Bem no centro da galáxia
NASA/Goddard Space Flight Center
Telescópio Fermi da NASA descobre uma estrutura gigantesca em nossa galáxia
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WASHINGTON — O Telescópio Espacial Fermi da NASA descobriu uma estrutura, até então desconhecida, no centro da Via Láctea. O objeto se estende por 50.000 anos-luz e pode ser o que restou de uma erupção de um enorme buraco negro no centro de nossa galáxia.
“O que vemos são duas bolhas que emitem raios gama que se estendem por 25.000 anos-luz para o Norte e para o Sul do centro galático”, explica Doug
Finkbeiner, astrônomo no Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica em Cambridge, Massachusets, o primeiro a notar o objeto. “Ainda não entendemos inteiramente sua natureza e origem”.
A estrutura se estende ao longo de mais da metade do céu visível, desde a constelação de Virgem até a constelação do Grou, e pode ter milhões de anos de idade. Um artigo acerca dessa descoberta foi aceito para publicação no Astrophysical Journal.
Finkbeiner e os estudantes de pós-graduação de Harvard graduate Meng Su e Tracy Slatyer descobriram as bolhas processando os dados publicados, oriundos do Telescópio de Grande Área do Fermi (Large Area Telescope = LAT). O LAT é o detector de raios gama mais sensível e com a melhor definição já posto em órbita. Raios gama são a forma de luz com o maior nível de energia.
Outros astrônomos que estudam raios gama não tinham detectado as bolhas por causa, em parte, de uma “neblina” de raios gama que permeia o espaço. Essa neblina decorre da interação de partículas que se movem perto da velocidade da luz com o gás interestelar na Via Láctea. A equipe do LAT constantemente refina seus modelos para descobrir novas fontes de raios gama obscurecidas pela, assim chamada, emissão difusa. Empregando diversas estimativas dessa neblina,
Finkbeiner e seus colegas foram capazes de isolá-la dos dados do LAT e descobrir as bolhas gigantes.
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Os cientistas agora estão realizando novas análises para compreender melhor como a estrutura, nuca antes vista, se formou. As emissões em forma de bolha tem muito mais energia do que a neblina de raios gama vista por toda a Via Láctea. As bolhas também parecem ter bordas bem definidas. O formato e a natureza das emissões da estrutura sugerem que ela foi formada como resultado de uma liberação grande e relativamente rápida de energia, cuja fonte permanece um mistério.
Uma das possibilidades é um jato de partículas vindas do buraco negro super-maciço no centro da galáxia. Em várias outras galáxias os astrônomos observam jatos de partículas velozes, criados pela matéria que mergulha na direção de buracos negros em seus centros. Embora não existam indícios de que o buraco negro do centro da Via Láctea tenha atualmente um jato desses, ele pode tê-lo tido no passado. As bolhas também podem se ter formado como resultado da emissão de gases de uma concentração de estrelas em formação, talvez aquela que produziu vários aglomerados estelares maciços no centro da Via Láctea, a vários milhões de anos atrás.
“Em outras galáxias, podemos ver que starbursts (regiões de ativa formação de estrelas) podem criar enormes jatos de gás”, observa David Spergel, cientista da Universidade Princeton em New Jersey. “Qualquer que possa ser a fonte de energia por trás dessas enormes bolhas, ela está ligada a várias questões profundas da astrofísica”.
Outros satélites já apresentavam dados com indícios da existência dessas bolhas. O satélite Roentgen (alemão) apresentou indícios sutis das bordas de bolhas de energia, próximas do centro galático, com a mesma orientação geral da Via Láctea. A Sonda Wilkinson de Anisotropia de Micro-ondas (WMAP) da NASA detectou um excesso de sinais de rádio na posição das bolhas de raios gama.
A equipe Fermi-LAT também revelou na terça-feira a melhor imagem obtida pelo instrumento da aparência do céu em raios gama, resultado de dois anos de coleta de dados.
“O Fermi escaneia todo o céu a cada três horas e, na medida em que a missão prossegue e a exposição se torna mais profunda, podemos ver os extremos do universo em detalhe cada vez maior”, explica Julie McEnery, cientista do Projeto Fermi no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland.
O Projeto Fermi da NASA é uma parceria nas áreas de astrofísica e física de partículas, desenvolvido pelo Departamento de Energia dos EUA com instituições acadêmicas e outros parceiros na França, Alemanha, Itália, Japão, Suécia e Estados Unidos.
“Desde seu lançamento em junho de 2008, o Fermi repetidamente se provou ser um dispositivo de ponta, nos fornecendo novos enfoques que vão da natureza do espaço-tempo, à primeira observação de uma nova de raios gama”, declarou Jon Morse, diretor da Divisão de Astrofísica do Quartel-General da NASA em Washington. “Essas recentes descobertas continuam a demonstrar a soberba performance do Fermi”.
Eletricidade a partir de “fotossíntese”
Massachusetts Institute of Technology
Pesquisadores do MIT criam uma tecnologia fotovoltáica auto-combinante capaz de se auto-reparar
As moléculas podem transformar a luz solar em eletricidade e podem ser quebradas e rapidamente remontadas
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CAMBRIDGE, Massachusetts. — As plantas são boas em fazer o que cientistas e engenheiros tem lutado para fazer por décadas a fio: converter a luz solar em energia armazenada e fazê-lo de maneira confiável, dia após dia, ano após ano. Agora, alguns cientistas do MIT conseguiram imitar um aspecto chave deste processo.
Um dos problemas com o aproveitamento da luz solar é que os raios do Sol podem ser altamente destrutivos para muitos materiais. A luz solar leva a uma degradação gradual de muitos dos sistemas desenvolvidos para capturá-la. No entanto, as plantas adotaram uma estratégia interessante para resolver esse problema: as moléculas encarregadas de capturar a luz solar se fracionam constantemente e as plantas as remontam a partir dos pedaços resultantes, de forma que as estruturas básicas que capturam a energia solar são, por assim dizer, sempre novas em folha.
Esse processo foi agora imitado por Michael Strano, o Professor Associado Charles & Hilda Roddey de Engenharia Química e sua equipe de estudantes de pós-graduação e pesquisadores. Eles criaram um novo conjunto de moléculas auto-combinantes que podem transformar a luz solar em eletricidade. As moléculas podem ser repetidamente quebradas e rapidamente remontadas, mediante a simples adição ou remoção de uma solução adicional. O artigo sobre este trabalho foi publicado na edição de 5 de setembro da Nature Chemistry.
Strano diz que a ideia lhe ocorreu inicialmente quando ele estava estudando a biologia das plantas. “Eu fiquei realmente impressionado com o fato das plantas terem esse mecanismo extremamente eficaz de reparar suas células”, diz ele. E acrescenta que, em pleno Sol de Verão, “uma folha de árvore recicla suas proteínas a cada 45 minutos, embora se possa pensar que ela é uma célula fotovoltáica estática”.
Um dos objetivos de longo prazo da pesquisa de Strano sempre foi descobrir modos para imitar os princípios encontrados na natureza com o uso de nano-componentes. No caso das moléculas usadas pelas plantas para fotossíntese, a forma reativa de oxigênio produzida pela luz solar faz com que as proteínas se decomponham de uma maneira muito precisa. Nas palavras de Strano, o oxigênio “desata uma amarração que mantém as proteínas unidas”, mas as mesmas proteínas são rapidamente remontadas para recomeçar o processo.
Toda essa atividade acontece dentro de pequeninas cápsulas chamadas cloroplastos que existem dentro de cada célula vegetal — e é onde acontece a fotossíntese. Strano diz que o cloroplasto é “uma máquina formidável. É um notável motor que consome dióxido de carbono e usa a luz para produzir glucose”, a substância química que fornece energia para o metabolismo.
Para imitar esse processo, Strano e sua equipe – financiados pela MIT Energy Initiative e pelo Departamento de Energia – produziram moléculas sintéticas chamadas fosfolipídeos que formam discos; esses discos fornecem o suporte estrutural para as outras moléculas que realmente respondem à luz, em estruturas chamadas de centros de reação, os quais liberam elétrons quando atingidos por partículas de luz. Os discos que portam os centros de reação, ficam em uma solução onde eles se afixam espontaneamente a nano-tubos de carbono — tubos ocos de átomos de carbono que tem bilionésimos de metro de espessura e são, no entanto, mais fortes do que aço e capazes de conduzir a eletricidade mil vezes melhor que o cobre. Os nano-tubos mantém os discos de fosfolipídeo em um alinhamento uniforme, de forma que os centros de reação podem ficar todos expostos à luz solar de uma só vez e também funcionam como condutores para coletar e canalizar o fluxo de elétrons liberados pelas moléculas reativas.
O sistema produzido pela equipe de Strano é feito de sete compostos diferentes que incluem os nano-tubos de carbono, os fosfolipídeos e as proteínas que compõem os centros de reação, os quais, nas condições corretas, se montam espontaneamente em uma estrutura para a coleta da luz solar e produzir uma corrente elétrica. Strano diz acreditar que isso estabelece um novo recorde quanto à complexidade de um sistema auto-combinante. Quando um surfatante — similar àqueles lançados no Golfo do México para dissolver o petróleo derramado — é adicionado à mistura, os sete componentes se separam e formam uma espécie de “sopa”. Então, quando os pesquisadores removeram o surfatante, forçando a solução através de uma membrana, os componentes se remontaram de novo em uma fotocélula perfeitamente formada e rejuvenescida.
“Nós basicamente estamos imitando os truques que a natureza descobriu ao longo de milhões de anos” — em particular, “reversibildade, a capacidade de desmontar e remontar”, declara Strano. A equipe que incluiu o pesquisador pós-doutorado Moon-Ho Ham e o estudante de pós-graduação Ardemis
Boghossian, chegou ao sistema com base em uma análise teórica, mas que então decidiu construir uma célula-protótipo para testá-la. Eles passaram a ´célula-protótipo por repetidos ciclos de montagem e desmontagem ao longo de um período de 14 horas, sem qualquer perda de eficiência.
Strano argumenta que, ao desenvolver novos sistemas para gerar energia elétrica a partir de luz, os pesquisadores frequentemente não estudam como os sistemas se modificam ao longo do tempo. Nas células fotovoltáicas convencionai com base no silício, a degradação é pequena, porém, no caso de vários sistemas novos que se encontram em desenvolvimento —
seja buscando um custo menor, maior eficiência, flexibilidade ou outras características melhoradas — a degradação pode ser muito significativa. “Frequentemente se vê a eficiência cair, depois de 60 horas, a 10% do original”, afirma ele.
As reações individuais dessas novas estruturas moleculares apresentam uma eficiência de cerca de 40%, ou cerca do dobro da eficiência das melhores células solares comercialmente disponíveis agora. Teoricamente, a eficiência das estruturas poderia ficar próximo dos 100%, diz ele. Mas, no trabalho inicial, a concentração das estruturas na solução era baixa, de forma que a eficiência geral do dispositivo — a quantidade de energia elétrica produzida por uma dada área de superfície — foi muito baixa. Agora eles estão trabalhando para encontrar maneiras para aumentar em muito a concentração.
Quebras de simetria e supercondutividade
[Traduzido de: Asymmetric Electron Behavior Discovered in High-temperature Superconductors ]
Original em inglês por:
| Bobbie Mixon, |
| Holly Martin |
A descoberta pode levar eventualmente à redução dos custos da energia elétrica
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Super-condutores à temperatura ambiente ficam mais perto da realidade e podem levar a redes de distribuição de energia elétrica mais econômicas. |
31 de agosto de 2010
Os cientistas da Universidade Cornell, em conjunto com uma equipe internacional de pesquisadores, descobriram recentemente que os elétrons em um material super-condutor, óxido de cobre, assumem espontaneamente uma orientação de spin.
Esta descoberta pode conduzir à longamente almejada meta de conduzir eletricidade à temperatura ambiente sem perdas, abrindo o caminho para seu emprego em larga escala em uma rede de distribuição de energia elétrica econômica.
Os super-condutores são materiais que perdem toda a resistência elétrica quando resfriados abaixo de uma certa temperatura. Os primeiros super-condutores descobertos pelos cientistas, tinham que ser resfriados a uma temperatura próxima do zero absoluto (cerca de -273º C) para que transmitissem eletricidade sem qualquer perda de potência.
Porém a necessidade de resfriar tanto os materiais, antes que eles pudessem se tornar super-condutores, tornava impraticável usá-los em tecnologias, há muito prometidas, tais como computadores ultra-rápidos, meios de transporte de alta velocidade e redes de energia elétrica sem perdas.
Em meados dos anos 1980, foi descoberta uma nova classe de materiais super-condutores em “alta temperatura”, bem acima do zero absoluto, embora ainda bem abaixo da temperatura ambiente.
Entre esses materiais, existe um grupo chamado cupratos, que se tornam super-condutores em temperaturas tão “altas” como -123ºC. O cristal de óxido de cobre usado pelos cientistas da Cornell, é um cuprato super-condutor.
Normalmente, os átomos de oxigênio e cobre deste material se agrupam em unidades simétricas e os cientistas esperavam que os elétrons em cada unidade se comportassem de modo também simétrico. Isso significa que cada elétron tenha um spin aleatoriamente escolhido “acima” ou “abaixo”. Mas quando cada elétron individual assume a mesma direção, isso constitui uma quebra de simetria e é sinal de que aconteceu uma mudança significativa ocorreu no material.
Exemplos dessas mudanças, também chamadas de transição de fase, incluem a água líquida se congelar em gelo ou fervendo em vapor. Um material que passa de um estado não condutor para um estado super-condutor é um outro tipo de transição de fase.
“Pense no ímã de uma porta de uma geladeira”, explica Eun-Ah Kim, professor assistente de física em Cornell. “Esse tipo de ímã funciona porque todos os spins dos elétrons apontam em uma mesma direção, em lugar de fazê-lo aleatoriamente. Uma “escolha” espontânea dessa natureza é chamada de quebra de simetria”.
No caso da equipe que trabalhou com o material de óxido de cobre, a quebra de simetria apareceu nas imagens de cupratos feitas por um microscópio de escaneamento por tunelamento operado pelos pesquisadores no Laboratório Nacional Brookhaven em Nova York.
Kim diz que a descoberta apresenta “uma oportunidade para todo um novo estágio de pesquisas. Nós obtivemos um mapa dessa quebra de simetria; agora podemos estudar experimentalmente como ela afeta a super-condutividade”. A descoberta aponta ainda para um modelo teórico que pode explicar o mecanismo de super-condutividade de alta temperatura.
Chegar ao fundo dessa quebra de simetria nos cupratos pode eventualmente auxiliar os cientistas a criarem novos materiais que exibam super-condutividade a temperaturas cada vez mais altas.
“Resolver o mistério de como alguns materiais pode exibir super-condutividade em algo próximo da temperatura ambiente, é importante”, diz Kim. “Mas também existe um elemento de genuína curiosidade. Descobrir os segredos de um comportamento coletivo de um número astronômico de elétrons, é como descobrir uma nova galáxia”.
Para esta pesquisa, contribuíram cientistas da Universidade Cornell; Laboratório Nacional Brookhaven; Universidade Binghamton,
Binghamton, NY; Universidade de Tokyo; Laboratório de Materiais Magnéticos,
Saitama, Japão; Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coréia; Instituo Avançado de Ciência e Tecnologia Industrial, Ibaraki, Japão; e Universidade de St. Andrews, Fife, Escócia.
O relatório da pesquisa foi publicado na edição de 15 de julho da Nature.
A pesquisa teve o apoio da Divisão de Pesquisa de Materiais da NSF.
O nível do Oceano Índico está subindo…
[ Traduzido de: Indian Ocean Sea-Level Rise Threatens Coastal Areas ]
A elevação é particularmente maior ao longo das áreas costeiras do Golfo de Bengala e do Mar da Arábia, assim como no Sri Lanka, Sumatra e Java
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O nível das águas do Oceano Índico está subindo de maneira desigual e ameaçando áreas costeiras e ilhas. |
14 de julho de 2010
Um novo estudo conclui que o nivel das águas do Oceano Índico está subindo de maneira desigual e ameaçando os moradores de áreas costeiras e ilhas densamente povoadas.
O estudo, conduzido por cientistas da Universidade do Colorado em Boulder e do Cento Nacional de Pesquisas Atmosféricas (National Center for
Atmospheric Research = NCAR) em Boulder, Colorado, descobriu que a elevação no nivel do mar é, pelo menos em parte, um resultado de mudanças climáticas.
A elevação do nivel dos mares é particularmente maior ao longo das áreas costeiras do Golfo de Bengala e no Mar da Arábia, assim como em torno das ilhas de Sri Lanka, Sumatra e Java, segundo os autores.
Essa elevação – que pode agravar as inundações causadas pelas Monções em Bangladesh e na India – podem ter impactos subsequentes tanto no clima regional, como no global.
O principal agente nesse processo é a bacia de aquecimento Indo-Pacífica, uma enorme área com o formato de uma banheira, que se estende por uma enorme parte dos oceanos tropicais da costa Leste da África até a Linha Internacional da Data no Pacífico.
A bacia de aquecimento sofreu um aumento de temperatura da ordem de 0,5 grau Celsius nos últimos 50 anos, principalmente por causa da geração de gases de efeito estufa pela atividade humana.
“Os resultados por nós obtidos neste estudo, implicam que, se os efeitos do aquecimento antropogênico na bacia de aquecimento Indo-Pacífica predominarem sobre a variação natural, ilhas oceânicas tais como o Arquipélago Mascarenhas, as costas da Indonésia, Sumatra e o Oceano Índico Setentrional vão sofrer uma elevação dos niveis das águas dos mares maior do que a média global”, afirma o cientista Weiqing Han da Universidade do Colorado e autor principal de um artigo publicado na edição desta semana de Nature Geoscience.
Enquanto que várias áreas da região do Oceano Índico estejam passando por uma elevação do nivel das águas do mar, essas mesmas águas estão baixando em outras áreas. O estudo indica que os mares nas Ilhas Seychelles e em Zanzibar, ao largo da costa da Tanzania tem a maior queda no nivel dos mares.
“Os padrões globais dos niveis dos mares não são geograficamente uniformes”, explica o cientista Gerald Meehl da NACAR, co-autor do artigo. “A elevação do nivel do mar em algumas áreas guarda correlação com a queda do nivel em outras áreas”.
As verbas para essa pesquisa vieram da Fundação Nacional de Ciências (NSF), patrocinadora da NCAR, assim como do Departamento de Energia e da NASA.
Segundo Eric Itsweire, diretor do programa de oceanogafia física da NSF, “Esse trabalho é um passo à frente na direção da obtenção de melhores estimativas nas mudanças dos niveis das águas dos mares em uma das regiões mais populosas do mundo. A quantificação do equilíbrio entre aquecimento e águas, assim como das mudanças em larga escala das circulações atmosféricas, na bacia de aquecimento Indo-Pacífica, através do uso de observações e modelos numéricos, é algo crucial para a compreensão das sutis mudanças nos niveis dos mares que acontecem nessa região”.
Os padrões de mudanças nos niveis das águas dos mares são ditadas por dois padrões primários de ventos atmosféricos, conhecidos como a Circulação (ou Célula) de Hadley e a Célula de Walker.
A Célula de Hadley sobre o Oceano Índico é dominada pelas correntes de ar que se formam sobre águas tropicais altamente aquecidas, próximas da linha do Equador, e que seguem na direção dos polos em grandes altitudes, de onde mergulham para o oceano na região sub-tropical, fazendo com que o ar flua de volta ao Equador.
A Célula de Walker do Oceano Índico faz com que o ar suba e flua na direção do Oeste nas grandes altitudes, mergulhe para a superfície e flua na direção Leste, no sentido da bacia de aquecimento Indo-Pacífica.
“A intensificação combinada das Células de Hadley e de Walker formam um distinto padrão de ventos de superfície que ditam padrões específicos dos níveis dos mares”, afirma Han.
Em seu artigo, os autores afirmam que “nossos novos reultados demonstram que mudanças nas circulações atmosféricas e oceânicas, causadas pela ação humana, sobre a região do Oceano Índico – que não haviam sido anteriormente estudadas – são a causa principal da variabilidade regional dos niveis dos mares”.
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A bacia de aquecimento Indo-Pacífica se estende por quase metade do globo. |
O estudo indica que, para antecipar mudanças em escala global nos niveis dos mares, os pesquisadores tambem precisam conhecer os detalhes específicos das mudanças regionais nos niveis dos mares.
“É importante que compreendamos as mudanças regionais nos niveis dos mares que terão efeitos sobre as regiões costeiras e insulares”, afirma o cientista da NCAR Aixue Hu.
A equipe de pesquisadores se valeu de vários modelos sofisticados de oceanos e climas, inclusive o Parallel Ocean Program – o componente oceânico do largamente empregado Community Climate System Model, financidado pela NCAR e pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE).
Alem disso, a equipe empregou um modelo oceânico ditado por ventos no referido estudo.
Han ainda especula que os complexos padrões de circulação no Oceano Índico podem também afetar os regimes de precipitações, forçando uma quantidade maior de ar atmosférico sobre a superfície das regiões sub-tropicais do Oceano Índico do que o normal.
“Isso pode favorecer um enfraquecimento da convecção atmosférica nos sub-tópicos, o que pode aumentar a precipitação de chuvas nas regiões tropicais ocidentais do Oceano Índico e causar secas na região equatorial oriental do Oceano Índico, inclusive a África Oriental”, diz Han.
Cientistas bisbilhotam a “conversa” entre bactérias
Traduzido de: Scientists Eavesdrop on Bacteria Conversation
A descoberta de como as bactérias se comunicam entre si pode levar a novos tipos de antibióticos e a meios de melhorar o desempenho das bactérias “amigas”
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No lado esquerdo desta Placa de Petri aparecem quatro moléculas de RNA que controlam o sentido de quorum dessas bactérias. |
30 de junho de 2010
Por Raima Larter, National Science Foundation, rlarter@nsf.gov
Bonnie Bassler passa seus dias escutando as bactérias conversando entre si e o que ela ouviu, pode lhe surpreender.
Acontece que esses minúsculos organismos unicelulares estão fazendo uma chamada. Cada conversa sussurada é uma tentativa de contar quantas delas de um mesmo gênero estão presentes, antes de tentarem montar um ataque contra o organismo hospedeito que pode muito bem ser o seu corpo.
Como Bassler explica, as bactérias “são pequenas demais para causar um impacto no ambiente se agirem como indivíduos isolados”. No entanto, o que elas não tem em tamanho, tem nos números. Enquanto nosso corpo contem cerca de um trilhão de nossas próprias células, nós tambem somos hospedeiros para 10 trilhões de células bacterianas que moram em nossa pele ou no interior de nossos órgãos.
Embora nem todas essas bactérias sejam nocivas para nós, algumas são invasoras que querem nos causar mal, e quando os números das bactérias – de cólera, por exemplo – aumentam até um nivel crítico, se cuide! – esse bate-papo pode se tornar em um ataque coordenado onde as bactérias de cólera começam a liberar toxinas a uma.
As bactérias se comunicam por meio de uma linguagem química, liberando pequenas moléculas no meio circundante que podem ser detectadas por receptores na superfície das outras células bacterianas. Quando um nivel crítico de moléculas sinalizadoras é atingido, cada batéria isolada sabe que um número suficiente de suas amigas está por perto para entrar em ação. Esse processo é conhecido como sentido de quorum.
O trabalho de Bassler sobre a comunicação entre bactérias nasceu de seu interesse em saber como as informações fluem entre as células de nossos próprios corpos. “Se pudermos entender as regras ou paradigmas que governam o processo entre as bactérias”, argumenta ela, “o que aprendermos pode ser válido para organismos mais complexos”.
Muito embora o sentido de quorum seja usado por bactérias virulentas para infectar seus hospedeiros, ele tambem é usado por outros micróbios mais benignos para ações coordenadas. Um exemplo vívido ocorre dentro da Lula “de Cotoco” Havaiana (Hawaiian Bobtail Squid), que caça à noite usando uma luz produzida dentro de seu próprio corpo. Na verdade, a luz não é criada pela lula, mas por uma massa de microorganismos marinhos luminescentes, conhecidos como Vibrio fischeri, que a lula carrega consigo.
Cada bactéria V. fischeri produz sua própria luz, mas o brilho seria tão tênue que seria indetectável, de forma que o micróbio fecha seu maquinismo produtor de luz quando o número de bactérias presentes é pequeno. Dessa forma, ela pode armazenar suas moléculas geradoras de luz até que um número suficiente de irmãs esteja presente para produzir uma luz brilhante e bem visível.
A tripulação de bactérias luminescentes da lula cresce e se multiplica durante o dia dentro do corpo da lula, enviando, de vez em quando, sinais químicos para realizar um recenseamento. Com o cair da noite, a população atinge um nivel significativo para a produção de uma intensidade de luz visivel. Quando esse ponto é atingido, a população de bactérias V. fischeri liga simultaneamente sua aparelhagem de iluminação e a lula brilhante sai para caçar.
Uma vez que micróbios virulentos, tais como a bactéria Vibrio cholerae que causa a doença chamada cólera, depende do sentido de quorum para coordenar seu ataque a nossos corpos, o trabalho de Bassler está ajudando os cientistas a projetarem novos tipos de antibióticos.
As novas drogas funcionariam bloqueando ou a liberação das moléculas de sinalização de quorum, ou desativando seus receptores – em outras palavras, tornando as bactérias surdas ou mudas. Assim, as bactérias jamais saberiam se o número delas presentes é o suficiente para começar a emissão de toxinas, de forma que a infexção é evitada.
Essa maneira de interferir na comunicação das bactérias, constituiria uma classe de antibióticos inteiramente nova, o que poderia particularmente bom para lidar com bactérias resistentes a antibióticos que surgiram ultimamente.
E, além de atrapalhar as bactérias nocivas como a V. cholerae, Bassler sugere que suas descobertas sobre o sentido de quorum podem ser úteis para melhorar o desempenho das boas bactérias existentes em nosso corpo, tais como aquela em nosso instestino que auxilia a digestão de alimentos. Ela acredita tambem que a compreensão dos mecanismos de comunicação das bactérias pode levar a uma compreensão mais profunda de como a vasta rede de células e nossos corpos trabalha como um todo integrado.
Nossas células usam um mecanismo de comunicação muito semelhante ao sentido de quorum. Algumas das células de nosso corpo liberam sinais químicos, tais como hormônios ou neurotransmissores, que são detectados por outros tipos de células através de um processo espantosamente semelhante ao das bactérias quorum-sensíveis. Essa comunicação química é, na verdade, usada por nossas células para se manterem organizadas – nós jamais vemos células cardíacas ficando confusas e agindo como células da pele ou dos rins, por exemplo.
E é aos mais humildes organismos – bactérias – a quem devemos agradecer por essa complexa sinfonuia de sinais químicos que mantem as células de nosso corpo oranizadas por local e função. Nosso corpo funciona como um todo integrado graças a um simples processo de comunicação química, desenvolvido há muito tempo por pequeninas criaturas por uma simples razão: contar “cabeças” e descobrir quantos amigos havia nas vizinhanças.
Macro-efeito quântico
[Traduzido de: Measuring the Intersection of Two Worlds ]
Como as surpreendentes leis da mecânica quântica podem afetar objetos comuns do dia-a-dia
Por Holly
Martin
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Alex Rimberg (esquerda) e Miles Blencowe publicam suas descobertas na Nature. |
30 de junho de 2010
Em um estudo publicado na edição de 1 de julho da Nature, pesquisadores de
Dartmouth descrevem um exemplo onde o mundo quântico microscópico influencia – até mesmo domina, dizem eles – o comportamento de algo no clássico mundo macroscópico.
“Uma das pricipais questões da física tem a ver com a conexão entre os mundos microscópico e macroscópico”, diz Alex Rimberg, professor associado de física no Dartmouth
College.
No mundo microscópico, pequenas partículas sub-atômicas, tais como fótons e elétrons, obedecem às leis, por vezes bizarras, da mecânica quântica. Enquanto isso, os objetos no mundo macroscópico, quase sempre algo visivel a olho nu, agem conforme as leis da física clássica, descobertas por Newton no século XVII.
Porem, pouco mais de 300 anos após Newton, Einstein provou que a luz é feita de pequenos “pacotes” de energia, chamados de “quanta”. Essa descoberta marcou o início da teoria quântica, embora tenha levado décadas de trabalho subsequente de várias grandes mentes científicas para finalmente estabelecer a moderna teoria da mecânica quântica.
Uma das leis mais estranhas da mecânica quântica é o Princípio de Incerteza, observado pela primeira vez pelo físico alemão e ganhador do Prêmio Nobel Werner Heisenberg em 1927. Heisenberg percebeu que quando se tenta localizar uma partícula rápida, tal como um elétron, é impossível estabelecer precisamente ao mesmo tempo sua posição e seu momento.
“Para realizar uma medição, uma experiência tem que interagir com seja o que for que esteja sendo medido”, explica Rimberg. “Porém essa interação afinal significa que se deve exercer alguma força sobre o que se está medindo. Se estivermos medindo a posição de um objeto, qualquer medição fará com que o objeto se mova de maneira aleatória e imprevisivel”. Essa tendência a afetar aleatoriamente o que se está medindo é chamada de “backaction” [NT: “backaction” é o termo que descreve, em inglês, o “coice” de uma arma de fogo. O termo técnico em português para isso é “recuo” que também não descreve adequadamente o fenômeno de uma “reação”, não necessariamente aquela prevista na mecânica clássica].
Einstein jamais conseguiu aceitar essa ideia – que o ato de medir modificasse o objeto sendo medido – por uma questão filosófica e a combateu até seu último alento. Mas atualmente se sabe que o Princípio da Incerteza é válido para todas as interações a nivel quântico.
O que ainda não se sabe é como os mundos quântico e clássico se relacionam. “O que realmente não compreendemos é como o comportamento clássico emerge do comportamento quântico à medida em que os sistemas se tornam cada vez maiores”, explica Rimberg. “Nós tambem não compreendemos verdadeiramente o quanto a mecânica quântica pode influenciar no mundo clássico onde vivemos”.
Tornando a coisa real
Rimberg
e seu colega Miles Blencowe, financiados pela Fundação Nacional de Ciências (NSF), lideraram uma equipe de pesquisadores que demonstrou eventos de mecânica quântica causando efeitos no mundo clássico.
Os cientistas não se propunham a realizar isto desde o início, ressalva Rimberg. Na verdade, eles estavam tentando medir rápidas mudanças em cargas em escala nanométrica.
Para tanto, eles primeiramente criaram minúsculos cristais semicondutores, similares a um chip de computador, cada um com cerca de 3 mm de largura. Eles depositaram portas elétricas de ouro por cima do cristal, deixando um pequenino intervalo de poucas centenas de micrômetos no meio do chip. Esse intervalo é chamado de “contato de ponto quântico”, ou CPQ.
Quando se liga o chip a um circuito elétrico, os elétrons fluem através dos contatos de metal até atingirem o CPQ. E foi aí que eles começaram a observar uma das esquisitices da mecânica quântica.
“Se pode pensar no CPQ como uma espécie de barreira, uma muralha para os elétrons”, explica Rimberg. “Quando a muralha é suficientemente alta, os elétrons não tem energia suficiente para saltá-la. Se os elétrons fosem objetos clássicos, isso seria o fim do caminho. Mas, já que os elétrons obedecem as leis da mecânica quântica, em lugar de tentar saltar a muralha, eles podem tentar um tunelamento quântico e passar atavés dela”.
Assim, quando uma corrente de elétrons se aproxima de um CPQ, cada elétron na corrente “escolhe” aleatoriamente ser refletido pela barreira ou passar através dela.
“Esse processo aleatório introduz ruido na corrente elétrica, causado pelas flutuações aletórias do número de elétrons que passa através, em um dado momento”, prossegue Rimberg. “Como esse ruido é gerado pela mecânica quântica, algumas vezes é chamado de ruido quântico”.
Medindo o ruido quântico
Para esta experiência, os cientistas usaram cristais semicondutores feitos de arseniato de gálio, o qual exibe uma propriedade chamada piezoeletricidade. O termo “piezoelétrico” signiifica que uma corrente elétrica que passa pelo cristal, causa um movimento mecânico ou físico no próprio cristal, de maneira parecida com o jeito que uma esponja se expande quando absorve água.
Cristais piezoelétricos são por vezes chamdos de ressonadores, porque eles são capazes de ressoar, ou vibrar, em resposta a sinais elétricos. Esses ressonadores podem se mover de maneiras diiferentes – esticando ou se dobrando – dependendo da frequência do sinal e do formato do cristal.
“A vibração tridimensional de um cristal ressonador é exatamente igual à vibração que se obtem ao golpear um diapasão, ou ao esfregar um dedo molhado pela borda de um copo de vinho”, explica Rimberg. “O copo (ou o diapasão) começa a emitir uma nota musical; isto acontece porque existe um tipo de padrão de vibração, determinado por sua geometria, no qual os átomos do copo partiicipam coletivamente”.
Do mesmo jeito, os elétrons que saltam através da “muralha” do CPQ aplicam uma força de “recuo” aleatória sobre o cristal, segundo Rimberg. Nesse caso, a força do recuo apenas aconteceu de fazer o cristal vibrar em uma de suas frequências favoritas. Quando os pesquisadores mediram a corrente elétrica em função da frequência e encontraram fortes picos que indicavam que o recuo estava criando um feedback, isso os pegou de surpresa.
“Nem eu, nem ninguem mais previu as características espectrais que indicavam que as amostras estavam vibrando”, disse Rimberg. “Levou um bocado de tempo e esforço para nos convencermos que se tratava de um efeito real e mais tempo e esforço ainda para perceber do que se tratava”.
A incerteza em ação
“No nosso caso, a corrente que passa pelo PCQ dá informações sobre a posição do cristal semicondutor onde o PCQ está alojado”, diz Blencowe. “Porem, por causa do ruido quântico na corrente, em qualquer dado instante acontecem flutuações aleatórias no número de elétrons (da ordem de 10.000, mais ou menos) em ambos os lados do PCQ”.
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Uma micrografia óptica de uma das amostras medidas pela equipe de pesquisa. |
E porque esses elétrons tem uma carga elétrica, eles exercem uma força piezoelétrica no cristal, fazendo-o se mexer. “A coisa notavel é que apenas 10.000 e poucos elétrons são capazes de fazerem todos os 1020
(100 quintillhões) de átomos no cristal se mexerem ao mesmo tempo”, diz Blencowe.
“A diferença de tamanho dos dois lados do sistema é realmente extrema, explica Blencowe. “Para por as coisas em perspectiva, imagine que os 10.000 elétrons correspondam a algo pequeno, porém macroscópico, tal como uma mosca. Para completar a analogia, o cristal teria que ter o tamanho do Monte Everest. Se conseguirmos imaginar uma mosca pulando em cima do Everest e fazendo ele se mexer, ainda teríamos as vibrações na casa de metros!”
“Nosso trabalho é um exemplo direto do mundo quântico microscópico influenciando e até dominando o comportamento de algo do mundo clássico macroscópico”, diz Rimberg. “Os movimentos do cristal semicondutor não são dominados por algo clássico como o movimento térmico, mas pelas flutuações quânticas aleatórias no número de elétrons tunelados”.
E, nesse caso, sublinha Rimberg, o mundo macroscópico tambem influencia o mundo quântico porque as vibrações do cristal fazem com que os elétrons tunelem em grandes grupos.
Em pequisas futuras, a equipe pode seguir em várias direções. “Primeiro, nós vamos mesmo usar o PCQ para detectar as cargas, coisa que sempre foi nossa intenção”, diz Rimberg. “Segundo, vamos continuar examinando as questões referentes à transição quântico-clássica, mas com ressonadores menores do que esses cristais – coisas que ficam na fronteira nebulosa entre os reinos mais conhecidos das mecâncias quântica e clássica”. Essa fronteira é chamada por alguns de escala “mesoscópica”.
Daryl Hess, diretor de programa na Divisão de Pesquisas de Materiais da NSF declarou: “O estudo desses tipos de sistemas representa um avanço no conhecimento básico e também aborda algumas questões práticas que incluem: quais são os limites fundamentais das medições? E qual é o dispositivo de medição mais sensível que se pode fazer?”
“Questões desse tipo se tornam cada dia mais prementes, à medida em que nossas ciência e tecnologia encolhem para escalas cada vez menores, onde se vislumbra dispositivos, eletrônicos e mecânicos, com talvez apenas alguns átomos de dimensões”, acrescenta Hess. “Nessas escalas, os dispositivos podem apresentar aspectos que recaem diretamente no mundo da mecânica quântica e outros que recaem diretamente no mundo da mecânica clássica”.
Maiores esclarecimentos podem ser pedidos a Maria Zacharias na NSF (mzachari@nsf.gov) ou Sue Knapp em Dartmouth sue.knapp@dartmouth.edu.
Raios cósmicos = prótons
Cientistas comprovam que os Raios Cósmicos são Feitos de Prótons
Um detector no Utah examina partículas que são milhares de vezes mais “nervosas” do que qualquer coisa feita na Terra
30 de junho de 2010
Por Phillip F. Schewe
Inside Science News Service
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Raios cósmicos que tem origem fora de nossa galáxia, a Via Láctea, colidem com a atmosfera, onde dão início a um chuveiro de partículas secundárias. Crédito: NASA |
WASHINGTON (ISNS) — Os cientistas descobriram que os Raios Cósmicos são feitos de prótons, usando um enorme dispositivo de telescópios posicionados no deserto do Utah. Cada telescópio do conjunto de 67 deles, ve os céus com um olho multi-facetado. Não é à toa que chamam o arranjo de Olho de Mosca (Fly’s Eye).
Os cientistas no detector de Alta Resolução do Fly’s Eye, apelidado de HiRes, no Campo de Testes de Dugway do Exército em Utah, estabeleceram que os componentes de carga positiva encontrados no núcleo dos átomos são o que forma os raios cósmicos. Até então não se tinha certeza de que esses raios de altas energias não eram compostos por coisas mais pesadas, tais como um núcleo de átomo de ferro.
Os raios cósmicos tem origem fora de nossa galáxia, a Via Láctea, e colidem com nossa atmosfera, dando origem a um chuveiro de partículas secundárias. Essas partículas fazem com que as moléculas de nitrogênio no ar brilhem ligeiramente. A energia desse brilho é registrada em sensíveis detectores de luminosidade acoplados aos telescópios. As partículas criaram padrões cônicos e deixaram um jato de energia característico nos detectores.
Os raios cósmicos tem energias que podem ser muito mais altas do que qualquer coisa produzida pelos físicos. O HiRes examina a composição de raios cósmicos com energias um milhão de vezes maiores do que aquelas geradas na Terra, como as geradas no acelerador de partículas LHC.
O detector HiRes pode mesmo determinar a direção do raio cósmico incidente. John Belz, um membro da equipe, da Universidade do Utah, explica que o posicionamento de dois joogos de telescópios fornece a visão “estéreo” necessária ao rastreamento da trajetória do raio cósmico incidente. Os dois dispositivos, cada um deles cobrindo vários hectares, ficam a cerca de 13 km um do outro. A origem do raio cósmico pode ser localizada em uma região mais ou menos do tamanho de uma Lua Cheia.
Os realizadores da experiência coletaram dados ao longo de vários anos, entre maio de 1997 e abril de 2006, e publicaram recentemente seu trabalho em Physical
Review Letters.
ISNS: Não é a melhor equipe que vence a Copa
[ Original em inglês: Best Team Not Guaranteed World Cup Success ]
Por que é importante ter um pouco de sorte, junto com uma sólida estrategia para o jogo.
11 de junho de 2010
Por Chris Gorski
Inside Science News Service
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Crédito: Christopher Bruno |
WASHINGTON (ISNS) — A Copa do Mundo dá aos fãs do esporte mais popular do mundo a oportunidade de vibrarem e agonizarem com os altos e baixos das equipes de suas nações. Para os cientistas, sejam ou não fãs, é mais uma oportunidade para coletarem dados e testar hipóteses acerca do quanto a final reflete mesmo as habilidades relativas e desempenho das duas equipes – e se elas usaram as melhores estrategias possíveis para obter a vitória.
Um jogo e um torneio imperfeitos?
Quando a poeira assentar, depois do término no mes que vem dessa Copa do Mundo, provavelmente o campeão não será o time que jogou melhor, diz Gerald Skinner, astrofísico da Universidade de Maryland em
College Park.
Após uma discussão no refeitório com seus fanáticos companheiros de mesa,
Skinner, que admite não ser um grande entusiasta por esportes, publicou uma pesquisa em 2009 que detalhavam sua afirmação, usando técnicas familiares aos astrônomos. E as descobertas apoiavam sua posição.
“Não chega a ser um processo totalmente aleatório, porem o resultado de uma partida de futebol em particular tem uma grande dose de sorte e aleatoriedade nele”, argumenta Skinner.
A média de gols por partida na Copa de 2006 foi de 2,3 gols por partida. Pela análise do número de gols e sua distribuição, que é melhor descrita pelo fenômeno estatístico chamado de distribução de Poisson, Skinner foi capaz de demonstrar que, se uma partida fosse jogada novamente, o número de gols e até o vencedor poderiam variar consideravelmente, mesmo que ambas as equipes jogassem igualmente bem – em parte porque o futebol é um jogo de baixos escores.
Se uma seleção vence por uma diferença de 3×0, seus torcedores podem estar certos de que o melhor triunfou. Porém, segundo Skinner, se o resultado for 2×1 ou 1×0, a coisa não fica tão clara. Por exemplo, ele descobriu que nos jogos que acabaram em 2×1, quase um terço das vezes não foi o time com a melhor campanha que ganhou.
Essa incerteza influencia todo o torneio. Skinner afirma que a primeira fase da Copa do Mundo provavelmente revela os melhores times de cada chave, já que todos jogam entre si. Mas as fases seguintes são por eliminação simples e as incertezas se acumulam em quatro jogos sucessivos. Skinner calculou que a probailidade de ser a melhor equipe que ganhe a Copa do Mundo fica em torno dos 28%.
“É realmente na fase do mata-mata que a incerteza é introduzida no processo”, argumenta Skinner. “Você tem que vencer quatro vezes contra a chance de um resultado inesperado”.
Skinner propõe que mudanças no jogo que aumentem a média de gols fariam diminuir a chance de alguém ganhar por pura sorte. As opções incluem aumentar o tamanho do gol, ou fazer com que as equipes continuem jogando até uma diferença significativa no número de gols, mas acrescenta “eu tenho que admitir que essas opções não são realísticas”.
Para alguns torcedores, a chance de que qualquer coisa pode acontecer é uma das boas coisas nos esportes. Não importa o quanto improvável for o vencedor, a marra vai durar por quatro anos.
Os times deveriam ser mais ofensivos?
Talvez mesmo porque o futebol seja um jogo de poucos pontos ou talvez porque as equipes temam sofrer um gol de bobeira e perder o jogo, o fato é que muitas equipes parecem defender muito mais do que atacar. Um modelo desenvolvido com base na Teoria dos Jogos – que pode ser usado para descobrir uma estrategia ideal, dado que o(s) adversário(s) também procuram estrategias ideiais – sugere que esse modo de ver pode ser contraproducente.
Este modelo, desenvolvido para analisar estratégias otimizadas em futebol, é o trabalho de Ricardo Manuel Santos, economista do Instituto Tecnologico
Autonomo de Mexico na Cidade do Mexico. “O que eu faço é comparar como os times deveriam jogar segundo o modelo e como eles realmente jogam segundo os dados, e eu encontro grandes discrepâncias”, diz ele.
Santos analisou dados de nove anos da Liga dos Campeões da UEFA, que reune as melhores euquipes da Europa e, felizmente, guarda numerosas estatísticas. Ele usou uma técnica chamada análise de fatores que ele descreve como uma maneira de estudar algo que não é diretamente observável, tal como felicidade ou comportamento de um time.
A partir das estatísticas da UEFA, Santos estimou a estrategia dos times baseado no número de chutes a gol, corners, faltas e outros fatores. O modelo refletiu como a estrategia causa impacto em um jogo.
“Eu sou capaz de encontrar a probabilidade de fazer qualquer número de gols, bem como a de levar qualquer número de gols”, afirma Santos. “Eu posso ver como os times jogam, como isso afeta a probabilidade de vencer ou perder o jogo”.
Santos admite que a Liga dos Campeões não é a mesma coisa que a Copa do Mundo, mas ele acredita que as descobertas devem ser aplicáveis a esta última. E ele concede que os técnicos podem não colocar seus times no ataque porque isso pode cansá-los muito cedo em uma partida, ou por outro motivo não aparente nas estatísticas.
Pode ser que os técnicos sejam simplesmente muito conservadores.
“O que eu percebo é que os times deveriam atacar muito mais do que aparentemente o fazem”, diz Santos. “Eles deveriam atacar muito, quando na verdade eles parecem defender muito”.
Será que um time ofensivo pode tomar conhecimento dessa pesquisa, ter um ou dois lances de sorte e ganhar a Copa do Mundo? Possivelmente.
Uma coisa é certa: o mundo inteiro vai estar de olho.
Nota do tradutor:
Outra coisa é certa: americano não entende chongas de futebol, adora estatísticas que não levam a nada, e, se dependesse dos cientistas, o que se consegue é uma Jabulani… Uma “tecnologia de ponta” que é, simplesmente, ruim…
Atualizando em 12/06 17:39: aí vem o goleiro da seleção da Inglaterra e engole um frango épico e manda as probabilidades de Santos para o vinagre…
O mistério dos elétrons pesados
[ Original em inglês: First Images of Heavy Electrons in Action ]
Descobertas revelam características de uma “ordem oculta” em um composto de urânio incomum e confirmam a validade de um novo processo para investigar um antigo problema da física
2 de junho de 2010
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UPTON, NY — Empregando um microscópio projetado para imagear a disposição e as interações de elétrons em um cristal, os cientistas capturaram as primeiras imagens de elétrons que parecem ganhar uma massa extraordinária em certar condições extremas. A técnica revela a origem de uma peculiar transição de fase dos elétrons em um material particular e abre novas portas para futuras explorações das propriedades e funções dos, assim chamados, férmions pesados.
Os cientistas do Laboratório Nacional Brookhaven, do Laboratório Nacional Los Alamos (ambos do Departamentode Energia dos EUA) e da Universidade McMaster, descrevem seus resultados na edição de 3 de junho de 2010 da Nature.
“Os físicos tem-se interessado pelo ‘problema’ dos férmions pesados —
o motivo pelo qual esses elétrons se comportam como se tivessem centenas ou milhares de vezes mais massa em certas condições — por trinta ou quarenta anos”, declara o líder da pesquisa Séamus Davis, um físico do Brookhaven e J.D. White
Distinguished Professor of Physical Sciences na Universidade Cornell. A compreensão do comportamento dos férmions pesados poderia levar ao projeto de novos materiais para supercondutores de alta temperatura. A supercondutiividade permite que os materiais transportem corrente sem perdas de energia.
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No presente estudo, os cientistas estavam imageando as propriedades dos elétrons em um material composto de urânio, rutênio e silício, material este que, ele próprio, tem sido objeto de um mistério científico por 25 anos. Nesse material — sintetizado pelo grupo de Graeme Luke na McMaster — os efeitos dos férmions pesados começam a aparecer quando o material é resfriado abaixo dos 55 kelvin (-218 °C). A partir daí, uma transição de fase dos elétrons, ainda mais incomum, ocorre abaixo de 17.5K.
Os cientistas vinham atribuindo essa transição de fase na temperatura mais baixa a alguma forma de “ordem oculta”. Eles não podiam distinguir se ela era relacionada com o comportamento coletivo dos elétrons agindo como uma onda, ou com interações dos elétrons individuais com os átomos de urânio. Alexander
Balatsky, um físico teórico do Los Alamos no Centro de Nanotecnologias Integradas, forneceu a orientação sobre como examinar este problema.
Com essa orientação, o grupo de Davis empregou uma técnica que eles projetaram para visualizar o comportamento dos elétrons para “ver” o que os elétrons estavam fazendo ao passarem pela misteriosa transição de fase. A técnica, imageamento espectroscópico por escaneamento por microscopia de tunelamento (spectroscopic imaging scanning tunneling microscopy = SI-STM),
mede o comprimento de onda dos elétrons na superfície do material com relação a suas energias.
“Imagine o sobrevoo a um corpo de água onde ondas estacionárias se movem para baixo e para cima, mas sem se propagar em direção a uma costa”, sugere Davis. “Quando você passar pelas cristas, pode tocar a água; quando você passa pelos vales, não pode. Isso é parecido com o que nosso microscópio faz. Ele imageia quantos elétrons podem saltar para a ponta de nossa sonda em todos os pontos da superfície”.
A partir do comprimento de onda e medição da energia, os cientistas conseguem calcular a efetiva massa dos elétrons.
“Esta técnica revela que estamos lidando com elétrons muito pesados — ou elétrons que agem como se fossem extremamente pesados porque há algo que os freia”, diz Davis.
A detecção de características de “elétrons pesados” abaixo da temperatura da segunda transição de fase fornece um indício experimental direto de que os elétrons estão interagindo com os átomos de urânio, em lugar de atuarem como uma onda.
Para visualizar isto, imagine uma equipe de atletas que tem que cruzar de um lado a outro um campo de futebol. Se todos os atletas pudessem correr livremente, a equipe como um todo pareceria funcionar como uma onde de “elétrons” relativamente independentes. Em lugar disso, imagine agora que se distribui uma arranjo de cadeiras pelo campo e que cada atleta tem que se sentar por algum tempo em cada cadeira que encontrar a sua frente, antes de prosseguir na corrida. Essas cadeiras desempenham o mesmo papel que os átomos de urânio. A interações entre atletas e cadeiras – ou elétrons e átomos de urânio – claramente retarda o progresso.
No caso do material com urânio, o retardamento dos elétrons se dá por uma pequena fração de segundo em cada átomo de urânio. Mas, como a energia cinética e a massa são matematicamente relacionadas, o retardamento faz parecer que os elétrons tenham uma massa maior do que a de um elétron livre.
Além de revelar essas interações como a causa da “ordem oculta” no composto de urânio, o estudo de Davis demonstra que a técnica SI-STM pode ser usada para visualizar elétrons pesados, o que, por sua vez, abre novas portas para investigar e visualizar tal fenômeno.
A equipe de pesquisa continua a sondar vários outros compostos similares com esta nova técnica, para ampliar sua compreensão do fenômeno dos sistemas de férmions pesados.
“Os férmions pesados continuam sendo misteriosos de várias maneiras e é nosso trabalho como cientistas solucionar o problema”, declara Davis.
Esta pesquisa for financiada pelo Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA e, no Canadá, pelo Conselho de Pesquisas de Ciências Naturais e Engenharia, e pelo Instituto Canadense de Pesquisa Avançada. Em Brookhaven, esta pesquisa foi apoiada como parte do Centro de Supercondutividade Emergente, um Centro de Pesquisas de Fronteiras da Energia financiado pelo Escritório de Ciência do Deparatamento de Energia dos EUA.
Chega de amarguras!
Traduzido de: Edible Synthetic Blocks Bitter Taste
Uma nova molécula inibe a capacidade da língua de sentir sabores amargos.
27 de maio de 2010
Por Devin Powell
Inside Science News Service
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Imagerm ampliada |
WASHINGTON (ISNS) — Não aguenta mais as couves de Bruxelas de sua avó? Em vez de encharcá-las de manteiga ou dá-las para o cachorro, em breve você disporá de uma opção científica, codinome GIV3727.
A molécula recentemente descoberta é um bloqueador de amargos que contem a exata combinação de carbono, oxigênio e hidrogênio para proteger sua língua de substâncias amargas. Ela faz parte da última moda da indústria alimentícia – componentes sintéticos de sabores, montados em laboratório, que funcionam como um botão de volume em seu aparelho de som, ajustando a sensiibilidade de suas papilas gustativas para mais ou para menos.
“Com esta abordagem sintética, podemos sonhar com estruturas químicas além daquelas que a natureza nos fornece, para bloquear diferentes sabores”, diz Jay Slack, biólogo molecular na Givaudan Flavors Corp. em Cincinnati. A companhia publicou a estrutura da molécula em Current Biology hoje .
Nosso Amargo Passado
A corrida para criar essas moléculas de sabor na Givaudan e outras companhias de biotecnologia é uma batalha contra os 400 milhões de anos de evolução que tornaram a língua humana no que ela é hoje.
Sua língua é equipada com 10.000 papilas gustativas, cada uma da largura de um cabelo humano. Cada papila gustativa contem um sortimento de 50 a 150 células de sabor, cada uma das quais especializadas em um dos cinco sabores básicos: salgado, doce, azedo, amargo ou umami. Partículas da comida se grudam aos pequenos receptores de sabor nessas células, disparando uma série de eventos dentro da célula que levam à sensação de sabor no cérebro.
A primeira criatura dotada de receptores para o sabor amargo semelhantes aos nossos, viveu a uns 400 milhões de anos atrás. Os humanos modernos, aves, peixes e outros mamíferos todos tem genes semelhantes vindos desse ancestral comum, genes que permitem a nosso corpo criar receptores de sabor.
Os cientistas identificaram moléculas receptoras de sabor em 1998, quando Charles Zucker da Universidade da California em San Diego descobriu que ratos que não tinham um gene em particular, eram incapazes de sentir o gosto de açúcar. Depois do Projeto Genoma Humano em 2003, Zucker identificou todos os genes humanos que contem os códigos para nossos receptores de sabor especializados.
Nós possuimos um tipo de receptor dedicado ao doce, um para o salgado, um para o azedo e um para o umami – no entanto, na última contagem, existiam 25 receptores diferentes para o amargo. Os cientistas acreditam que essa variedade de recetores de amargor, capazes de detectar milhares de diferentes compostos, são uma forma de auto-proteção, uma vez que venenos e toxinas encontrados na natureza tendem a ter sabores amargos.
“Trata-se de um velhíssimo princípio da evolução”, comenta Wolfgang Meyerhof,
geneticista do Insituto Alemão de Nutrição Humana em Potsdam-Rehbruecke que trabalhou com a Givaudan. “O sabor nos ajuda a evitar substâncias prejudiciais e torna os nutrientes atrativos”.
O Doce Futuro
Muitos alimentos e bebidas – especialmente bebidas dietéticas feitas com adoçantes artificiais – também tem um sabor ou um arrière-goût que a indústria alimentícia gostaria de eliminar.
“Nós queríamos desenvolver um bloqueador de amargos que visasse um único receptor”, explica Meyerhof.
Para encontrar o GIV3727, a Givaudan recruitou milhões de pequeninos testes de sabor semelhantes aos da língua – células talhadas pela engenharia genética para fazer as vezes dos receptores de amargor humanos. Essas células brilham quando expostas a compostos amargos e podem ser usadas para verificar a eficácia de centenas de milhares de bloqueadores em potencial do amargor, de forma muito mais rápida e barata do que provadores humanos.
Slack testou mais de 170.000 moléculas para encontrar a GIV3727, um “antagonista” do amargor que gruda em vários receptores de amargo diferentes e bloqueia o contato dos compostos amargos dos alimentos.
Depois de passar por testes de segurança e ser certificada pela Food and Drug Administration como “Genericamente Reconhecida como Segura”, a molécula foi testada com voluntários humanos. As pessoas que experimentaram o bloqueador de amargos com adoçantes artificiais como acesulfame K e sacarina, que são centenas de vezes mais doces do que o açúcar, relataram sentir um sabor muito menos amargo, mas igualmente doce.
Há anos os cientistas descobriram outro composto químico – monofosfato de adenosina – que interfere com nossas células gustativas, impedindo os sabores doce e amargo. Ele é usado para atenuar o amargor de certos medicamentos, motivo pelo qual alguns deles tem um gosto acentuadamente doce: os fabricantes adicionam adoçante concentrado para suplantar o efeito de atenuação da doçura.
No entanto Danielle Reed, geneticista no Monell Chemical Senses Center em Philadelphia, que não estava envolvida na pesquisa, declarou que a descoberta da Givaudan é sem precedentes:
“Nunca foi demonstrada a existência de um bloqueador específico para amargos que tue como antagonista de um receptor de amargor”, disse Reed.
Slack não revela os clientes da Givaudan, mas diz que várias importantes companhias do ramo alimentício compraram o GIV3727, que pode estar chegando aos supermercados no futuro em qualquer coisa, de bebidas dietéticas, passando por enxaguante bucal, até gomas de mascar sem açúcar.
