razão, que o fim está à vista na física experimental de partículas, na fronteira da eneregia, na medida em que se torna proibitivamente caro construir novas máquinas.
É por isso que é uma grande notícia que os cientistas nos Laboratórios Lawrence Berkley e Oxford tenham conseguido acelerar elétrons até 1 GeV. O que é que você diz? 1 GeV parece pouco comparado com 7.000 GeV? Sim, mas esses elétrons foram aclerados em uma distância de somente 3,3 cm, usando a tecnologia “laser wakefield”. Você pode fazer a extrapolação: se você conseguissse simplesmente aumentar a escala (na verdade as coisas não são tão simples) você poderia chegar a 10.000 GeV em uma distância de centena de metros.
O LHC e o IHC não vão ser o fim da física de partículas. Mesmo na escala de Plank, 1018 GeV, não é tudo isso. Em termos de massa-energia, é somente um milionésimo de um grama. A energia cinética de um carro veloz é da ordem de 1.016 GeV, próxima da escala tradicional da grande unificação. (Por que? A energia cinética é mv²/2, mas vamos ignorar a ordem da unidade. A velocidade da luz é c = 299.792.458 metros por segundo (ou 1.079.252.848,8 km/h). De forma que um carro que vá a 70 milhas por hora se move a 10-7 da velocidade da luz. A massa de um carro é de cerca de uma tonelada métrica, o que é 106 gramas e um grama é 1024GeV. De forma que um carro dá uns 1030 GeV. [ou você poderia simplesmente saber quantos nucleons existem em cada carro]. Assim, a energia cinética de é a massa vezes a velocidade ao quadrado, o que é 1030*10-7² GeV = 1016GeV.
O truque, é claro, é meter toda essa energia em uma única partícula, mas isso é um problema de tecnologia. Nós vamos chegar lá.
É claro que o “é só…” do Sean é a parte mais difícil. Mas coisas muito mais “cabeludas” já foram conseguidas. a partir de bem menos.
E aí!… Deixa de ser muquirana e começa a juntar a grana para comprar um acelerador de partíclas de bolso para seu neto, senão ele vai ser o “pele” da turma do ginásio…
Physics News Update nº 795
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 795, de 3 de outubro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
OS PRÊMIOS NOBEL DE FÍSICA DE 2006 serão concedidos a John. C. Mather do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA e George F. Smoot da Universidade da Califórnia, Berkley e Laboratório Nacional Lawrence Berkley, pelo estudo dos primórdios do universo. Eles foram importantes no desenvolvimento da experiência Explorador do Fundo Cósmico (Cosmic Background Explorer = COBE). Esta astronave em órbita foi a primeira a detectar pequenas variações de temperatura no fundo cósmico de microondas (cosmic microwave background = CMB), o banho de radiação que representa a primeira luz capaz de se mover livremente pelo universo, após o Big Bang. O CMB foi inicialmente observado, nos anos 19060, por Arno Penzias e Robert Wilson, nos Laboratórios Bell, e rendeu-lhes um prêmio Nobel. Pensava-se, naquela época, que o CMB deveria ser, de alguma forma, não-homogêneo (ele não poderia ser absolutamente uniforme ao longo dos céus), uma vez que as subseqüentes galáxias que vemos hoje, teriam que ter se formado de pequenos desbalanceios de massa no dominante plasma quente que constituia a substância do universo (em tanto quanto sabemos), logo antes dos primeiros átomos se formarem. Mas o quão grandes eram esses aglomerados me matéria, que apareciam como pequenas variações de temperatura no mapa da CMB ao longo do céu, era desconhecido. Em uma conferência de imprensa, no encontro da APS em 1992, os porta-vozes da COBE, inclusive Smoot e Mather, anunciaram a descoberta de variações do nível e partes por centena de milhar, contra uma temperatura média de 2,7 °K (PNU nº 077 – matéria 1). O fundo de microondas é, com efeito, a maior coisa que podemos observar (na verdade, ele se estende por todo o céu), a coisa mais remota que podemos mapear e a coisa mais antiga que se conhece. A COBE foi a primeira a medir as variações e a primeira a fornecer uma temepratura média realmente precisa para o universo, 2,726°K (PNU Nº 109 matéria 1). No encontro da Sociedade Americana de Astronomia esta temperatura foi relatada e deu para ouvir a audiência engolindo em seco, porque o conjunto de pontos de dados acumulados ficava no topo do esperado espectro temperatura de corpo negro – a coincidência entre os dados e a teoria era boa demais. O trabalho da COBE representou um grande feito científico experimental, uma vez que as pequenas variações de temperatura do distante CMB tiham que ser medidas contra uma barreira da nuvem de microondas procedentes de nosso sistema solar, nossa galáxia e outros corpos celestes. Além disso, o movimento da Terra em torno do Sol, do Sol em torno da Via Láctea e da Via Láctea dentro de nosso grupo local de galáxias, todos tinham que ser levados em conta. Outros detectores posteriores do CMB, inclusive Boomerang e DASI, adicionaram mais e mais detalhes ao fundo de microondas (PNU nº 573 matéria 1). O largo mapa do céu de microondas, que mostrava manchas de temperaturas mais altas ou baixas, ficou ainda mais definido. Mas os físicos freqüentemente apresentavam seus dados principalmente na forma de um gráfico de momentos multipolares, correspondentes às contribuições de microondas de diferentes escalas angulares, como se o CMB fosse composto de componentes de dipolos, quadripolos, octopolos, etc. As medições mais recentes e melhores foram apresentadas pelo detector WMAP, que fronece a mais clara curva multipolar, bem como fornece os melhores valores para importantes parâmetros cosmológicos, tais como a idade do universo, a curvatura geral do espaço-tempo e a hora em que os primeiros átomos formaram as primeiras estrelas. (PNU Nº 769 matéria 1).
Informações adicionais sobre o Prêmio Nobel incluem vários bons artigos no Scientific American: janeiro de 1990, sobre a própria COBE; maio de 1978, sobre o Big Bang e a descoberta do CMB; maio de 1984, sobre o modelo inflacionário; e março de 2005, sobre idéias erradas sobre o Big Bang. (Website do Prêmio Nobel: http://nobelprize.org; website do LBL, http://www.lbl.gov/ )
ACELERAÇÃO DE GeV EM SOMENTE 3 CENTÍMETROS. Muito da física de partículas, ao longo so século passado, foi tornado possível por máquinas de podiam acelerar partículas a energias da ordem de milhares de elétron-Volts (keV), e, depois, à casa dos milhoões de elétron-Volts (MeV) e até a casa dos bilhões (GeV). Com tais altas energias, feixes de partículas podem, quando esmagadas contra um alvo qualquer, recriar, por curto tempo, um pequeno pedaço do antigo universo quente. Agora, o esforço para dar maior aceleração às partículas em um pequeno espaço teve um notável passo adiante. Físicos do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade de Oxford conseguiram acelerar elétrons a uma energia de 1 GeV em um espaço de apenas 3 cm. O dispositivo ganhou o nome de “Acelerador Laser Wakefield”, uma vez que ele acelera os elétrons usando potenters campos elétricos estabelecidos na esteira de um pulso de luz laser que passa através de uma cavidade peenchida com plasma. Já haviam sido atingidos gradientes de 100 GV/m, mas o processo de acleração não podia ser mantido para energias muito acima de 200 MeV. (Leemans et al., Nature Physics, outubro 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.
OS PRÊMIOS NOBEL DE FÍSICA DE 2006 serão concedidos a John. C. Mather do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA e George F. Smoot da Universidade da Califórnia, Berkley e Laboratório Nacional Lawrence Berkley, pelo estudo dos primórdios do universo. Eles foram importantes no desenvolvimento da experiência Explorador do Fundo Cósmico (Cosmic Background Explorer = COBE). Esta astronave em órbita foi a primeira a detectar pequenas variações de temperatura no fundo cósmico de microondas (cosmic microwave background = CMB), o banho de radiação que representa a primeira luz capaz de se mover livremente pelo universo, após o Big Bang. O CMB foi inicialmente observado, nos anos 19060, por Arno Penzias e Robert Wilson, nos Laboratórios Bell, e rendeu-lhes um prêmio Nobel. Pensava-se, naquela época, que o CMB deveria ser, de alguma forma, não-homogêneo (ele não poderia ser absolutamente uniforme ao longo dos céus), uma vez que as subseqüentes galáxias que vemos hoje, teriam que ter se formado de pequenos desbalanceios de massa no dominante plasma quente que constituia a substância do universo (em tanto quanto sabemos), logo antes dos primeiros átomos se formarem. Mas o quão grandes eram esses aglomerados me matéria, que apareciam como pequenas variações de temperatura no mapa da CMB ao longo do céu, era desconhecido. Em uma conferência de imprensa, no encontro da APS em 1992, os porta-vozes da COBE, inclusive Smoot e Mather, anunciaram a descoberta de variações do nível e partes por centena de milhar, contra uma temperatura média de 2,7 °K (PNU nº 077 – matéria 1). O fundo de microondas é, com efeito, a maior coisa que podemos observar (na verdade, ele se estende por todo o céu), a coisa mais remota que podemos mapear e a coisa mais antiga que se conhece. A COBE foi a primeira a medir as variações e a primeira a fornecer uma temepratura média realmente precisa para o universo, 2,726°K (PNU Nº 109 matéria 1). No encontro da Sociedade Americana de Astronomia esta temperatura foi relatada e deu para ouvir a audiência engolindo em seco, porque o conjunto de pontos de dados acumulados ficava no topo do esperado espectro temperatura de corpo negro – a coincidência entre os dados e a teoria era boa demais. O trabalho da COBE representou um grande feito científico experimental, uma vez que as pequenas variações de temperatura do distante CMB tiham que ser medidas contra uma barreira da nuvem de microondas procedentes de nosso sistema solar, nossa galáxia e outros corpos celestes. Além disso, o movimento da Terra em torno do Sol, do Sol em torno da Via Láctea e da Via Láctea dentro de nosso grupo local de galáxias, todos tinham que ser levados em conta. Outros detectores posteriores do CMB, inclusive Boomerang e DASI, adicionaram mais e mais detalhes ao fundo de microondas (PNU nº 573 matéria 1). O largo mapa do céu de microondas, que mostrava manchas de temperaturas mais altas ou baixas, ficou ainda mais definido. Mas os físicos freqüentemente apresentavam seus dados principalmente na forma de um gráfico de momentos multipolares, correspondentes às contribuições de microondas de diferentes escalas angulares, como se o CMB fosse composto de componentes de dipolos, quadripolos, octopolos, etc. As medições mais recentes e melhores foram apresentadas pelo detector WMAP, que fronece a mais clara curva multipolar, bem como fornece os melhores valores para importantes parâmetros cosmológicos, tais como a idade do universo, a curvatura geral do espaço-tempo e a hora em que os primeiros átomos formaram as primeiras estrelas. (PNU Nº 769 matéria 1).
Informações adicionais sobre o Prêmio Nobel incluem vários bons artigos no Scientific American: janeiro de 1990, sobre a própria COBE; maio de 1978, sobre o Big Bang e a descoberta do CMB; maio de 1984, sobre o modelo inflacionário; e março de 2005, sobre idéias erradas sobre o Big Bang. (Website do Prêmio Nobel: http://nobelprize.org; website do LBL, http://www.lbl.gov/ )
ACELERAÇÃO DE GeV EM SOMENTE 3 CENTÍMETROS. Muito da física de partículas, ao longo so século passado, foi tornado possível por máquinas de podiam acelerar partículas a energias da ordem de milhares de elétron-Volts (keV), e, depois, à casa dos milhoões de elétron-Volts (MeV) e até a casa dos bilhões (GeV). Com tais altas energias, feixes de partículas podem, quando esmagadas contra um alvo qualquer, recriar, por curto tempo, um pequeno pedaço do antigo universo quente. Agora, o esforço para dar maior aceleração às partículas em um pequeno espaço teve um notável passo adiante. Físicos do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade de Oxford conseguiram acelerar elétrons a uma energia de 1 GeV em um espaço de apenas 3 cm. O dispositivo ganhou o nome de “Acelerador Laser Wakefield”, uma vez que ele acelera os elétrons usando potenters campos elétricos estabelecidos na esteira de um pulso de luz laser que passa através de uma cavidade peenchida com plasma. Já haviam sido atingidos gradientes de 100 GV/m, mas o processo de acleração não podia ser mantido para energias muito acima de 200 MeV. (Leemans et al., Nature Physics, outubro 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 n° 794
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 794, de 26 de setembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
PULSAÇÕES ACÚSTICAS HIPERSÔNICAS NAS FREQÜÊNCIAS DE 200 GHz, foram produzidas no mesmo tipo de cavidade de ressonância de semicondutores em múltiplas camadas usado em fotônica. Físicos do Insititute des Nanosciences (França) e nos Centro Atomico de Bariloche e no Instituto Balseiro (Argentina) geraram pulsos de som de alta freqüência em um material sólido feito de camadas GaAs (Arseniato de Gálio) e AlAs (Arseniato de Alumínio). Pode-se descrever o som, excitado por um laser de femtosegundo, como sendo um curto pulso de ondas ou partículas equivalentes a fónons. sendo excitado pela pulsação através da pilha de camadas. Esses fónons são refletidos em ambas as extremidades do dispositivo, chamado de nanocavidade, por outras camadas com uma impedânica acústica muito diferente, que agem como espelhos. A impedância acústica é o análogo acústico do índice de refração para a luz. Bernard Jusserand, diz que ele e seus colegas esperam alcançar a escala acústica dos Terahertz. O comprimento de onda para estes “sons” é de somente alguns nanômetros de comprimento. Eles acreditam que um novo ramo, a nanofonia, foi inaugurado e que as propriedades acústicas dos nanodispositivos semicondutores vão se tornar mais proeminentes. Fónons da faixa de THz e, mais especificamente as relatadas nanocavidades, podem, por exemplo, ser usados para modular o fluxo de cargas ou luz em altas freqüências e pequenos espaços. O som na faixa de THz pode, também, participar no desenvolvimento de poderosos “lasers acústicos” ou em novas formas de tomografia para fazer imagens do interior de sólidos opacos (Huynh et al., Physical Review Letters, 15 de setembro de 2006)
UNIVERSO ELIPSÓIDE. Uma nova interpretação dos dados registrados pela Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) sugere que o universo – ao menos a sua parte observável – não é esfericamente simétrica, mas tem uma forma mais parecida com um elipsóide. Os dados da WMAP serviram para confirmar alguns dos mais importântes parâmetros da ciência, tais como a idade do universo desde o Big Bang (13,7 bilhões de anos), a época quando os primeiros átomos foram formados (380.000 anos depois do Big Bang) e todas as frações de toda a energia disponível sob as formas de matéria comum, matéria escura e energia escura. Uma estranheza remanescente dos resultados da WMAP, entretanto, se relaciona com a maneira pela qual as partes do céu contribuem para o quadro geral das microondas cósmicas; pedaços do céu menores do que um grau de arco, da ordem de um grau ou de dezenas de graus, parecem estar contribuindo com a radiação nos níveis esperados. Somente na escala mais ampla possível, a da ordem de todo o próprio céu (termo técninco: o momento quadripolo) parecfe estar contibuindo com menos do que devia. Agora, Leonardo Campanelli da Universidade de Ferrara e seus colegas Paolo Cea e Luigi Tedesco na Universitdade de Bari (ambas na Itália), estudaram o que acontece com a anomalia quadripolar se for feita a suposição de que o envoltório de onde vêm as microondas que atingem a Terra, é um elipsóide e não uma esfera. Este envoltório é chamado de “superfície do último espalhamento”, uma vez que corresponde ao momento da história quando os fótons cessaram, em geral, de se espalhar das partículas carregadas, assim que tudo se tornou suficientemente “frio” para que muitas das partículas se agregassem em átomos neutros. Se o envoltório de microondas é um elipsóide com uma excentricidade (não-esfericidade) de cerca de 1%, então o quadrípolo do WMAP é exatamente como deveria ser.
Esta é a primeira vez que é sugerido um universo não-esférico, mas esta é a primeira vez que a idéia é aplicada aos dados “no estado da arte” do WMAP. Historicamente, um universo elipsóide seria um lindo paralelo à descoberta de Johannes Kepler de que as órbitas planetárias eram elipses e não círculos. Este reajustamento no pensamento astronômico foi tão revolucionário quanto o modelo heliocêntrico de Copérnico, e auxiliou Newton e outros a chegar à idéia da lei do inverso do quadrado [da distância] para a atração gravitacional. O que pode ter tornado o universo, como um todo, a ser elipsoidal? Campanelli, Cea e Tedesco dizem que um um campo magnético uniforme pervasivo ao cosmo, ou um defeito na tessitura do espaço-tempo, podem ter causado uma excentricidade nã-zero.(Campanelli, Cea, Tedesco, Physical Review Letters, 29 de setembro 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.
PULSAÇÕES ACÚSTICAS HIPERSÔNICAS NAS FREQÜÊNCIAS DE 200 GHz, foram produzidas no mesmo tipo de cavidade de ressonância de semicondutores em múltiplas camadas usado em fotônica. Físicos do Insititute des Nanosciences (França) e nos Centro Atomico de Bariloche e no Instituto Balseiro (Argentina) geraram pulsos de som de alta freqüência em um material sólido feito de camadas GaAs (Arseniato de Gálio) e AlAs (Arseniato de Alumínio). Pode-se descrever o som, excitado por um laser de femtosegundo, como sendo um curto pulso de ondas ou partículas equivalentes a fónons. sendo excitado pela pulsação através da pilha de camadas. Esses fónons são refletidos em ambas as extremidades do dispositivo, chamado de nanocavidade, por outras camadas com uma impedânica acústica muito diferente, que agem como espelhos. A impedância acústica é o análogo acústico do índice de refração para a luz. Bernard Jusserand, diz que ele e seus colegas esperam alcançar a escala acústica dos Terahertz. O comprimento de onda para estes “sons” é de somente alguns nanômetros de comprimento. Eles acreditam que um novo ramo, a nanofonia, foi inaugurado e que as propriedades acústicas dos nanodispositivos semicondutores vão se tornar mais proeminentes. Fónons da faixa de THz e, mais especificamente as relatadas nanocavidades, podem, por exemplo, ser usados para modular o fluxo de cargas ou luz em altas freqüências e pequenos espaços. O som na faixa de THz pode, também, participar no desenvolvimento de poderosos “lasers acústicos” ou em novas formas de tomografia para fazer imagens do interior de sólidos opacos (Huynh et al., Physical Review Letters, 15 de setembro de 2006)
UNIVERSO ELIPSÓIDE. Uma nova interpretação dos dados registrados pela Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) sugere que o universo – ao menos a sua parte observável – não é esfericamente simétrica, mas tem uma forma mais parecida com um elipsóide. Os dados da WMAP serviram para confirmar alguns dos mais importântes parâmetros da ciência, tais como a idade do universo desde o Big Bang (13,7 bilhões de anos), a época quando os primeiros átomos foram formados (380.000 anos depois do Big Bang) e todas as frações de toda a energia disponível sob as formas de matéria comum, matéria escura e energia escura. Uma estranheza remanescente dos resultados da WMAP, entretanto, se relaciona com a maneira pela qual as partes do céu contribuem para o quadro geral das microondas cósmicas; pedaços do céu menores do que um grau de arco, da ordem de um grau ou de dezenas de graus, parecem estar contribuindo com a radiação nos níveis esperados. Somente na escala mais ampla possível, a da ordem de todo o próprio céu (termo técninco: o momento quadripolo) parecfe estar contibuindo com menos do que devia. Agora, Leonardo Campanelli da Universidade de Ferrara e seus colegas Paolo Cea e Luigi Tedesco na Universitdade de Bari (ambas na Itália), estudaram o que acontece com a anomalia quadripolar se for feita a suposição de que o envoltório de onde vêm as microondas que atingem a Terra, é um elipsóide e não uma esfera. Este envoltório é chamado de “superfície do último espalhamento”, uma vez que corresponde ao momento da história quando os fótons cessaram, em geral, de se espalhar das partículas carregadas, assim que tudo se tornou suficientemente “frio” para que muitas das partículas se agregassem em átomos neutros. Se o envoltório de microondas é um elipsóide com uma excentricidade (não-esfericidade) de cerca de 1%, então o quadrípolo do WMAP é exatamente como deveria ser.
Esta é a primeira vez que é sugerido um universo não-esférico, mas esta é a primeira vez que a idéia é aplicada aos dados “no estado da arte” do WMAP. Historicamente, um universo elipsóide seria um lindo paralelo à descoberta de Johannes Kepler de que as órbitas planetárias eram elipses e não círculos. Este reajustamento no pensamento astronômico foi tão revolucionário quanto o modelo heliocêntrico de Copérnico, e auxiliou Newton e outros a chegar à idéia da lei do inverso do quadrado [da distância] para a atração gravitacional. O que pode ter tornado o universo, como um todo, a ser elipsoidal? Campanelli, Cea e Tedesco dizem que um um campo magnético uniforme pervasivo ao cosmo, ou um defeito na tessitura do espaço-tempo, podem ter causado uma excentricidade nã-zero.(Campanelli, Cea, Tedesco, Physical Review Letters, 29 de setembro 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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Physics News Update nº 793
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 793, de 20 de setembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
FURACÕES MAIS FORTES LIGADOS ÀS MUDANÇAS CLIMÁTICAS. Um novo estudo dos dados climáticos sugere que o aquecimento global está fazendo com que o Oceano Atlântico gere furacões mais mortíferos. Os furacões se tornaram mais fortes nas recentes décadas, aparentemente em correlação com o aumento das temperaturas atmosféricas. Na verdade, James Elsner da Universidade do Estado da Flórida, em Tallahassee, relata no Geophysical Research Letters que existe, de fato, uma clara relação de causa e efeito. Menos de três semanas depois do Furacão Katrina, um estudo publicado na Science mostrou que, embora o número de ciclones tropicais não tenha aumentado entre 1970 e 2004, sua intensidade subiu: furacões das categorias 4 e 5 se tornaram 50% mais freqüentes na segunda metade deste período do que na primeira ((Webster et al., Science, 16 de setembro de 2005, http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/309/5742/1844 ).
O mesmo período viu uma elevação nas temperaturas atmosféricas globais – largamente atribuídas à acumulação de gases de efeito estufa, tais como o CO2 – e às temperaturas da superfície do mar no Atlântico, onde nascem os furacões. Alguns climatologistas acreditam que o aquecimento (atmosférico) global está causando a elevação da temperatura dos oceanos e que essas temperaturas maiores da superfície dos oceanos podem, por sua vez, aumentar a força dos furacões. Porém outros atribuiram a crescente fúria da natureza a um ciclo de longa duração de flutuações na temperatura dos mares, chamada Oscilação Multidecádica do Atlântico. As opiniões também variaram acerca de se uma atmosfera mais quente pode tornar os oceanos mais quentes, e sobre a extensão na qual a temperatura dos mares contribui para a intensidade dos furacões. Elsner usou um elaborado processo estatístico (criado pelo Prêmio Nobel de Economia, Clive Granger) para responder à primeira dessas duas questões. Ele examinou os picos da temeperatura atmosférica global (utilizando dados coletados por satélites e bases no solo pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas) e os comparou às mudanças sazonais na temepratura média da superfície do mar para toda a parte do Atlântico no Hemisfério Norte com base nos dados da Administração Nacional da Atmosfera e Oceanos). Sua análise demonstrou que os picos na temperatura atmosférica costumam aparecer logo antes dos picos de temperatura oceânica na temporada de furacões, o que sugere que os primeiros causam os segundos. O aquecimento global pode estar mesmo causando furacões mais fortes (Geophysical Research Letters, 23 de agosto de 2006)
EFEITO DE HALL QUÂNTICO (SPIN), À TEMPERATURA AMBIENTE. Uma nova experiência realizada por David Awschalom e seus colegas na Universidade da Califórinia (Santa Barbara), com a colaboração da Universidade Penn State, dispara um feixe de elétrons através uma amostra de ZnSe (Seleneto de Zinco), um semicondutor não magnético, e segrega os elétrons de uma forma pela qual aqueles cujos spins apontam para cima são desviados para a esquerda, enquanto os com spin que aponta para baixo são defletidos para a direita. Eles também demonstraram que podiam polarizar os elétrons (orientar seus spins) usando apenas campos elétricos a temperatura ambiente, também, uma grande vantagem para os projetados circuitos spintrônicos que formariam uma nova classe de eletrônica, na qual tanto a carga como o spin forneceriam os meios para armazenar e processar dados. Estranhamente, os novos resultados de Awschalom – que mostram uma corrente de spin até a temperatura ambiente – não foi realizada com GaAs (Arseniato de Gálio), no qual a maioria das observações do efeito de Hall Quântico tem sido observado, mas em ZnSe, que não deveria ser tão eficiente em polarizar eletricamente os spins. Awschalom diz que a evidência que o efeito de Hall Quântico é forte, até em um material onde deveria ser fraco, vai aumentar ainda mais as controvérsias que circulam sobre o efeito de Hall Quântico. A nova experiência é um equivalente, em termos de spin, ao efeito de Hall convencional, conhecido desde o século XIX. No velho efeito de Hall, os elétrons em movimento ao longo de um condutor submetido à força de um campo elétrico aplicado, caso expostos a um campo magnético verticalmente orientado, deveriam ser ligeiramente defletidos para um dos lados do condutor. Dois anos atrás, os físicos mostraram que um tipo de efeito de Hall poderia ser usado para defletir spins (para ser mais exato, elétrons polarizados com spin para cima ou para baixo), de forma tal que, mesmo quando não ocorresse um acúmulo de carga elétrica na extremidade do condutor, ocorreria um acúmulo de spins (ver Physics Today, Fevereiro de 2005). Em outra experiência recente Awschalom e seus colegas mostraram que os spins não somente se acumulariam; eles poderiam ser enviados por um condutor e constituir uma corrente polarizada, onde seriam para um circuito de transistores spintrônicos o mesmo que uma corrente comum é para a eletrônica normal. (Dois artigos na Physical Review Letters: Sih et al., na edição de 1 de setembro e Stern et al. na de 22 de setembro de 2006)
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Physics News Update nº 792
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 792, de 13 de setembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
ACELERAÇÃO DE PARTÍCULAS POR EMISSÃO ESTIMULADA DE RADIAÇÃO (PARTICLE ACCELERATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION, ou, simplesmente PASER), uma espécie de similar com partículas do processo laser, foi demonstrado, pela primeira vez, por uma equipe de físicos do Instituto de Tecnologia Technion-Israel, usando as instalações do Laboratório Nacional de Brookhaven. Em um laser comum, os fótons que atravessam um meio ativo (um corpo de átomos excitados), estimulam os átomos, através de colisões, a liberar sua energia na forma de mais fótons emitidos; este processo coerente se acumula em si próprio até que um grande pulso de intensa luz sai da cavidade na qual a amplificação ocorre. Na nova experiência de prova de princípio do PASER, o meio ativo consiste de um vapor de CO2 e, em lugar de liberar a energia na forma de fótons estimulados, os átomos transferem sua energia para um feixe de elétrons. Os elétrons estimulam os átomos a cederem sua energia extra através de colisões. A energia dos elétrons é amplificada de maneira coerente; ou seja, os eletrons são diretamente acelerados por uma direta e coordenada transferência quântica de energia. Embora ocorram milhões de colisões para cada elétron, nenhum calor é gerado. A energia transferida vai para uma movimentação amplificada dos elétrons. Seria o caso de dizer que este é o caso de uma transferência de energia tipo laser que resulta em aceleração de elétrons.
Deve-se dizer que os elétrons começam com uma energia de 45 milhões de elétron-volts (MeV) e absorveram somente uma modesta energia de cerca de 200 mil elétron-volts (keV). Os elétrons, inicialmente acelerados em um acelerador convencional, foram também expostos a um laser de CO2 e também enviados através de um dispositivo “agitador” de magnetos; estas ações servem para seccionar um grande monte de elétrons em micro-montes separados, que são escalonados e modulados em energia, a fim de se adaptarem melhor ao processo de ressonância PASER na cavidade de ressonância cheia de CO2 por um pouco mais de tempo (ver figuras em http://www.aip.org/png/2006/268.htm).
A capacidade de acelerar elétrons com energia acumulada em átomos/moléculas individuais, um processo agora demonstrado com o PASER, apresenta novas oportunidades, uma vez que os elétrons acelerados podem se provar siginficantemente “mais frios” (eles são mais colimados em velocidade), do que em outros processos de aceleração envisados, o que, por sua vez, permite a geração de raios-X de alta qualidade, que são uma ferramenta essencial na nano-ciência (Banna, Berezovsky, Schachter, Physical Review Letters, artigo em fase de publicação)
A MAQUININHA DE EINSTEIN. Albert Einstein era o teórico por excelência, tendo produzido emplicações matemáticas do espaço e do tempo, gravidade, átomos e fenômenos quânticos. Entretanto, Einstein tinha seu lado “experimental”, também. Ele foi criado em um lar onde “engenhocas” estavam por toda a parte (seu pai era proprietário de uma fábrica de instrumentos elétricos) e ele trabalhou em um escritório de patentes, onde um desfile de projetos detalhados de engenharia passavam sob suas vistas, todo o dia. Na verdade, ele construíu diversos dispositivos práticos e registrou diversas patentes próprias. Uma das criações de Einstein, que ele chamava de sua “Maschinchen” (“maquininha”), se destinava a medir voltagens da ordem de 0,0005 volts. Este tipo de precisão é, atualmente, fácil de obter, mas não era possível em 1907, quando Einstein desenvolveu uma geringonça que registrava a carga induzida em uma placa metálica próxima e, então, armazenada em um acumulador especial; o efeito do pequeno sinal de voltagem podia ser, então, multiplicado. Sabe-se que existem três versões desta máquina e que ao menos uma dessas versões foi usada em uma experiência realizada por Walter Gerlach (que viria, mais tarde a particupar da descoberta, junto com Stern, do spin do elétron). Agora, dois cientistas da Universidade de Ghent, na Bélgica, realizaram simulações em computador para mostrar como a “Maschinichen” funcionava. Danny Segers diz que ele e Jos Uyttenhove estão construindo uma réplica para melhor explorar a engenhosidade de Einstein. (American Journal of Physics, agosto 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 791
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 791, de 6 de setembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
ANTENAS ÓPTICAS DE LASER representam uma abordagem relativamente nova para contornar o velho problema do limite de difração óptica que caracteriza a óptica convencional, mais exatamente a incapacidade de uma lente em focalizar a luz para efeitos de obtenção de imagens em uma definição melhor do que metade do comprimento de onda da luz utilizada. Da mesma forma que uma antena de telhado captura ondas de rádio da magnitude de metros e as transforma (cortesia de um circuito de ajustagem) em sinais muito menores em extensão física, assim a atena óptica converte luz visível em um feixe iluminante com um poder de resolução bem melhor. Por exemplo, uma luz de 800 nm pode produzir imagens com uma resolução espacial de, no máximo, cerca de 400 nm. Um novo dispositivo, construído pelos grupos de Ken Crozier e Federico Capasso em Harvard, que produz pontos iluminados tão pequenos quanto 40 nm, usando luz de 800 nm, é a primeira antena óptica totalmente integrada (laser e aparelho de focalização em uma única plataforma) e o primeiro a provar (medindo diretamente as intensidades de luz) a estreiteza do ponto de luz focalizado. Seu método combina duas técnicas comprovadas – plasmônica, na qual as ondas de luz que atingem uma superfície metálica, criam plasmons que são uma espécie de perturbação eletromagnética ( ver maiores detalhes em http://www.aip.org/pnu/2006/split/770-1.html ) – com um comprimento de onda menor do que a luz inserida; e a microscopia de campo próximo, na qual o limite de difração é evitado pela colocação da amostra muito próxima ao dispostivo de captura de imagens. No dispositivo de Harvard a antena consiste de duas tiras de ouro (130 m de comprimento por 50 nm de largura) separadas por um intervalo de 30 nm. A luz que incide sobre as faixas de ouro (que repousa diretamente na faceta de um diodo laser comercial comum), excita um grande campo elétrico no intervalo. Uma amostra colocada logo abaixo deste intervalo “vê” a coisa como um pulso de luz de 30 nm de largura (embora neste estágio do trabalho o foco seja mais parecido com um retângulo de 40 x 100 nm). Em diversas formas de microscopia sutil, a potência e, algumas vezes, fraca, mas aqui, com o funcionamento em pulsos, a antena pode gerar uma robusta intensidade de pico de mais de 1 gigawatt por cm². (Para comparar as imagens gravadas com um microscópio de força, um microscópio eletrônico e a nova antena de laser, veja http://www.aip.org/png/2006/266.htm ). Crozier diz que focos do tamanho de 20 nm devem ser possíveis e que aplicações para a sua antena de laser podem encontradas em áreas como armazenagem óptica de dados (onde 3 terabytes de dados podem ser gravadas em um CD), imagens químicas de resolução espacial e microscopia óptica de campo próximo (“near-field scanning optical” = NSOM). (Cubukcu et al., Applied Physics Letters, 28 de agosto de 2006; website do laboratório em www.deas.harvard.edu/crozier; ver também http://www.aip.org/pnu/2004/split/701-1.html)
MÚSCULOS ARTIFICIAIS PARA MONITORES COLORIDOS REALÍSTICOS. Redes de difração ajustáveis, feitas de pequenos músculos artificiais, podem proporcionar cores mais realísticas para TVs colocridas e monitores de computadores, mostram os físicos do ETH de Zurique na edição de 1º de setembro de Optic Letters. Em telas comuns, tais como telas de TV e LCDs de tela plana ou telas de plasma, cada pixel é composto de três elementos emissores de luz, um de cada cor fundamental: vermelho, verde e azul. As cores fundamentais em cadapixel são fixas e somente sua intensidade pode ser modificada – ajustando a luminosidade dos elementos coloridos – para criar as diferentes cores compostas. Desta forma, as telas existentes podem reporduzir a maior parte das cores visíveis, mas não todas. Por exemplo, as telas existentes não reproduzem fielmente o tons de azul que se pode ver no céu ou nos mares, diz Manuel Aschwanden. Aschwanden e seu colega Andreas Stemmer verificaram que se pode suplantar tais limitações modificando as próprias cores fundamentais, não somente sua luminosidade, por meio do uso de uma rede ajustável de difração. Em seu dispositivo, a luz branca atinge uma membrana de 100 microns de largura, feita de membrana de músculo artificial revestida de ouro, moldada em um formato que lembra cortinas pregueadas de janelas. O músculo artificial é feito de um polímero que se contrai quando se aplica uma voltagem. Quando a lus branca atinge uma rede de difração, as luzes brancas se espalham em diferentes ângulos. “É como se você apontasse um CD diretamente para a luz do Sol e o girasse”, diz Aschwanden. Tal como as trihas microscópicas na superfície de um CD, as ranhuras no músculo artificial dividem a luz branca em um arco-iris de cores. Mas, ao invés de girar a superfície para obter as diferentes cores, a equipe do ETH ajusta o ângulo de difração aplicando diferentes voltagens ao músculo artificial. à medida em que a membrana se estica ou se contrai, a luz incidente “vê” as ranhuras mais ou menos espaçadas. Todo os ângulos de reflexão são mudados, de maneira que todo o espectro de comprimentos de onda é girado como um todo. A cor desejada pode ser extarída por um orifício. Como o orifício fica fixo, diferentes partes do espectro passarão por ele. Para obter cores compostas, cada pixel usaria duas ou mais redes de difração. Com o uso desse método, uma tela poderia produzir toda a faixa de cores perceptíveis pelo olho humano. diz Aschwanden. Redes giratórias de difração são utilizadas rotineiramente em aplicações tais como comunicações por fibra óptica e projetores de vídeo, mas as tecnologias existentes são baseadas em materiais piezoelétricos rígidos, não em músculos artificiais, o que limita sua capacidade de contração-expansão a menos de 1%. Em contraste, músculos artificiais podem mudar seus comprimentos em grandes proporções. A obtenção de uma completa faixa de cores necessita de uma fonte de luz realmente branca, para começar – em lugar de uma mera combinação de verde, vermelho e azul que parecem brancos para os olhos humanos. Para este propósito, a tecnologia poderia explorar uma nova geração de LEDs brancos desenvolvidos recentemente, diz Aschwanden (ver PNU nº 772, http://www.aip.org/pnu/2006/split/772-3.html). )
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Physics News Update nº 790
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 790, de 30 de agosto de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
SISTEMA SOLAR REDEFINIDO. Tal como na Bíblia, Adão conseguiu o domínio sobre as coisas na Terra, nomeando-as, os cientistas estabelecem um domínio humano parcial sobre o cosmos, nomeando ou classificando todas as coisas animais, vegetais e minerais. Na reunião da União Astronômica Internacional, na semana passada, em Praga, o sistema de nomeação de planetas foi revisado, e nem todos sairam satisfeitos. De agora em diante, declararam eles, existirão oito planetas propriamente ditos e ao menos três (provavelmente muitos mais) planetas-anões. Para ser classificado como um planeta, um objeto deve orbitar o Sol, ser esférico e grande o suficiente para arrebanhar todo o material em sua zona orbital. Como Plutão não atende o terceiro quesito, foi rebaixado a planeta-anão, juntando-se nessa categoria a dois outros objetos, Ceres e Xena (cujo nome oficial ainda é 2003UB).
REVESTIMENTOS SENSORES DE GRANDES ÁREAS E MICROFONES podem possivelmente ser feitos com transistores flexíveis, feitos de uma barata espuma de embalagem de ferroeletreto. Tal como em materiais ferromagnéticos os pequenos dipolos magnéticos se tornam permanentemente polarizados na presença de um campo magnético aplicado, nos materiais ferroelétricos os dipolos elétricos se tornam permanentemente polarizados pela aplicação de um campo elétrico. Ferroeletretos, uma nova classe de materiais eletroativos baseados em baratas espumas de polímeros, são freqüentemente usados como material de embalagem e isolamento térmico. Porém, agora, os físicos na Univesidade Johannes Kepler (em Linz, Áustria) e na Universidade de Princeton (EUA) mostraram que filmes de ferroeletreto podem acumular campos elétricos grandes o suficiente para disparar (comutar) um transistor de efeito de campo (Field Effect Transistor – FET). Desta forma, muitas das coisas para as quais os transistores são adequados, podem ser construídas com o uso de materiais de ferroeletreto, baratos e flexíveis, como blocos de construção. Os pesquisadores já demonstraram no laboratório versões funcionais de sensores ao toque flexíveis e microfones. Ingrid Graz, diz que sua nova forma de dispositivos eletrônicos macios podem ser úteis para produzir teclados com a espessura de uma folha de papel e microfones flexíveis para telefones celulares, dispositivos ativos de controle de ruído, brinquedos, aparelhos para surdez e sistemas de som ambiente (“surround”). (Graz et al., Applied Physics Letters, 14 de agosto de 2006)
ÁGUA METÁLICA, uma forma de água eletrocondutora, pode existir sob condições ideais de temperatura e pressão em planetas gigantes gasosos, como Júpiter, ou em gigantes gelados, como Netuno. O gelo, na Terra, existe em diversas formas – o gelo normal hexagonal (que aparece como gelo cristalino ou em flocos de neve com seis lados), gelo cúbico (que é raro; ele pode se formar como pequenos cristalitos nas altas camadas atmosféricas) e outros tipos que variam de acordo com as condições de pressão. Um novo estudo teórico, feito pelos físicos no Labratório Nacional Sandia, mostra que uma fase condutora de água pode acontecer em uma temperatura de 4.000°K e uma pressão de 100 gigapascals, o que é muito mais provável de ocorrer do que o anteriormente previsto – 7.000°K e 250 GPa, respectivamente – e que, se pensa, pode ocorrer dentro de Júpiter e Netuno (para um desenho dessa água metálica, ver www.aip.org/png ). Além disso, o novo trabalho mostra, inesperadamente, que, em um diagrama pressão-vs-temperatura, a fase condutora da água pode estar logo ao lado do gelo isolante elétrico, também chamado de gelo “superiônico”, já que neste caso os dois átomos de hidrogênio ficam livres para se mover por aí, enquanto os átomos de oxigênio permanecem congelados em seus lugares. De acordo com Thomas Mattsson, um dos pesquisadores do Sandia, um dos objetivos de seu estudo de água de alta densidade energética (com densidades maiores do que duas vezes a densidade usual de 1g/cm³) é compreender o ambiente fluido de curta duração, em alta temperatura e alta pressão, existente na Máquina Z Sandia, o dispositivo onde uma enome carga elétrica (armazenada em bancos de capacitores imersos em óleo) é enviada, de uma só vez, através de fios, produzindo uma enorme emissão de raios-X suaves (ver http://www.aip.org/pnu/2004/split/702-1.html). (Mattsson and Desjarlais, Physical Review Letters, 7 de julho de 2006)
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Physics News Update nº 789
PHYSICS NEWS UPDATE
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 789, de 22 de agosto de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
AS MENORES PIRÂMIDES NO UNIVERSO. Físicos franceses acreditam poder resolver o mistério oculto atrás de dúzias de experiências nucleares realizadas há muitos anos. As experiências, realizadas com vários detectores, energias e espécimes nucleares em colisão, deixaram intrigantes resultados, tão intrigantes e difíceis de interpretar que muitas das experiências voltaram sua atenção para o estudo de núcleos alatmente giratórios, um tema bastante atrativo, na época. Agora, Jerzy Dudek da Universidade Louis Pasteur (Strasbourg) e seus colegas na Universidade de Varsóvia e na Universidade Autônoma de Madrid, alegam que os velhos resultados podem ser explicados, argumentando-se que alguns núcleos, formados nas condições tempetuosas de uma colisão de energia suficientemente alta, podem existir na forma de um tetraedro ou de octaedro. Da mesma forma que uma molécula de metano (CH4) em forma de pirâmide é mantida em posição pela força eletromagnética, um núcleo piramidal consistiria de prótons e nêutrons mantidos em posição pela força nuclear forte. Uma tal molécula nuclear – com efeito, a menor pirâmide no univesro – teria somente poucos fermis (10-15m) em uma face e seria milhões de vezes menor, em volume, do que uma molécula de metano. Da mesma forma como existem os, assim chamados, núcleos “mágicos” com o número exato de nêutrons e prótons que prontamente formam núcleos esféricos estáveis, assim se espera que possam existir números “mágicos” para a formação de núcleos piramidais, também. “Estável”, neste caso, significa que o estado persista de 1012 a 1014 vezes mais tempo do que o intervalo de tempo típico para reações nucleares – mais precisamente 10-21 segundos.
Dudek diz que o Gadolínio-156 e o Ytérbio-160 são núcleos muito condutivos que podem manter uma configuração piramidal estável. Podem existir núcleos que sejam igualmente estáveis em configuração de octaedro (“diamante”), também. Esses núcleos todos possuiriam uma propriedade quântica não observada antes em núcleos: no processo de preenchimento de um diagrama de níveis de energia para o núcleo, quatro núcleons do mesmo tipo (nêutrons ou prótons) poderiam partilhar um único nível energético, em lugar dos costumeiros um ou dois núcleons permitidos. Esta regra-de-quatro inibiria os padrões, usualmente observados, nos quais núcleos não esféricos expulsam energia, usualmente pela emissão de raios Gama. De fato, no caso dos núcleos piramidais, é de se esperar que isto resulte em novas regras de decaimento, sem precedentes. Esta inibição explicaria os resultados intrigantes das experiências anteriores. Dudek e seus colaboradores planejam testar estas idéias em experiências brevemente. (Dudek et al., Physical Review Letters, 18 de Agosto de 2006)
FONTE DE RAIOS GAMA DE ALTO FLUXO E CURTO JATO. Jatos de raios Gama (a forma mais energética de luz) podem ser podem ser criados pelo espalhamento de luz laser de um feixe de elétrons. Os exemplos atuais – inclusive a máquina SPring 8 no Japão e em Brookhaven nos EUA – fornecem pulsos Gama relativamente longos (mais de 100 picossegundos de duração) com uma luminosidade relativamente baixa (uma vazão de cerca de um milhão de Gama por segundo). Uma nova proposta mostra como uma fonte Gama com pulsos tão curtos como 100 femtossegundos e tão intensos como um bilhão por segundo, pode ser construída. Uma das coisas mais importantes que se pode fazer com um brilhante feixe de Gamas é passá-lo através de um fino alvo, onde os Gama podem gerar pares elétron-posítron. A partir desse processo, os posítrons podem ser “raspados” e, devido a sua habilidade em sondar certos processos dentro de materiais que não podem ser sondados com raios X, podem ser usados para estudar coisas tais como defeitos em materiais maciços. Basicamente, os posítrons fornecem valiosas pistas sobre uma amostra de material (estruturais e magnéticas), ocupando posições por toda a amostra, onde os posítrons encontram e se aniquilam com elétrons, criando uma radiação observável. Um dos pesquisadores, Yuelin Lin, diz que, porque os jatos de posítrons são tão curtos (da ordem de um trilhonésimo de segundo), eles podem ser usados para fazer filmes em câmera-lenta de atividades efêmeras e difíceis de observar, tais como o derretimento de metais em altas temperaturas. (Li et al.[sic], Applied Physics Letters, 10 de julho 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.
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 789, de 22 de agosto de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
AS MENORES PIRÂMIDES NO UNIVERSO. Físicos franceses acreditam poder resolver o mistério oculto atrás de dúzias de experiências nucleares realizadas há muitos anos. As experiências, realizadas com vários detectores, energias e espécimes nucleares em colisão, deixaram intrigantes resultados, tão intrigantes e difíceis de interpretar que muitas das experiências voltaram sua atenção para o estudo de núcleos alatmente giratórios, um tema bastante atrativo, na época. Agora, Jerzy Dudek da Universidade Louis Pasteur (Strasbourg) e seus colegas na Universidade de Varsóvia e na Universidade Autônoma de Madrid, alegam que os velhos resultados podem ser explicados, argumentando-se que alguns núcleos, formados nas condições tempetuosas de uma colisão de energia suficientemente alta, podem existir na forma de um tetraedro ou de octaedro. Da mesma forma que uma molécula de metano (CH4) em forma de pirâmide é mantida em posição pela força eletromagnética, um núcleo piramidal consistiria de prótons e nêutrons mantidos em posição pela força nuclear forte. Uma tal molécula nuclear – com efeito, a menor pirâmide no univesro – teria somente poucos fermis (10-15m) em uma face e seria milhões de vezes menor, em volume, do que uma molécula de metano. Da mesma forma como existem os, assim chamados, núcleos “mágicos” com o número exato de nêutrons e prótons que prontamente formam núcleos esféricos estáveis, assim se espera que possam existir números “mágicos” para a formação de núcleos piramidais, também. “Estável”, neste caso, significa que o estado persista de 1012 a 1014 vezes mais tempo do que o intervalo de tempo típico para reações nucleares – mais precisamente 10-21 segundos.
Dudek diz que o Gadolínio-156 e o Ytérbio-160 são núcleos muito condutivos que podem manter uma configuração piramidal estável. Podem existir núcleos que sejam igualmente estáveis em configuração de octaedro (“diamante”), também. Esses núcleos todos possuiriam uma propriedade quântica não observada antes em núcleos: no processo de preenchimento de um diagrama de níveis de energia para o núcleo, quatro núcleons do mesmo tipo (nêutrons ou prótons) poderiam partilhar um único nível energético, em lugar dos costumeiros um ou dois núcleons permitidos. Esta regra-de-quatro inibiria os padrões, usualmente observados, nos quais núcleos não esféricos expulsam energia, usualmente pela emissão de raios Gama. De fato, no caso dos núcleos piramidais, é de se esperar que isto resulte em novas regras de decaimento, sem precedentes. Esta inibição explicaria os resultados intrigantes das experiências anteriores. Dudek e seus colaboradores planejam testar estas idéias em experiências brevemente. (Dudek et al., Physical Review Letters, 18 de Agosto de 2006)
FONTE DE RAIOS GAMA DE ALTO FLUXO E CURTO JATO. Jatos de raios Gama (a forma mais energética de luz) podem ser podem ser criados pelo espalhamento de luz laser de um feixe de elétrons. Os exemplos atuais – inclusive a máquina SPring 8 no Japão e em Brookhaven nos EUA – fornecem pulsos Gama relativamente longos (mais de 100 picossegundos de duração) com uma luminosidade relativamente baixa (uma vazão de cerca de um milhão de Gama por segundo). Uma nova proposta mostra como uma fonte Gama com pulsos tão curtos como 100 femtossegundos e tão intensos como um bilhão por segundo, pode ser construída. Uma das coisas mais importantes que se pode fazer com um brilhante feixe de Gamas é passá-lo através de um fino alvo, onde os Gama podem gerar pares elétron-posítron. A partir desse processo, os posítrons podem ser “raspados” e, devido a sua habilidade em sondar certos processos dentro de materiais que não podem ser sondados com raios X, podem ser usados para estudar coisas tais como defeitos em materiais maciços. Basicamente, os posítrons fornecem valiosas pistas sobre uma amostra de material (estruturais e magnéticas), ocupando posições por toda a amostra, onde os posítrons encontram e se aniquilam com elétrons, criando uma radiação observável. Um dos pesquisadores, Yuelin Lin, diz que, porque os jatos de posítrons são tão curtos (da ordem de um trilhonésimo de segundo), eles podem ser usados para fazer filmes em câmera-lenta de atividades efêmeras e difíceis de observar, tais como o derretimento de metais em altas temperaturas. (Li et al.[sic], Applied Physics Letters, 10 de julho 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 788
PHYSICS NEWS UPDATE
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 788, de 10 de agosto de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
ÁTOMOS EM UMA ARMADILHA MEDEM A GRAVIDADE ao nível micrométrico. Atualmente, muitas das medições mais sensíveis na ciência, dependem de algum fenômeno quântico que seja muito sutil e possa ser explorado para obter a máxima precisão. Eu uma experiência realizada na Universita di Firenze (Universidade de Florença, Itália) o fenômeno quântico em questão é a chamada Oscilação de Bloch. Este estranho efeito ocorre quando partículas, sujeitadas a um poetêncial periódico (tal como elétrons sentido o efeito regular dos intervalos da força elétrica em uma grade cristalina de átomos), são expostas a uma força estática adicional – por exemplo, uma força elétrica unidirecional – o que ocorre é que os elétrons não se movimentam todos, como seria de esperar, na direção da força, porém ficam oscilando para frente e para trás, no mesmo lugar. Em uma nova experiência, relaizada por Guglielmo Tino e seus colegas de Florença, as partículas são átomos de Estrôncio super-resfriados, mantidos em uma armadilha óptica verticalmente orientada, formada por feixes de laser entrecruzados, enquanto que a força estática é apenas a força da gravidade que puxa os átomos para baixo (ver figura em http://www.aip.org/png/2006/263.htm ).
Quais são as características peculiares a esta experiência? Antes de tudo, embora Oscilações de Bloch tenham sido observadas antes, nunca foram mantidas por um tempo tão longo (10 segundos), como no caso presente. Experiências que misturem gravidade e mecânica quântica são raros. Além disso, embora a núvem de átomos de Sr usados não existam sob a forma de um BEC (Condensado de Bose-Einstein), os átomos absorvem a luz laser que os aprisiona, de maneira coerente; ou seja, eles absorvem a luz em uma maneira estimulada, não aleatória. Eles rapidamente re-emitem a luz e, então, absorvem um novo fóton. O número de fótons por átomo transferidos desta forma – milhares, em vez de dezenas – é o maior para uma experiência de física. Finalmente, a observação próxima das Oscilações de Bloch permite que se meça a intensidade da força estática, a gravidade, com alta precisão – neste caso, medir a gravidade com uma incerteza de uma parte por milhão.
Com os melhoramentos previstos para a aparelhagem, os pesquisadores serão capazes de levar os átomos a alguns microns de uma massa de teste e poderão medir g com uma incerteza de 0,1 partes por milhão. Sob estas condições, podem ser verificadas as teorias que dizem que a gravidade deveria se afastar da norma de Newton, o que talvez signifique a existência de dimensões espaciais desconhecidas. De acordo com Tino, diferentemente das experiências de medição da gravidade por meio de efeitos de equilíbrio de torsão ou cantiléver, o método de Florença mede a gravidade diretamentes e em curtas distâncias. A armadilha para átomos também deve ser capaz de se provar útil para futuros sistemas de direção inercial e relógios ópticos. (Ferrari et al., Physical Review Letters, 11 de agosto de 2006)
O OBJETO MAIS AFIADO JÁ FEITO é uma agulha de Tungstênio, cuja ponta tem a espessura de um único átomo. A agulha, feita pelo pós-graudado Moh’d Rezeq do grupo de Robert Wolkow, na Universidade de Alberta (Canadá) e o Instituto Nacional de Nanotecnologia, no início era bem mais rombuda. Exposta a uma atmosfera de Nitrogênio puro, entretanto, começa um rápido “emagrecimento”. Para começar, o Tungstênio é quimicamente muito reativo e o nitrogênio abrasa a superfície de Tungstênio. Mas na ponta, onde um campo elétrico, criado pela aplicação de uma voltagem ao Tungstênio, está em seu máximo, as moléculas de N2 são afastadas. Este processo atinge uma condição de equilíbrio no qual a ponta é muito afiada. (Para uma figura, veja aqui; para um filme mostrando o porcesso de evaporação durante todo o processo, até a formação de uma ponta com um único átomo, ver o website aqui ). Além disto, todo o N2 presente em torno da ponta auxilia a estabilizar o Tungstênio contra uma degradação química maior. Realmente, a agulha produzida é estável em temperaturas de até 900°C, mesmo após 24 horas de exposição ao ar.
As pontas de sondas usadas em microscópios de varredura por tunelamento (STM), embora possam produzir imagens com resolução ao nível atômico de átomos em repousados na camada superior de um material sólido, não são, eles próprios, da finura de um átomo. Em vez disso, seu raio de curvatura no fundo é tipicamente de 10 nm ou mais. Wolkow diz que uma ponta ainda mais fina possa ser útli na construção de aparelhos STM (junta-se mais pontas em uma pequena área e um aparelho ainda maior pode permitir a filmagem dos movimentos atômicos) a resolução espacial não seria aumentada por isso. O real benefício das finas pontas de Tungstênio, ele acredita, será o de serem soberbos emissores de elétrons. Sendo tão finas, elas emitiriam elétrons em um feixe brilhante, estreito e estável. (Rezeq, Pitters, Wolkow, Journal of Chemical Physics, 28 de maio 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.
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 788, de 10 de agosto de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
ÁTOMOS EM UMA ARMADILHA MEDEM A GRAVIDADE ao nível micrométrico. Atualmente, muitas das medições mais sensíveis na ciência, dependem de algum fenômeno quântico que seja muito sutil e possa ser explorado para obter a máxima precisão. Eu uma experiência realizada na Universita di Firenze (Universidade de Florença, Itália) o fenômeno quântico em questão é a chamada Oscilação de Bloch. Este estranho efeito ocorre quando partículas, sujeitadas a um poetêncial periódico (tal como elétrons sentido o efeito regular dos intervalos da força elétrica em uma grade cristalina de átomos), são expostas a uma força estática adicional – por exemplo, uma força elétrica unidirecional – o que ocorre é que os elétrons não se movimentam todos, como seria de esperar, na direção da força, porém ficam oscilando para frente e para trás, no mesmo lugar. Em uma nova experiência, relaizada por Guglielmo Tino e seus colegas de Florença, as partículas são átomos de Estrôncio super-resfriados, mantidos em uma armadilha óptica verticalmente orientada, formada por feixes de laser entrecruzados, enquanto que a força estática é apenas a força da gravidade que puxa os átomos para baixo (ver figura em http://www.aip.org/png/2006/263.htm ).
Quais são as características peculiares a esta experiência? Antes de tudo, embora Oscilações de Bloch tenham sido observadas antes, nunca foram mantidas por um tempo tão longo (10 segundos), como no caso presente. Experiências que misturem gravidade e mecânica quântica são raros. Além disso, embora a núvem de átomos de Sr usados não existam sob a forma de um BEC (Condensado de Bose-Einstein), os átomos absorvem a luz laser que os aprisiona, de maneira coerente; ou seja, eles absorvem a luz em uma maneira estimulada, não aleatória. Eles rapidamente re-emitem a luz e, então, absorvem um novo fóton. O número de fótons por átomo transferidos desta forma – milhares, em vez de dezenas – é o maior para uma experiência de física. Finalmente, a observação próxima das Oscilações de Bloch permite que se meça a intensidade da força estática, a gravidade, com alta precisão – neste caso, medir a gravidade com uma incerteza de uma parte por milhão.
Com os melhoramentos previstos para a aparelhagem, os pesquisadores serão capazes de levar os átomos a alguns microns de uma massa de teste e poderão medir g com uma incerteza de 0,1 partes por milhão. Sob estas condições, podem ser verificadas as teorias que dizem que a gravidade deveria se afastar da norma de Newton, o que talvez signifique a existência de dimensões espaciais desconhecidas. De acordo com Tino, diferentemente das experiências de medição da gravidade por meio de efeitos de equilíbrio de torsão ou cantiléver, o método de Florença mede a gravidade diretamentes e em curtas distâncias. A armadilha para átomos também deve ser capaz de se provar útil para futuros sistemas de direção inercial e relógios ópticos. (Ferrari et al., Physical Review Letters, 11 de agosto de 2006)
O OBJETO MAIS AFIADO JÁ FEITO é uma agulha de Tungstênio, cuja ponta tem a espessura de um único átomo. A agulha, feita pelo pós-graudado Moh’d Rezeq do grupo de Robert Wolkow, na Universidade de Alberta (Canadá) e o Instituto Nacional de Nanotecnologia, no início era bem mais rombuda. Exposta a uma atmosfera de Nitrogênio puro, entretanto, começa um rápido “emagrecimento”. Para começar, o Tungstênio é quimicamente muito reativo e o nitrogênio abrasa a superfície de Tungstênio. Mas na ponta, onde um campo elétrico, criado pela aplicação de uma voltagem ao Tungstênio, está em seu máximo, as moléculas de N2 são afastadas. Este processo atinge uma condição de equilíbrio no qual a ponta é muito afiada. (Para uma figura, veja aqui; para um filme mostrando o porcesso de evaporação durante todo o processo, até a formação de uma ponta com um único átomo, ver o website aqui ). Além disto, todo o N2 presente em torno da ponta auxilia a estabilizar o Tungstênio contra uma degradação química maior. Realmente, a agulha produzida é estável em temperaturas de até 900°C, mesmo após 24 horas de exposição ao ar.
As pontas de sondas usadas em microscópios de varredura por tunelamento (STM), embora possam produzir imagens com resolução ao nível atômico de átomos em repousados na camada superior de um material sólido, não são, eles próprios, da finura de um átomo. Em vez disso, seu raio de curvatura no fundo é tipicamente de 10 nm ou mais. Wolkow diz que uma ponta ainda mais fina possa ser útli na construção de aparelhos STM (junta-se mais pontas em uma pequena área e um aparelho ainda maior pode permitir a filmagem dos movimentos atômicos) a resolução espacial não seria aumentada por isso. O real benefício das finas pontas de Tungstênio, ele acredita, será o de serem soberbos emissores de elétrons. Sendo tão finas, elas emitiriam elétrons em um feixe brilhante, estreito e estável. (Rezeq, Pitters, Wolkow, Journal of Chemical Physics, 28 de maio 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.
