Physics News Update nº 826
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 826, de 30 de maio de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
ACELERADOR MICROFLUÍDICO. A microfluídica é a ciência de realizar processos químicos em um chip de processamento, cujos canais são tipicamente da largura de milímetros ou mícrons. Em um espaço tão restrito, a viscosidade se torna alta e o fluido pode desacelerar muito, limitando, assim, o tipo de mistura ou teste que pode ser realizado. Entretanto, os físicos na Universidade de Twente, na Holanda, usam pequenas bolhas explosivas para acelerar as coisas. As bolhas são produzidas atirando um laser no fluido (Ver a animação aqui). A luz faz com que um pequeno volume do fluido acima chegue à temperatura de ebulição, causando a explosão local de uma bolha, o que acelera o fluido adjacente ao longo do canal, agora a velocidades de até 20 m/seg, vinte vezes mais rápido (e com a possibilidade de alcançar um novo fator de 10) do que o fluido normalmente fluiria sem a bolha. (Os mesmos pesquisadores produziram sonoluminescência da mesma maneira). Uma vantagem extra em usar luz laser de posicionamento flexível é que, para chips de processamento microfluídicos transparentes, o bombeamento do fluido pode ser obtido sem conexões externas ao chip.
Além de serem os primeiros a aplicar esta técnica de cavitação para acelerar os fluidos em um chip, os cientistas de Twente são os primeiros a obter a visualização do fluxo a taxas de milhões de quadros por segundo em uma escala de tamanho de 100 mícrons. O líder do grupo de Twente, Claus-Dieter Ohl, diz que ele e seus colegas estão empregando, atualmente, a técnica de aceleração por bolhas para melhorar a mistura em várias reações enzimáticas e na produção de pequenos poros em membranas (Zwaan et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)
AQUEÇA O MUNDO E ENCURTE O DIA. O aquecimento global deve fazer com que os níveis dos oceanos se eleve e, dessa forma, mudar as águas de áreas atualmente profundas para as plataformas continentais mais rasas, inclusive com uma transferência de massa d’água do hemisfério Sul para o hemisfério Norte. Isto, por sua vez, vai trazer este tanto de água para perto do eixo de rotação da Terra e isso — tal como uma patinadora artística aumenta sua velocidade de rotação encolhendo os braços — vai encurtar o período do dia. Não muito, entretanto. De acordo com Felix Landerer, Johann Jungclaus e Jochem Marotzke, cientistas do Instituto Max Planck de Meteorologia em Hamburgo, o dia deve ser encurtado em 0,12 milissegundos nos próximos dois séculos (Recente publicação da Geophysical Review Letters.)
OUVINDO O RUÍDO DOS MÚSCULOS. Músculos fazem ruído. Por exemplo, você pode ouvir o som do masséter — um músculo das mandíbulas usado para mastigar comida — descansando sua cabeça (com a orelha para baixo) na palma de sua mão. O ruío baixo vem do encurtamento dos filamentos de actomosina nas fibras musculares. O ruído dos músculos pode ser medido com o uso de vários sensores, tais como microfones e até de acelerômetros montados na pele. Os cientistas no Instituto Scripps de Oceanografia escutam os ruídos dos músculos para detectar o enrijecimento muscular, o que, por sua vez, pode fornecer informações sobre doenças neuromusculares, tais como distrofia muscular. O enrijecimento muscular era medido usando fontes externas de radiação (tais como um pistão vibratório). Mas os pesquisadores de Scripps usam um processo chamado de elastografia passiva, uma ténica de baixo custo, in-vivo, e não-invasiva, na qual arranjos de sensores de superfície seguem a passagem das ondas vibratórias ao longo das fibras musculares. Os novos resultados serão apresentados por Karim Sabra no encontro da Sociedade Americana de Acústica (Acoustical Society of America =ASA), a ser realizada de 4 a 8 de junho em Salt Lake City. Por falar nisso, os cientistas do Scripps estavam originalmente interessados em efeitos de ruídos submarinos e somente depois adaptaram seu trabalho aos ruídos musculares (publicação ASA 2pUW9; website em http://www.acoustics.org/press)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
**************
Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
ACELERADOR MICROFLUÍDICO. A microfluídica é a ciência de realizar processos químicos em um chip de processamento, cujos canais são tipicamente da largura de milímetros ou mícrons. Em um espaço tão restrito, a viscosidade se torna alta e o fluido pode desacelerar muito, limitando, assim, o tipo de mistura ou teste que pode ser realizado. Entretanto, os físicos na Universidade de Twente, na Holanda, usam pequenas bolhas explosivas para acelerar as coisas. As bolhas são produzidas atirando um laser no fluido (Ver a animação aqui). A luz faz com que um pequeno volume do fluido acima chegue à temperatura de ebulição, causando a explosão local de uma bolha, o que acelera o fluido adjacente ao longo do canal, agora a velocidades de até 20 m/seg, vinte vezes mais rápido (e com a possibilidade de alcançar um novo fator de 10) do que o fluido normalmente fluiria sem a bolha. (Os mesmos pesquisadores produziram sonoluminescência da mesma maneira). Uma vantagem extra em usar luz laser de posicionamento flexível é que, para chips de processamento microfluídicos transparentes, o bombeamento do fluido pode ser obtido sem conexões externas ao chip.
Além de serem os primeiros a aplicar esta técnica de cavitação para acelerar os fluidos em um chip, os cientistas de Twente são os primeiros a obter a visualização do fluxo a taxas de milhões de quadros por segundo em uma escala de tamanho de 100 mícrons. O líder do grupo de Twente, Claus-Dieter Ohl, diz que ele e seus colegas estão empregando, atualmente, a técnica de aceleração por bolhas para melhorar a mistura em várias reações enzimáticas e na produção de pequenos poros em membranas (Zwaan et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)
AQUEÇA O MUNDO E ENCURTE O DIA. O aquecimento global deve fazer com que os níveis dos oceanos se eleve e, dessa forma, mudar as águas de áreas atualmente profundas para as plataformas continentais mais rasas, inclusive com uma transferência de massa d’água do hemisfério Sul para o hemisfério Norte. Isto, por sua vez, vai trazer este tanto de água para perto do eixo de rotação da Terra e isso — tal como uma patinadora artística aumenta sua velocidade de rotação encolhendo os braços — vai encurtar o período do dia. Não muito, entretanto. De acordo com Felix Landerer, Johann Jungclaus e Jochem Marotzke, cientistas do Instituto Max Planck de Meteorologia em Hamburgo, o dia deve ser encurtado em 0,12 milissegundos nos próximos dois séculos (Recente publicação da Geophysical Review Letters.)
OUVINDO O RUÍDO DOS MÚSCULOS. Músculos fazem ruído. Por exemplo, você pode ouvir o som do masséter — um músculo das mandíbulas usado para mastigar comida — descansando sua cabeça (com a orelha para baixo) na palma de sua mão. O ruío baixo vem do encurtamento dos filamentos de actomosina nas fibras musculares. O ruído dos músculos pode ser medido com o uso de vários sensores, tais como microfones e até de acelerômetros montados na pele. Os cientistas no Instituto Scripps de Oceanografia escutam os ruídos dos músculos para detectar o enrijecimento muscular, o que, por sua vez, pode fornecer informações sobre doenças neuromusculares, tais como distrofia muscular. O enrijecimento muscular era medido usando fontes externas de radiação (tais como um pistão vibratório). Mas os pesquisadores de Scripps usam um processo chamado de elastografia passiva, uma ténica de baixo custo, in-vivo, e não-invasiva, na qual arranjos de sensores de superfície seguem a passagem das ondas vibratórias ao longo das fibras musculares. Os novos resultados serão apresentados por Karim Sabra no encontro da Sociedade Americana de Acústica (Acoustical Society of America =ASA), a ser realizada de 4 a 8 de junho em Salt Lake City. Por falar nisso, os cientistas do Scripps estavam originalmente interessados em efeitos de ruídos submarinos e somente depois adaptaram seu trabalho aos ruídos musculares (publicação ASA 2pUW9; website em http://www.acoustics.org/press)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
Physics News Update nº 825
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 825, de 23 de maio de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
SON ET LUMIÈRE, que, em francês, significa “som e luz” é o nome para shows populares nos quais figuras são projetadas nas paredes de prédios famosos (na França e em outros países) acompanhados de estórias difundidas por alto-falantes. Agora, cientistas esperam fazer um show de som-e-luz em fibras com a intenção de produzir, não entretenimento, mas chaves ópticas de alta sensibilidade, ou o dispositivo para transportar bits em futuros computadores totalmente ópticos. O novo esquema, em desenvolvimento por cientistas nas Universidades Ben Gurion e Tel Aviv, usa ondas de som para frear a luz, quase a parando, sob condições (ordinariamente, materiais à temperatura ambiente) mais praticáveis do que as outras experiências de luz lenta.
Richard Tasgal e seus colegas usam como meio uma, assim chamada, fibra de gradeamento Bragg; o núcleo sensível ao UV é exposto, através de uma máscara, a luz ultravioleta. Este tratamento modifica o núcleo de sílica saturada com Germânio da fibra, de maneira periódica ao longo de seu comprimento, de forma que o índice de refração varia periodicamente. A luz que é enviada por meio de tal fibra, e encontra um índice de refração que muda regularmente, vai se refletir várias vezes, não só nas extremidades, mas ao longo de toda a fibra. Uma fibra com esta condição é mencionada, algumas vezes, como “espelho distribuído”. Se, além disso, o feixe de luz for intenso e o material da fibra possuir uma resposta não-linear à luz, o efeito geral das pequenas ondas de luz, se propagando para a frente e para trás, pode ser um pulso de luz se deslocando em velocidades muito menores do que a velocidade da luz no vácuo.
É aqui que a parte do som entra. Uma luz muito intensa pode causar uma pequena deformação na densidade da fibra e isto pode criar ondas de som. Este processo é intensificado quando o pulso de luz viaja próximo à velocidade do som (cerca de 5 km/s) no material, e o trabalho recente demonstra que isso pode ser conseguido. Mas a intensificação pode ser conseguida de ambas as maneiras. Uma onda de som passante pode alterar muito levemente o índice de refração do material e isto, por sua vez, pode resultar em um encurtamento e frenagem de um pulso de luz passante — neste caso, chamados de sólitons opto-acústicos. Tagal diz que ele e seus colegas são os primeiros a reconhecer o potencial das ondas de som em frear e processar pulsos de luz desta forma. A primeira grande dificuldade para implementar o esquema todo é fazer com que os pulsos de luz entrem e fiquem na fibra Bragg, em primeiro lugar, já que a fibra parece inicialmente somente um longo espelho. Isto pode ser conseguido pela gradual intensificação da força do gradeamento ao longo da fibra. (Tasgal, Band, Malomed, Physical Review Letters, artigo em publicação)
CATALIZAÇÃO NA QUÍMICA NUCLEAR PRIMORDIAL. Uma das principais previsões do Modelo Padrão do Big Bang é a criação de núcleos leves — Hidrogênio pesado (Deutério); Hélio-3 e 4, e lítio-6 e 7, nos minutos e horas que seguiram ao próprio Big Bang. Compreender a nucleossíntese do Big Bang (big bang nucleosynthesis = BBN) é importante, uma vez que corresponde à época mais primeva do universo primordial para a qual a teoria e a observação podem ser comparados entre si (a criação do primeiro núcleo estável vem muito antes da criação do primeiro átomo estável). A concordância entre as previsões e observações tem sido bastante boa até agora, com as previsões sendo mais acuradas nos recentes anos pelo mapeamento de alta precisão do fundo cósmico de microondas. Além disso, a medição da abundância dos elementos pode ser usada para procurar por fenômenos além da física conhecida. Realmente, alguns estudos de abundância cósmica já estabeleceram limites no número de partículas leves adicionais e, mais recentemente, na natureza das hipotéticas dimensões extra-espaciais. Mas um quebra-cabeças remanescente é a quantidade de Lítio primordial; tanto o Li-6, como o Li-7 são inesperadamente abundantes em estrelas pobres em metais (aquelas com muito poucos elementos mais pesados). Por exemplo, um nível muito além do esperado de Li-6 pode apontar para uma origem primordial (isto é, não criado nos núcleos estelares ou supernovas), caso no qual o modelo de BBN teria que ser revisado.
Maxim Pospelov do Perimeter Institute for Theoretical Physics, em Waterloo, Ontario, e da Universidade de Victoria, British Columbia, sugere que esta anomalia pode ser explicada se a nucleossíntese primeva fosse auxiliada — catalizada — pela presença de partículas pesadas carregadas, que são muito comuns em vários modelos de física de partículas. De fato, tais patículas são sugeridas nas teorias de supersimetria (conhecida como SUSY). No cenário SUSY cada partícula férmion (com spin fracionário), tal como quarks, teria sua contraparte bóson e cada bóson (spin inteiro) conhecido teria sua contraparte férmion. Pospelov argumenta que partículas SUSY carregadas, com vida longa o suficiente (mais do que mil segundos) que tivessem sobrevivido na era da BBN, se ligariam a núcleos leves e aumentariam (com um fator grande como 108) a formação de núcleos mais pesados, antes da própria partícula SUSY decair. Pospelov diz que sua teoria pode ser verifiável no Grande Colisor de Hadrons (Large Hadron Collider = LHC) atualmente em fase de construção em Genebra. (Physical Review Letters, artigo em publicação)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
SON ET LUMIÈRE, que, em francês, significa “som e luz” é o nome para shows populares nos quais figuras são projetadas nas paredes de prédios famosos (na França e em outros países) acompanhados de estórias difundidas por alto-falantes. Agora, cientistas esperam fazer um show de som-e-luz em fibras com a intenção de produzir, não entretenimento, mas chaves ópticas de alta sensibilidade, ou o dispositivo para transportar bits em futuros computadores totalmente ópticos. O novo esquema, em desenvolvimento por cientistas nas Universidades Ben Gurion e Tel Aviv, usa ondas de som para frear a luz, quase a parando, sob condições (ordinariamente, materiais à temperatura ambiente) mais praticáveis do que as outras experiências de luz lenta.
Richard Tasgal e seus colegas usam como meio uma, assim chamada, fibra de gradeamento Bragg; o núcleo sensível ao UV é exposto, através de uma máscara, a luz ultravioleta. Este tratamento modifica o núcleo de sílica saturada com Germânio da fibra, de maneira periódica ao longo de seu comprimento, de forma que o índice de refração varia periodicamente. A luz que é enviada por meio de tal fibra, e encontra um índice de refração que muda regularmente, vai se refletir várias vezes, não só nas extremidades, mas ao longo de toda a fibra. Uma fibra com esta condição é mencionada, algumas vezes, como “espelho distribuído”. Se, além disso, o feixe de luz for intenso e o material da fibra possuir uma resposta não-linear à luz, o efeito geral das pequenas ondas de luz, se propagando para a frente e para trás, pode ser um pulso de luz se deslocando em velocidades muito menores do que a velocidade da luz no vácuo.
É aqui que a parte do som entra. Uma luz muito intensa pode causar uma pequena deformação na densidade da fibra e isto pode criar ondas de som. Este processo é intensificado quando o pulso de luz viaja próximo à velocidade do som (cerca de 5 km/s) no material, e o trabalho recente demonstra que isso pode ser conseguido. Mas a intensificação pode ser conseguida de ambas as maneiras. Uma onda de som passante pode alterar muito levemente o índice de refração do material e isto, por sua vez, pode resultar em um encurtamento e frenagem de um pulso de luz passante — neste caso, chamados de sólitons opto-acústicos. Tagal diz que ele e seus colegas são os primeiros a reconhecer o potencial das ondas de som em frear e processar pulsos de luz desta forma. A primeira grande dificuldade para implementar o esquema todo é fazer com que os pulsos de luz entrem e fiquem na fibra Bragg, em primeiro lugar, já que a fibra parece inicialmente somente um longo espelho. Isto pode ser conseguido pela gradual intensificação da força do gradeamento ao longo da fibra. (Tasgal, Band, Malomed, Physical Review Letters, artigo em publicação)
CATALIZAÇÃO NA QUÍMICA NUCLEAR PRIMORDIAL. Uma das principais previsões do Modelo Padrão do Big Bang é a criação de núcleos leves — Hidrogênio pesado (Deutério); Hélio-3 e 4, e lítio-6 e 7, nos minutos e horas que seguiram ao próprio Big Bang. Compreender a nucleossíntese do Big Bang (big bang nucleosynthesis = BBN) é importante, uma vez que corresponde à época mais primeva do universo primordial para a qual a teoria e a observação podem ser comparados entre si (a criação do primeiro núcleo estável vem muito antes da criação do primeiro átomo estável). A concordância entre as previsões e observações tem sido bastante boa até agora, com as previsões sendo mais acuradas nos recentes anos pelo mapeamento de alta precisão do fundo cósmico de microondas. Além disso, a medição da abundância dos elementos pode ser usada para procurar por fenômenos além da física conhecida. Realmente, alguns estudos de abundância cósmica já estabeleceram limites no número de partículas leves adicionais e, mais recentemente, na natureza das hipotéticas dimensões extra-espaciais. Mas um quebra-cabeças remanescente é a quantidade de Lítio primordial; tanto o Li-6, como o Li-7 são inesperadamente abundantes em estrelas pobres em metais (aquelas com muito poucos elementos mais pesados). Por exemplo, um nível muito além do esperado de Li-6 pode apontar para uma origem primordial (isto é, não criado nos núcleos estelares ou supernovas), caso no qual o modelo de BBN teria que ser revisado.
Maxim Pospelov do Perimeter Institute for Theoretical Physics, em Waterloo, Ontario, e da Universidade de Victoria, British Columbia, sugere que esta anomalia pode ser explicada se a nucleossíntese primeva fosse auxiliada — catalizada — pela presença de partículas pesadas carregadas, que são muito comuns em vários modelos de física de partículas. De fato, tais patículas são sugeridas nas teorias de supersimetria (conhecida como SUSY). No cenário SUSY cada partícula férmion (com spin fracionário), tal como quarks, teria sua contraparte bóson e cada bóson (spin inteiro) conhecido teria sua contraparte férmion. Pospelov argumenta que partículas SUSY carregadas, com vida longa o suficiente (mais do que mil segundos) que tivessem sobrevivido na era da BBN, se ligariam a núcleos leves e aumentariam (com um fator grande como 108) a formação de núcleos mais pesados, antes da própria partícula SUSY decair. Pospelov diz que sua teoria pode ser verifiável no Grande Colisor de Hadrons (Large Hadron Collider = LHC) atualmente em fase de construção em Genebra. (Physical Review Letters, artigo em publicação)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
Physics News Update nº 824
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 824, de 16 de maio de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
IMAGENS DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA COM RESOLUÇÃO DE 90 nm foram obtidas por John Mamin e seus clegas no Laboratório Almaden da IBM em San Jose, California. A abordagem empregada, microscopia de força de ressonância magnética (magnetic resonance force
microscopy = MRFM), mapeia a localização de matéria em escalas pequenas pela observação da vibração ressonante de uma delgada lâmina de silício (que porta a amostra em estudo) quando ela é exposta, ao mesmo tempo, a ondas de rádio-freqüência e scaneada com uma pequena ponta magnética (ver figura aqui ). Anteriormente, o mesmo grupo de físicos usou um arranjo semelhante para detectar a ressonância magnética de um único elétron desemparelhado em uma amostra (ver aqui). Mas agora eles estão detectanto a ressonância magnética dos núcleos na amostra, algo muito mais difícil, uma vez que o magnetismo nuclear é muito mais fraco do que o dos elétrons (no caso do Hidrogênio, cerca de 660 veze mais fraco). A vantagem em focalizar no magnetismo nucler é que a resposta de vários átomos biológica e tecnologicamente importantes, tais como H, P, C-13 ou F, pode ser diferenciada. MRFM de spin nuclear foi realizada anteriormente, mas com uma resolução apenas na escala de microns. A nova técnica de imagens, com efeito, explora volumes pequenos como 650 zeptolitros, o que é cerca de 60.000 vezes melhor do que a melhor MRI convencional pode fazer. As melhorias no processo de obtenção de imagens foram facilitadas pelo uso de temperturas mais baixas (reduzindo o movimento termicamente induzido no cantilever) e o uso de pontas magnéticas muito agudas, o que amlia a força magnética devida aos spins. O gradiente do campo magnético nas vizinhanças da ponta é maior do que um milhão de tesla por metro. Os objetos de teste, cujas imagens se queria captar, consistiam em pequenas ilhas de Fluoreto de Cálcio evaporadas sobre a ponta do cantilever. As ilhotas, muito próximas entre si — com as dimensões aproximadas de 300 nm x 180 m x 80 nm — puderam ser claramente distinguidas. Um dos pesquisadores, Dan Rugar, diz que os pequenos volumes de amostra buscados têm cerca de 10 milhões de spins nucleares e que a polarização nuclear que eles estão detectando soma 3.300 spins. Ele acredita, entretanto, que sua aparelhagem atual possa, agora, detectar magnetismo nuclear na faixa de 200 spins. Isto os levaria muito mais próximo de sua principal meta: obter imagens de moléculas no nível do spin nuclear singelo. (Mamin et al., Nature Nanotechnology, maio de 2007)
FLUIDOS QUE SE RASGAM. Uma das maiores diferenças entre um sólido e um líquido é que, se passarmos uma faca através de um sólido, as partes cortadas permanecem cortadas, enquanto que, em um líquido, as partes se juntam novamente. Quase sempre, entretanto, a natureza apresenta materiais e processos que não se enquadram perfeitamente em tais categorias distintas. Joseph Gladden (Univ Mississippi) e Andrew Belmonte (Penn State) produziram uma experiência na qual um cilindro é arrastado através de uma mistura de água, sabão e certos sais. A pequenas velocidades de arrasto, o material — um gel visco-elástico que é fluido a estas temperaturas — realmente se fecha sobre si própria, como um líquido normalmente faz. (Outras substâncias visco-elásticas incluem pingos de sangue, o manto da Terra, pasta de dentes e gelatina). Em velocidades mais altas, o cilindro cria um rasgo maior e o material leva mais tempo para “se curar”. Em velocidades ainda mais altas, o fluido se comporta como um sólido, pelo menos por algum tempo; ele fica cortado em várias partes, com superfícies separadas, que levam até algumas horas para fechar (ver figuras aqui), e exibe diversas “rachaduras” na esteira do cilindro. Gladden diz que o diagrama de fase(velocidade do cilindro versus diâmetro do cilindro) para o fluido, mostra três diferentes regiões: refluxo, pequenos corte e rasgo total. Segundo Gladden, o mapeamento desse diagrama de fases deve auxiliar a compreensão de outros fenômenos que envolvem materiais visco-elásticos. (Physical Review Letters, artigo em publicação)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
IMAGENS DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA COM RESOLUÇÃO DE 90 nm foram obtidas por John Mamin e seus clegas no Laboratório Almaden da IBM em San Jose, California. A abordagem empregada, microscopia de força de ressonância magnética (magnetic resonance force
microscopy = MRFM), mapeia a localização de matéria em escalas pequenas pela observação da vibração ressonante de uma delgada lâmina de silício (que porta a amostra em estudo) quando ela é exposta, ao mesmo tempo, a ondas de rádio-freqüência e scaneada com uma pequena ponta magnética (ver figura aqui ). Anteriormente, o mesmo grupo de físicos usou um arranjo semelhante para detectar a ressonância magnética de um único elétron desemparelhado em uma amostra (ver aqui). Mas agora eles estão detectanto a ressonância magnética dos núcleos na amostra, algo muito mais difícil, uma vez que o magnetismo nuclear é muito mais fraco do que o dos elétrons (no caso do Hidrogênio, cerca de 660 veze mais fraco). A vantagem em focalizar no magnetismo nucler é que a resposta de vários átomos biológica e tecnologicamente importantes, tais como H, P, C-13 ou F, pode ser diferenciada. MRFM de spin nuclear foi realizada anteriormente, mas com uma resolução apenas na escala de microns. A nova técnica de imagens, com efeito, explora volumes pequenos como 650 zeptolitros, o que é cerca de 60.000 vezes melhor do que a melhor MRI convencional pode fazer. As melhorias no processo de obtenção de imagens foram facilitadas pelo uso de temperturas mais baixas (reduzindo o movimento termicamente induzido no cantilever) e o uso de pontas magnéticas muito agudas, o que amlia a força magnética devida aos spins. O gradiente do campo magnético nas vizinhanças da ponta é maior do que um milhão de tesla por metro. Os objetos de teste, cujas imagens se queria captar, consistiam em pequenas ilhas de Fluoreto de Cálcio evaporadas sobre a ponta do cantilever. As ilhotas, muito próximas entre si — com as dimensões aproximadas de 300 nm x 180 m x 80 nm — puderam ser claramente distinguidas. Um dos pesquisadores, Dan Rugar, diz que os pequenos volumes de amostra buscados têm cerca de 10 milhões de spins nucleares e que a polarização nuclear que eles estão detectando soma 3.300 spins. Ele acredita, entretanto, que sua aparelhagem atual possa, agora, detectar magnetismo nuclear na faixa de 200 spins. Isto os levaria muito mais próximo de sua principal meta: obter imagens de moléculas no nível do spin nuclear singelo. (Mamin et al., Nature Nanotechnology, maio de 2007)
FLUIDOS QUE SE RASGAM. Uma das maiores diferenças entre um sólido e um líquido é que, se passarmos uma faca através de um sólido, as partes cortadas permanecem cortadas, enquanto que, em um líquido, as partes se juntam novamente. Quase sempre, entretanto, a natureza apresenta materiais e processos que não se enquadram perfeitamente em tais categorias distintas. Joseph Gladden (Univ Mississippi) e Andrew Belmonte (Penn State) produziram uma experiência na qual um cilindro é arrastado através de uma mistura de água, sabão e certos sais. A pequenas velocidades de arrasto, o material — um gel visco-elástico que é fluido a estas temperaturas — realmente se fecha sobre si própria, como um líquido normalmente faz. (Outras substâncias visco-elásticas incluem pingos de sangue, o manto da Terra, pasta de dentes e gelatina). Em velocidades mais altas, o cilindro cria um rasgo maior e o material leva mais tempo para “se curar”. Em velocidades ainda mais altas, o fluido se comporta como um sólido, pelo menos por algum tempo; ele fica cortado em várias partes, com superfícies separadas, que levam até algumas horas para fechar (ver figuras aqui), e exibe diversas “rachaduras” na esteira do cilindro. Gladden diz que o diagrama de fase(velocidade do cilindro versus diâmetro do cilindro) para o fluido, mostra três diferentes regiões: refluxo, pequenos corte e rasgo total. Segundo Gladden, o mapeamento desse diagrama de fases deve auxiliar a compreensão de outros fenômenos que envolvem materiais visco-elásticos. (Physical Review Letters, artigo em publicação)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
Physics News Update nº 823
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 823, de 8 de maio de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
O MAIS CURTO PULSO DE LUZ DA HISTÓRIA. Pesquisadores na Itália criaram o mais curto pulso de luz até agora — um único pulso de luz na faixa do extremo ultravioleta que dura apenas 130 attossegundos (bilionésimos de bilionésimos de segundo). Fazer este pulso brilhar sobre átomos e moléculas, pode revelar novos detalhes de seu funcionamento interno — beneficiando a ciência fundamental, bem como potenciais aplicações industriais, tais como um melhor controle das reações químicas. Trabalhando no Laboratório Nacional para Ciência Óptica Ultra-rápida e Ultra-intensa em Milão (bem como laboratórios em Pádua e Nápoles), os pesquisadores acreditam que suas atuais técnicas irão lhes permitir criar pulsos ainda mais curtos, bem abaixo dos 100 attossegundos. Nas experiências anteriores, foram criados pulsos mais longos, na faixa maior das centenas de attossegundos. O método genérico para esta experiência é a mesma. Um intenso laser infravermelho atinge um jato de gás (usualmente Argônio ou Neônio). Os poderosos campos elétricos do laser chacoalham os elétrons, fazendo-os emitir uma seqüência de pulsos em attossegundos que consistem de fótons de alta energia (ultravioleta extremo, nesta experiência). Criar um único pulso isolado de attossegundo, em lugar de uma seqüência deles, é mais complexo. Para fazê-lo, os pesquisadores empregam sua técnica já desenvolvida para enviar intensos pulsos de laser curtos (5 femtossegundos) sobre um alvo de gás de Argônio. Eles também se valem de técnicas ópticas (inclusive o pente de freqüência que foi o objeto do Prêmio Nobel de Física em 2005) para criar e dar forma a um pulso único de attossegundos. Os resultados serão apresentados nesta semana (documento JthA5) na Conferência sobre Lasers e Eletro-óptica e a Conferência de Ciência de Quanto-eletrônica e Laser (Conference on Lasers and Electro-Optics and the Quantum Electronics e Laser Science Conference — CLEO/QELS). Ver o assunto expandido nesta página
“HIPERLENTES” PROMETEM SUPERAR OS LIMITES DOS MICROSCÓPIOS COMUNS. Um grupo de Princeton, liderado por Evgenii Narimanov vai discutir um novo projeto óptico emergente, conhecido como “hiperlentes de campo distante”. As hiperlentes visam aumentar as capacidades da luz em obter imagens e ampliar objetos submicroscópicos, tais como os componentes de células biológicas. As lentes são feitas com metamateriais, objetos compostos usualmente feitos com arranjos de estruturas, na escala nanométrica, de hastes e anéis. Ela pode projetar uma imagem a uma distância relativamente grande (daí o nome de “campo distante”). O formato cilíndrico das hiperlentes permite a coleta de componentes das ondas de luz que seriam perdidos nas lentes convencionais. Isto ajuda as hiperlentes a capturar detalhes menores do que o comprimento e onda da luz que ilumina a amostra. Além dessa capacidade de captar “imagens abaixo do comprimento de onda”, a geometria cilíndrica das hiperlentes as permite ampliar uma imagem do objeto.
O grupo de Princeton propôs teoricamente as hiperlentes (Jacob, Alekseyev, Narimanov, Optics Express, Vol. 14, nº 18, pp. 8247-8256, Setembro de 2006), e, seis meses após foram demonstradas experimentalmente (ver, por exemplo Science, 315, 1686, 23 de março de 2007). O Laboratório Nader Engheta’s da Universidade da Pennsylvania, também propôs um dispositivo, chamado “lentes de cristal de metamaterial”, essencialmente equivalente às hiperlentes (Physical Review, B 74, 075103, 2006). De acordo com o pesquisador de Princeton, Zubin Jacob, as perspectivas iniciais para as hiperlentes são muito promissoras, para aplicações que vão da captura de imagens de objetos biológicos à fabricação de circuitos na escala nanométrica. (Publicação QTuD3 na CLEO/QUELS)
SUPERLENTES AMPLIADORAS RESOLVEM DETALHES TÃO PEQUENOS COMO 70 NM. Ygor Smolyaninov da Universidade de Maryland apresentou o que seu grupo chama de “superlentes ampliadoras”. Inicialmente inspirada pela idéia de John Pedry de “lentes perfeitas”, e se inspirando nas hiperlentes de Princeton, no concepções de lentes de cristal da Universidade da Pennsilvania, bem como no trabalho anterior em Maryland, as superlentes ampliadoras emprega camadas alternadas de metamateriais com índices de refração negativa e positiva. Nos metamateriais com refração negativa, a luz ou outras radiações eletromagnéticas se inclinam na direção oposta à qual o fariam na matéria comum, o que o faz potencialmente muito útil para focalizar imagens. O novo dispositivo obteve sucesso em ampliar o objeto, enquanto resolvia detalhes pequenos como 70 nanômetros, muito menores do que o comprimento de onda da luz visível. (Publicação JMA4, CLEO/QELS; ver também: Smolyaninov et al., Science, 315, 1699-1701, 23 de março de 2007).
PINÇAS OPTOELETRÔNICAS MEXEM NANO-FIOS. Nos esforços para melhorar o estudo de objetos biológicos e a construção de materiais de nanotecnologia, um grupo de Berkeley inventou “pinças optoeletrônicas”, uma nova maneira de controlar objetos de escala nanométrica. As pinças optoeletrônicas, que usam energia óptica para criar poderosas forças elétricas em locais cuidadosamente designados, diferem das “pinças ópticas”, que usam a energia óptica para criar forças mecânicas que podem mover coisas. De acordo com Aaron Ohta de Berkeley, a abordagem optoeletrônica usa muito menos energia do que as pinças ópticas e a luz não precisa ser focalizada tão cuidadosamente, o que torna sua implementação pelos laboratórios mais fácil.
Nos últimos meses o grupo de Berkeley obteve algum sucesso no uso de seus campos elétricos localmente controados para manipular a posição de pequenas nano-hastes, ou nano-fios (100 nm de diâmetro e 1 a 50 microns de comprimento). Ohta diz que o dispositivo optoeletrônico possivelmente será usado nano-hastes para a construção de circuitos 3-D, ou para o posicionamento de células ou protuberâncias de células de formato oblongo com precisão de mícrons. (Publicação CThGG5; para mais informações, ver: Chiou et al., Nature, 21 de julho de 2005 e esta página
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
O MAIS CURTO PULSO DE LUZ DA HISTÓRIA. Pesquisadores na Itália criaram o mais curto pulso de luz até agora — um único pulso de luz na faixa do extremo ultravioleta que dura apenas 130 attossegundos (bilionésimos de bilionésimos de segundo). Fazer este pulso brilhar sobre átomos e moléculas, pode revelar novos detalhes de seu funcionamento interno — beneficiando a ciência fundamental, bem como potenciais aplicações industriais, tais como um melhor controle das reações químicas. Trabalhando no Laboratório Nacional para Ciência Óptica Ultra-rápida e Ultra-intensa em Milão (bem como laboratórios em Pádua e Nápoles), os pesquisadores acreditam que suas atuais técnicas irão lhes permitir criar pulsos ainda mais curtos, bem abaixo dos 100 attossegundos. Nas experiências anteriores, foram criados pulsos mais longos, na faixa maior das centenas de attossegundos. O método genérico para esta experiência é a mesma. Um intenso laser infravermelho atinge um jato de gás (usualmente Argônio ou Neônio). Os poderosos campos elétricos do laser chacoalham os elétrons, fazendo-os emitir uma seqüência de pulsos em attossegundos que consistem de fótons de alta energia (ultravioleta extremo, nesta experiência). Criar um único pulso isolado de attossegundo, em lugar de uma seqüência deles, é mais complexo. Para fazê-lo, os pesquisadores empregam sua técnica já desenvolvida para enviar intensos pulsos de laser curtos (5 femtossegundos) sobre um alvo de gás de Argônio. Eles também se valem de técnicas ópticas (inclusive o pente de freqüência que foi o objeto do Prêmio Nobel de Física em 2005) para criar e dar forma a um pulso único de attossegundos. Os resultados serão apresentados nesta semana (documento JthA5) na Conferência sobre Lasers e Eletro-óptica e a Conferência de Ciência de Quanto-eletrônica e Laser (Conference on Lasers and Electro-Optics and the Quantum Electronics e Laser Science Conference — CLEO/QELS). Ver o assunto expandido nesta página
“HIPERLENTES” PROMETEM SUPERAR OS LIMITES DOS MICROSCÓPIOS COMUNS. Um grupo de Princeton, liderado por Evgenii Narimanov vai discutir um novo projeto óptico emergente, conhecido como “hiperlentes de campo distante”. As hiperlentes visam aumentar as capacidades da luz em obter imagens e ampliar objetos submicroscópicos, tais como os componentes de células biológicas. As lentes são feitas com metamateriais, objetos compostos usualmente feitos com arranjos de estruturas, na escala nanométrica, de hastes e anéis. Ela pode projetar uma imagem a uma distância relativamente grande (daí o nome de “campo distante”). O formato cilíndrico das hiperlentes permite a coleta de componentes das ondas de luz que seriam perdidos nas lentes convencionais. Isto ajuda as hiperlentes a capturar detalhes menores do que o comprimento e onda da luz que ilumina a amostra. Além dessa capacidade de captar “imagens abaixo do comprimento de onda”, a geometria cilíndrica das hiperlentes as permite ampliar uma imagem do objeto.
O grupo de Princeton propôs teoricamente as hiperlentes (Jacob, Alekseyev, Narimanov, Optics Express, Vol. 14, nº 18, pp. 8247-8256, Setembro de 2006), e, seis meses após foram demonstradas experimentalmente (ver, por exemplo Science, 315, 1686, 23 de março de 2007). O Laboratório Nader Engheta’s da Universidade da Pennsylvania, também propôs um dispositivo, chamado “lentes de cristal de metamaterial”, essencialmente equivalente às hiperlentes (Physical Review, B 74, 075103, 2006). De acordo com o pesquisador de Princeton, Zubin Jacob, as perspectivas iniciais para as hiperlentes são muito promissoras, para aplicações que vão da captura de imagens de objetos biológicos à fabricação de circuitos na escala nanométrica. (Publicação QTuD3 na CLEO/QUELS)
SUPERLENTES AMPLIADORAS RESOLVEM DETALHES TÃO PEQUENOS COMO 70 NM. Ygor Smolyaninov da Universidade de Maryland apresentou o que seu grupo chama de “superlentes ampliadoras”. Inicialmente inspirada pela idéia de John Pedry de “lentes perfeitas”, e se inspirando nas hiperlentes de Princeton, no concepções de lentes de cristal da Universidade da Pennsilvania, bem como no trabalho anterior em Maryland, as superlentes ampliadoras emprega camadas alternadas de metamateriais com índices de refração negativa e positiva. Nos metamateriais com refração negativa, a luz ou outras radiações eletromagnéticas se inclinam na direção oposta à qual o fariam na matéria comum, o que o faz potencialmente muito útil para focalizar imagens. O novo dispositivo obteve sucesso em ampliar o objeto, enquanto resolvia detalhes pequenos como 70 nanômetros, muito menores do que o comprimento de onda da luz visível. (Publicação JMA4, CLEO/QELS; ver também: Smolyaninov et al., Science, 315, 1699-1701, 23 de março de 2007).
PINÇAS OPTOELETRÔNICAS MEXEM NANO-FIOS. Nos esforços para melhorar o estudo de objetos biológicos e a construção de materiais de nanotecnologia, um grupo de Berkeley inventou “pinças optoeletrônicas”, uma nova maneira de controlar objetos de escala nanométrica. As pinças optoeletrônicas, que usam energia óptica para criar poderosas forças elétricas em locais cuidadosamente designados, diferem das “pinças ópticas”, que usam a energia óptica para criar forças mecânicas que podem mover coisas. De acordo com Aaron Ohta de Berkeley, a abordagem optoeletrônica usa muito menos energia do que as pinças ópticas e a luz não precisa ser focalizada tão cuidadosamente, o que torna sua implementação pelos laboratórios mais fácil.
Nos últimos meses o grupo de Berkeley obteve algum sucesso no uso de seus campos elétricos localmente controados para manipular a posição de pequenas nano-hastes, ou nano-fios (100 nm de diâmetro e 1 a 50 microns de comprimento). Ohta diz que o dispositivo optoeletrônico possivelmente será usado nano-hastes para a construção de circuitos 3-D, ou para o posicionamento de células ou protuberâncias de células de formato oblongo com precisão de mícrons. (Publicação CThGG5; para mais informações, ver: Chiou et al., Nature, 21 de julho de 2005 e esta página
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
Estava demorando…
Imaginem que tipo de matéria você poderia esperar encontrar no Eurekalert, Seção de Notícias sobre Física e Química? Vocês podem encontrar, por exemplo, uma choradeira sobre a “quebra de patentes de medicamentos”, tal como “Estudo declara urgente uma abordagem com base compensatória no licenciamento compulsório de patentes de remédios” (original, em inglês, aqui). O autor é um tal Daniel Cahoy, professor associado de Legislação Comercial na Penn State’s Smeal College of Busines.
Eu nem vou entrar no mérito da choradeira do repulsivo Dr. Cahoy. Basta ter lido o livro do extinto Senador (do Congresso Americano) Estes Kefauver, “Em poucas Mãos”, para tomar conhecimento de que a única indústria a não sofrer os efeitos da Grande Depressão foi exatamente a farmacêutica… (Só para lembrar, Estes Kefauver foi um dos autores da Lei Anti-Trust americana).
O que é de lamentar, sob todos os pontos de vista, é que lixo tendencioso como este apareça em um noticiário pretensamente científico…
Eu nem vou entrar no mérito da choradeira do repulsivo Dr. Cahoy. Basta ter lido o livro do extinto Senador (do Congresso Americano) Estes Kefauver, “Em poucas Mãos”, para tomar conhecimento de que a única indústria a não sofrer os efeitos da Grande Depressão foi exatamente a farmacêutica… (Só para lembrar, Estes Kefauver foi um dos autores da Lei Anti-Trust americana).
O que é de lamentar, sob todos os pontos de vista, é que lixo tendencioso como este apareça em um noticiário pretensamente científico…
Physics News Update nº 822
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 822, de 1 de maio de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
O EFEITO EFIMOV: TRÊS É BOM, DOIS É DEMAIS. Na reunião de abril da APS em Jacksonville, os físicos discutiram as recentes observações do Efeito Efimov, um fenômeno puramente quântico pelo qual duas partículas, tais como dois átomos neutros que, normalmente, não apresentam Interação Forte entre si, se juntam a um terceiro átomo, em certas condições. O trio pode, então, formar um número infinito de configurações, ou, dito de outra forma, um infinito número de “estados interligados” que prendem os átomos juntos.
O efeito foi previsto pela primeira vez no entorno de 1970 por um físico chamado Vitaly Efimov, então um candidato a PhD, mas acharam, inicialmente, que era “estranho demais para ser verdade”, de acordo com Chris Greene da Universidade do Colorado, em parte porque os átomos mudariam abruptamente de uma condição de independência para se tornarem tripletos de irmãos siameses, a distâncias notavelmente longas (aproximadamente 500 a 10.000 vezes o tamanho de um átomo de Hidrogênio, no caso de átomos neutros). Por décadas, os experimentadores tentaram, em vão, criar esses sistemas de três partículas (que começaram a ficar conhecidos como “Trigêmeos de Efimov” [no original, em inglês: “Efimov Trimers”, um trocadilho intraduzível]. Em 1999, Greene e seus colabordores Brett Esry e Jim Burke, predisseram que gases de átomos ultra-resfriados poderiam fornecer as condições corretas para a criação desse estado tri-particular. Em 2005, uma equipe de pesquisas, liderada por Rudi Grimm da universidade de Innsbruck na Áustria, finalmente confirmou o Estado Efimov em um gás ultra-resfriado de Césio, esfriado até apenas 10 nanokelvin.
Como os átomos neutros se atraem, em primeiro lugar? A distâncias pequenas, se aplicam os mecanismos ordinários das ligações químicas, mas nas vastas distâncias, relevantes para o Efeito Efimov, isto acontece principalmente pelo Efeito van de Waals, no qual o rearranjo das cargas elétricas em um átomo (formando um “dipolo elétrico”) cria campos elétricos que podem induzir dipolos – e, desta forma atrair – átomos vizinhos. A observação do Efeito Efimov é um achado para conseguir estudar a rica física quântica entre três partículas.
O Efeito pode, concebivelmente, ocorrer em núcleons ou moléculas (e em qualquer objeto governado pela mecânica quântica). Entretanto, é provável que ele seja mais difícil de observar nesses sistemas, porque os físicos não podem alterar a força das interações entre as partículas constituíntes, tão facilmente como o podem nos gases utra-resfriados (através de suas “Ressonâncias de Feshbach”). Porém o Efeito pode fornecer uma idéia em sistemas tais como o Trítio, um núcleon formado por um próton e dois nêutrons, além do cruzamento BCS-BEC, no qual os átomos mudam da formação de Pares de Cooper, fracamente interligados, para entrar em um único estado quântico coletivo. (Ver também o artigo de Charles Day, Physics Today, Abril de 2006, Esry et al, Phys. Rev. Lett, 30 de agosto de 1999, e Kraemer et al., Nature, 16 de março de 2006).
A FÍSICA DOS UTENSÍLIOS é explicada por Lou Bloomfield da Universidade de Virginia no número de maio da Physics Today. Esqueça as aulas de culinária — a cutelaria pode fornecer uma rica lição sobre cristalografia e física de matéria condensada. Garfos, facas e colheres são, geralmente, feitas de aço — uma liga de Ferro e Carbono com outros elementos misturados. Um cristal de Ferro, à temperatura ambiente, é macio e é suscetível ao esforço de ruptura. Em outras palavras, empurrar as camadas de cristais de Ferro em direções opostas fazem com que as lâminas escorreguem, entortando o Ferro permanentemente, o que, como Bloomfield observa, “é bom para dar laços em gravatas, mas não é tão bom para uma faca”. Quando o cristal de Ferro (conhecido como Ferrite) recebe uma quantidade até pequena de Carbono, a situação muda. Disperso através da Ferrite (o Carbono é, geralmente, insolúvel nela), o Carbono torna mais difícil para as impurezas do cristal, conhecidas como deslocamentos, se moverem, frustrando, assim, as forças de ruptura e tornando o sólido mais duro. Ponha-se mais Carbono, ainda, na Ferrite e ele vai distorcer o cristal, tornando-o na mais forte estrutura de aço possível, adequada para as lâminas de corte das facas. Fazer aço útil para a cutelaria, geralmente requer aquecer uma mistura de Ferro-Carbono acima dos 727 °C, a fim de facilitar as transformações estruturais ao longo de todo o material do aço. O tipo do utensílio resultante depende de quão rápido o aço é resfriado. Aços resfriados lentamente resultam em Perolita, um composto resistente, mas relativamente macio, freqüentemente usado para colheres. Um aço mais rapidamente resfriado leva à Martensita, o aço duro usado em gumes cortantes. Reaquecer a Martensita, rearranja algumas estruturas cristalinas e “tempera” o aço, de forma a troná-lo menos friável. A fabricação de aço inoxidável, diz Bloomfield, envolve a adição de outros elementos que inluem o Cromo. Quando o conteúdo de Cr ultrapassa 11,5% em peso, se forma uma camada de Óxido de Cromo na superfície que impede o enferrujamento. Mais detalhes podem ser encontrados no artigo de Bloomfield, que é gratuitamente acessível (em inglês) aqui
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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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 EFEITO EFIMOV: TRÊS É BOM, DOIS É DEMAIS. Na reunião de abril da APS em Jacksonville, os físicos discutiram as recentes observações do Efeito Efimov, um fenômeno puramente quântico pelo qual duas partículas, tais como dois átomos neutros que, normalmente, não apresentam Interação Forte entre si, se juntam a um terceiro átomo, em certas condições. O trio pode, então, formar um número infinito de configurações, ou, dito de outra forma, um infinito número de “estados interligados” que prendem os átomos juntos.
O efeito foi previsto pela primeira vez no entorno de 1970 por um físico chamado Vitaly Efimov, então um candidato a PhD, mas acharam, inicialmente, que era “estranho demais para ser verdade”, de acordo com Chris Greene da Universidade do Colorado, em parte porque os átomos mudariam abruptamente de uma condição de independência para se tornarem tripletos de irmãos siameses, a distâncias notavelmente longas (aproximadamente 500 a 10.000 vezes o tamanho de um átomo de Hidrogênio, no caso de átomos neutros). Por décadas, os experimentadores tentaram, em vão, criar esses sistemas de três partículas (que começaram a ficar conhecidos como “Trigêmeos de Efimov” [no original, em inglês: “Efimov Trimers”, um trocadilho intraduzível]. Em 1999, Greene e seus colabordores Brett Esry e Jim Burke, predisseram que gases de átomos ultra-resfriados poderiam fornecer as condições corretas para a criação desse estado tri-particular. Em 2005, uma equipe de pesquisas, liderada por Rudi Grimm da universidade de Innsbruck na Áustria, finalmente confirmou o Estado Efimov em um gás ultra-resfriado de Césio, esfriado até apenas 10 nanokelvin.
Como os átomos neutros se atraem, em primeiro lugar? A distâncias pequenas, se aplicam os mecanismos ordinários das ligações químicas, mas nas vastas distâncias, relevantes para o Efeito Efimov, isto acontece principalmente pelo Efeito van de Waals, no qual o rearranjo das cargas elétricas em um átomo (formando um “dipolo elétrico”) cria campos elétricos que podem induzir dipolos – e, desta forma atrair – átomos vizinhos. A observação do Efeito Efimov é um achado para conseguir estudar a rica física quântica entre três partículas.
O Efeito pode, concebivelmente, ocorrer em núcleons ou moléculas (e em qualquer objeto governado pela mecânica quântica). Entretanto, é provável que ele seja mais difícil de observar nesses sistemas, porque os físicos não podem alterar a força das interações entre as partículas constituíntes, tão facilmente como o podem nos gases utra-resfriados (através de suas “Ressonâncias de Feshbach”). Porém o Efeito pode fornecer uma idéia em sistemas tais como o Trítio, um núcleon formado por um próton e dois nêutrons, além do cruzamento BCS-BEC, no qual os átomos mudam da formação de Pares de Cooper, fracamente interligados, para entrar em um único estado quântico coletivo. (Ver também o artigo de Charles Day, Physics Today, Abril de 2006, Esry et al, Phys. Rev. Lett, 30 de agosto de 1999, e Kraemer et al., Nature, 16 de março de 2006).
A FÍSICA DOS UTENSÍLIOS é explicada por Lou Bloomfield da Universidade de Virginia no número de maio da Physics Today. Esqueça as aulas de culinária — a cutelaria pode fornecer uma rica lição sobre cristalografia e física de matéria condensada. Garfos, facas e colheres são, geralmente, feitas de aço — uma liga de Ferro e Carbono com outros elementos misturados. Um cristal de Ferro, à temperatura ambiente, é macio e é suscetível ao esforço de ruptura. Em outras palavras, empurrar as camadas de cristais de Ferro em direções opostas fazem com que as lâminas escorreguem, entortando o Ferro permanentemente, o que, como Bloomfield observa, “é bom para dar laços em gravatas, mas não é tão bom para uma faca”. Quando o cristal de Ferro (conhecido como Ferrite) recebe uma quantidade até pequena de Carbono, a situação muda. Disperso através da Ferrite (o Carbono é, geralmente, insolúvel nela), o Carbono torna mais difícil para as impurezas do cristal, conhecidas como deslocamentos, se moverem, frustrando, assim, as forças de ruptura e tornando o sólido mais duro. Ponha-se mais Carbono, ainda, na Ferrite e ele vai distorcer o cristal, tornando-o na mais forte estrutura de aço possível, adequada para as lâminas de corte das facas. Fazer aço útil para a cutelaria, geralmente requer aquecer uma mistura de Ferro-Carbono acima dos 727 °C, a fim de facilitar as transformações estruturais ao longo de todo o material do aço. O tipo do utensílio resultante depende de quão rápido o aço é resfriado. Aços resfriados lentamente resultam em Perolita, um composto resistente, mas relativamente macio, freqüentemente usado para colheres. Um aço mais rapidamente resfriado leva à Martensita, o aço duro usado em gumes cortantes. Reaquecer a Martensita, rearranja algumas estruturas cristalinas e “tempera” o aço, de forma a troná-lo menos friável. A fabricação de aço inoxidável, diz Bloomfield, envolve a adição de outros elementos que inluem o Cromo. Quando o conteúdo de Cr ultrapassa 11,5% em peso, se forma uma camada de Óxido de Cromo na superfície que impede o enferrujamento. Mais detalhes podem ser encontrados no artigo de Bloomfield, que é gratuitamente acessível (em inglês) aqui
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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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.
Pedido de Desculpas
Salve, gente!
Eu quero pedir desculpas a todos os que continuam a visitar este Blog, esperando por encontrar algo novo (por exemplo, uma tradução dos cinco boletins Physics News Update que já saíram e eu ainda não pude traduzir…)
Eu ando pensando em tornar meu exílio no Rio de Janeiro, permanente. E, até resolver esta situação, estou acessando de lan-houses, o que torna praticamente impossível escrever algo decentemente.
Mais uma vez, minhas sinceras desculpas.
Atualizando em 10 de julho:
Consegui a conexão!… Só que, agora, são 10 boletins na fila e mais alguns artigos. Me aguardem
Eu quero pedir desculpas a todos os que continuam a visitar este Blog, esperando por encontrar algo novo (por exemplo, uma tradução dos cinco boletins Physics News Update que já saíram e eu ainda não pude traduzir…)
Eu ando pensando em tornar meu exílio no Rio de Janeiro, permanente. E, até resolver esta situação, estou acessando de lan-houses, o que torna praticamente impossível escrever algo decentemente.
Mais uma vez, minhas sinceras desculpas.
Atualizando em 10 de julho:
Consegui a conexão!… Só que, agora, são 10 boletins na fila e mais alguns artigos. Me aguardem
Physics News Update nº 821
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 821, de 23 de abril de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
A BUSCA PELO HIGGS NO TEVATRON ACELERA. Os físicos do colisor Tevatron do Fermilab relataram recentemente seu mais abrangente sumário da física nas mais altas energias em laboratório. Na recente reunião da American Physical Society (APS) em Jacksonville, Florida, eles emitiram dúzias de artigos sobre um amplo espectro de tópicos, muitos dos quais são relacionados, de alguma forma, com o Bóson de Higgs. O Higgs é o ingrediente chave no Modelo Padrão de Física de Altas Energias. É a manifestação, em forma de partícula, do curioso mecanismo que, em um momento inicial da vida do universo, separou os Bósons W e Z (vetores da Força Fraca), dando-lhes massas, enquanto os fótons (vetores da Força Eletromagnética), não. Esta assimetria torna os funcionamentos destas duas Forças no universo bastante diferentes.
A validação desta grandiosa hipótese, por meio da real produção de partículas de Higgs em laboratório, sempre foi uma das razões principais para espatifar prótons de encontro a antiprótons, com uma energia combinada de 2 TeV. Entretanto, a natureza é pródiga em sua criatividade e a busca pelo Higgs, acredita-se, pode ser mascarada pela produção de outros raros cenários de dispersão, alguns quase tão interessantes quanto o próprio Higgs.
Os trabalhos no Tevatron podem ser comparados aos trabalhos na Burgess Shale, o leito fóssil nas Rochosas Canadenses onde os arqueologistas descobriram impressões de organismos desconhecidos nos últimos 600 milhões de anos, inclusive alguns novos Filos. Nenhum novo “Filo” (ou seja, nenhuma nova partícula) foi revelado no encontro da Flórida, mas muito trabalho preparatório – o equivalente no trabalho dos Físicos de Altas Energias a necessária remoção das camadas externas de rocha – foi realizado.
De acordo com Jacobo Konigsberg (Universidade da Florida), porta voz adjunto da colaboração CDF (um dos dois grandes grupos de detecção que funcionam no Tevatron), a procura pelo Higgs está se acelerando devido a vários fatores, inclusive a obtenção de feixes mais intensos e algorítmos cada vez mais sofisticados para discriminar entre eventos significativos e aqueles mais mundanos, uma questão básica quando se observa bilhões de eventos. Aqui está um catálogo dos resulados mais recentes do Tevatron:
Kevin Lannon (Ohio State) relatou a obtenção de um valor mais preciso (170,9 GeV, com uma incerteza de 1%) para a massa do quark Top. Lannon também descreveu a classe de evento no qual uma colisão próton – antipróton resultou na produção de um único quark Top, através de uma interação de força fraca, uma topologia de evento muito mais rara do que aquela na qual é formado um par Top-Antitop, através da força forte. Além disso, a observação desse evento da formação de um Top singelo permite uma primeira medição rudimentar de Vtb, um parâmetro (um em toda uma tabela de números chamada de Matriz CKM, que caracteriza a Força Fraca) proporcional à probabilidade de um quark Top decair em um quark Bottom.
Gerald Blazey (Northern Illinois Univ), antigo porta-voz da colaborção D0, relatou as primeiras observações de cenários de colisão igualmente exóticos, aqueles que apresentam a produção simultânea de bósons W e Z observáveis, e aqueles em que se observa a produção de dois bósons Z. Além disso, ele disse que, quando se combina a nova massa para quark Top com a do bóson W, 80,4 GeV, se pode calcular um provável novo limite superior para a massa do Higgs. Este valor, 144 GeV, é um pouco mais baixo do que se pensava, o que o torna proporcionalmente mais fácil de criar, em termos de energia.
Ulrich Heintz (Boston Univ) relatou a busca por partículas exóticas não prescritas pelo Modelo Padrão. Novamente, nenhuma nova partícula importante foi encontrada, mas novas experiências no manejo da miríade de fenômenos de fundo vão auxiliar a preparar o caminho para o que os cientistas do Tevatron esperam ser sua maior realização: descobrir indícios para o Higgs no meio de uma rica mistura de outras partículas. Para começo de conversa, Heintz introduziu, mas logo descartou, os rumores de pseudo-“calombos”, indicativos do Higgs, nos dados. Os artefatos em questão – o decaimento da exótica partícula em um par de léptons Tau – tinham pouca significância estatística para serem levados a sério, disse ele, ao menos por enquanto.
Outras partículas exóticas não encontradas, mas para as quais foram obtidos novos limites de massa mais baixos, incluem coisas como elétrons excitados (super pesados) ou bósons W e Z, dimensões extra, os assim chamados leptoquarks (que transformariam bósons em léptons e vice-versa) e partículas super-simétricas, uma hipotética família inteira de partículas onde cada bóson conhecido teria sua contraparte fermiônica e vice-versa.
Além das considerações acerca de ter energia suficiente na colisão para criar o Higgs e outras partículas interessantes, um requisito vital na produção de eventos raros é possuir uma grande amostra estatítica. Todos os resultados acima se baseiam em uma amostragem de gravação de dados de um fentobam-inverso (fb-1, uma unidade que denota o montante integrado de eventos de espalhamento, até agora. Até o fim do verão, o montante de dados analisados será de 2 fb-1. Perto do final de 2007, o montante terá dobrado e, no entorno de 2009, dobrado novamente (8 fb-1). Para achar o Higgs, a informação virá de energia e estatísticas.
A DURAÇÃO DA VIDA DO PÍON SEM CARGA, a partícula mais leve feita de pares de quark-antiquark, foi estabelecida com maiores níveis de precisão em uma nova experiência no Laboratório Jefferson na Virginia. De acordo com o pesquisador Liping Gan (Universidade da Carolina do Norte em Wilmington) – falando na reunião da APS – a duração da vida do píon neutro é uma das poucas quantidades que pode ser diretamente calculada (até cerca de 1% de precisão) na cromodinâmica quântica (QCD), a teoria da Força Forte, a qual mantém juntos os quarks e objetos que contém quarks. Na experiência do Laboratório Jefferson, os pesquisadores apontam um feixe de raios Gama para núcleos que têm uma perpétua núvem de fótons a seu redor. Através de um fenômeno conhecido como Efeito Primakoff, dois fótons (um do núcleo alvo e um do feixe de fótons) interagem e criam um píon neutro, que decai em dois fótns filiais. Medir os fótons filiais reconstrui os detalhes do decaimento e fornece a informação sobre a duração da vida dos píons. A nova experiência é mais precisa do que as experiências anteriores com o Efeito Primakoff porque os fótons incidentes (produzidos pela desacelração do feixe de elétrons do Laboratório Jefferson) são “etiquetados”, o que quer dizer que os pesquisadores podem manter controle da ordem dos fótons incidentes, bem como de suas energias. Quando os fótons emergem do decaimento, um calorímetro aperfeiçoado (chamado HyCal) é capaz de medir a trajetória e a energia dos fótons filiais com grande precisão. Ashot Gasparian da North Carolina A&T State University, disse que a duração da vida do píon calculada é de 82 attossegundos, com uma margem de erro de 2,9% [(8,20+/-0,24)x10-17 seg]. O resultado novo e preliminar é mais precisodo que o atual valor publicado na Tabela de Dados de Partículas [8,4+/-(0,6)x10-17s] e a precisão pode ser, potencialmente, duplicada, uma vez que os pesquisadores analisem todos os seus dados e finalizem seus resultados.
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
A BUSCA PELO HIGGS NO TEVATRON ACELERA. Os físicos do colisor Tevatron do Fermilab relataram recentemente seu mais abrangente sumário da física nas mais altas energias em laboratório. Na recente reunião da American Physical Society (APS) em Jacksonville, Florida, eles emitiram dúzias de artigos sobre um amplo espectro de tópicos, muitos dos quais são relacionados, de alguma forma, com o Bóson de Higgs. O Higgs é o ingrediente chave no Modelo Padrão de Física de Altas Energias. É a manifestação, em forma de partícula, do curioso mecanismo que, em um momento inicial da vida do universo, separou os Bósons W e Z (vetores da Força Fraca), dando-lhes massas, enquanto os fótons (vetores da Força Eletromagnética), não. Esta assimetria torna os funcionamentos destas duas Forças no universo bastante diferentes.
A validação desta grandiosa hipótese, por meio da real produção de partículas de Higgs em laboratório, sempre foi uma das razões principais para espatifar prótons de encontro a antiprótons, com uma energia combinada de 2 TeV. Entretanto, a natureza é pródiga em sua criatividade e a busca pelo Higgs, acredita-se, pode ser mascarada pela produção de outros raros cenários de dispersão, alguns quase tão interessantes quanto o próprio Higgs.
Os trabalhos no Tevatron podem ser comparados aos trabalhos na Burgess Shale, o leito fóssil nas Rochosas Canadenses onde os arqueologistas descobriram impressões de organismos desconhecidos nos últimos 600 milhões de anos, inclusive alguns novos Filos. Nenhum novo “Filo” (ou seja, nenhuma nova partícula) foi revelado no encontro da Flórida, mas muito trabalho preparatório – o equivalente no trabalho dos Físicos de Altas Energias a necessária remoção das camadas externas de rocha – foi realizado.
De acordo com Jacobo Konigsberg (Universidade da Florida), porta voz adjunto da colaboração CDF (um dos dois grandes grupos de detecção que funcionam no Tevatron), a procura pelo Higgs está se acelerando devido a vários fatores, inclusive a obtenção de feixes mais intensos e algorítmos cada vez mais sofisticados para discriminar entre eventos significativos e aqueles mais mundanos, uma questão básica quando se observa bilhões de eventos. Aqui está um catálogo dos resulados mais recentes do Tevatron:
Kevin Lannon (Ohio State) relatou a obtenção de um valor mais preciso (170,9 GeV, com uma incerteza de 1%) para a massa do quark Top. Lannon também descreveu a classe de evento no qual uma colisão próton – antipróton resultou na produção de um único quark Top, através de uma interação de força fraca, uma topologia de evento muito mais rara do que aquela na qual é formado um par Top-Antitop, através da força forte. Além disso, a observação desse evento da formação de um Top singelo permite uma primeira medição rudimentar de Vtb, um parâmetro (um em toda uma tabela de números chamada de Matriz CKM, que caracteriza a Força Fraca) proporcional à probabilidade de um quark Top decair em um quark Bottom.
Gerald Blazey (Northern Illinois Univ), antigo porta-voz da colaborção D0, relatou as primeiras observações de cenários de colisão igualmente exóticos, aqueles que apresentam a produção simultânea de bósons W e Z observáveis, e aqueles em que se observa a produção de dois bósons Z. Além disso, ele disse que, quando se combina a nova massa para quark Top com a do bóson W, 80,4 GeV, se pode calcular um provável novo limite superior para a massa do Higgs. Este valor, 144 GeV, é um pouco mais baixo do que se pensava, o que o torna proporcionalmente mais fácil de criar, em termos de energia.
Ulrich Heintz (Boston Univ) relatou a busca por partículas exóticas não prescritas pelo Modelo Padrão. Novamente, nenhuma nova partícula importante foi encontrada, mas novas experiências no manejo da miríade de fenômenos de fundo vão auxiliar a preparar o caminho para o que os cientistas do Tevatron esperam ser sua maior realização: descobrir indícios para o Higgs no meio de uma rica mistura de outras partículas. Para começo de conversa, Heintz introduziu, mas logo descartou, os rumores de pseudo-“calombos”, indicativos do Higgs, nos dados. Os artefatos em questão – o decaimento da exótica partícula em um par de léptons Tau – tinham pouca significância estatística para serem levados a sério, disse ele, ao menos por enquanto.
Outras partículas exóticas não encontradas, mas para as quais foram obtidos novos limites de massa mais baixos, incluem coisas como elétrons excitados (super pesados) ou bósons W e Z, dimensões extra, os assim chamados leptoquarks (que transformariam bósons em léptons e vice-versa) e partículas super-simétricas, uma hipotética família inteira de partículas onde cada bóson conhecido teria sua contraparte fermiônica e vice-versa.
Além das considerações acerca de ter energia suficiente na colisão para criar o Higgs e outras partículas interessantes, um requisito vital na produção de eventos raros é possuir uma grande amostra estatítica. Todos os resultados acima se baseiam em uma amostragem de gravação de dados de um fentobam-inverso (fb-1, uma unidade que denota o montante integrado de eventos de espalhamento, até agora. Até o fim do verão, o montante de dados analisados será de 2 fb-1. Perto do final de 2007, o montante terá dobrado e, no entorno de 2009, dobrado novamente (8 fb-1). Para achar o Higgs, a informação virá de energia e estatísticas.
A DURAÇÃO DA VIDA DO PÍON SEM CARGA, a partícula mais leve feita de pares de quark-antiquark, foi estabelecida com maiores níveis de precisão em uma nova experiência no Laboratório Jefferson na Virginia. De acordo com o pesquisador Liping Gan (Universidade da Carolina do Norte em Wilmington) – falando na reunião da APS – a duração da vida do píon neutro é uma das poucas quantidades que pode ser diretamente calculada (até cerca de 1% de precisão) na cromodinâmica quântica (QCD), a teoria da Força Forte, a qual mantém juntos os quarks e objetos que contém quarks. Na experiência do Laboratório Jefferson, os pesquisadores apontam um feixe de raios Gama para núcleos que têm uma perpétua núvem de fótons a seu redor. Através de um fenômeno conhecido como Efeito Primakoff, dois fótons (um do núcleo alvo e um do feixe de fótons) interagem e criam um píon neutro, que decai em dois fótns filiais. Medir os fótons filiais reconstrui os detalhes do decaimento e fornece a informação sobre a duração da vida dos píons. A nova experiência é mais precisa do que as experiências anteriores com o Efeito Primakoff porque os fótons incidentes (produzidos pela desacelração do feixe de elétrons do Laboratório Jefferson) são “etiquetados”, o que quer dizer que os pesquisadores podem manter controle da ordem dos fótons incidentes, bem como de suas energias. Quando os fótons emergem do decaimento, um calorímetro aperfeiçoado (chamado HyCal) é capaz de medir a trajetória e a energia dos fótons filiais com grande precisão. Ashot Gasparian da North Carolina A&T State University, disse que a duração da vida do píon calculada é de 82 attossegundos, com uma margem de erro de 2,9% [(8,20+/-0,24)x10-17 seg]. O resultado novo e preliminar é mais precisodo que o atual valor publicado na Tabela de Dados de Partículas [8,4+/-(0,6)x10-17s] e a precisão pode ser, potencialmente, duplicada, uma vez que os pesquisadores analisem todos os seus dados e finalizem seus resultados.
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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° 820
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 820, de 18 de abril de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
UMA DAS ANOMALIAS DO NEUTRINO FOI RESOLVIDA, enquanto outra apareceu. Uma experiência do Fermilab, chamada MiniBooNE fornece um enfático novo indício de que apenas três neutrinos de pequenas massas podem existir. Estes resultados, relatados na semana passada em uma conferência no Fermilab e no encontro da American Physical Society (APS) em Jacksonville, Florida, parecem excluir definitivamente oscilações bidirecionais dos neutrinos que envolvam um quarto tipo de neutrino de pequena massa.
Diversas experiências anteriores demonstraram que os neutrinos, partículas de massa muito pequena ou talvez até nula, que só interagem através da gravidade e da força nuclear fraca, levam uma vida esquizóide, se transformando regularmente de um tipo para o outro. Essas oscilações dos neutrinos ocorriam, presumivelmente, entre os três tipos conhecidos de neutrino do Modelo Padrão da Física de Partículas: neutrinos de elétron, neutrinos de múon e neutrinos de táuon. Não obstante, uma experiência, o Cintilador Líquido de Detecção de Neutrinos (Liquid Scintillator Neutrino Detector = LSND), em Los Alamos, indicou um nível de oscilação que implicava na existência de uma quarta espécie de neutrinos, um “neutrino estéril”, assim chamado porque ele só interagiria por meio da gravidade, a mais fraca das forças fundamentais. (Para maiores informações, consultar Physics Today, Agosto de 1995 e PNU nº 239, matéria 1 e PNU nº 269, matéria 1)
Desde o início, esses resultados diferiam de outras investigações, especialmente porque ele sugeria possíveis massas para os neutrinos muito diferentes daquelas inferidas dos estudos de neutrtinos solares ou atmosféricos, ou por outras experiências com neutrinos em acleradores. A MiniBooNE (cujo nome é uma abreviatura para “Booster Neutrino Experiment”; o “mini” se refere ao fato de que eles usam apenas um detector, no lugar dos originalmente propostos dois) se propôs a resolver o mistério. A experiência consiste no seguinte: prótons emitidos pelo acelerador “booster” são esmagados contra um alvo fixo, criando uma chuva de mésons que rapidamente decaem em partículas secundárias, entre as quais, uma porção de neutrinos de múon. Quinhentos metros à frente, fica o detector MiniBooNE. Embora os neutrinos de múon possam muito bem oscilar para neutrinos de elétron, na distância relativamente curta entre o alvo fixo e o detector, pode-se esperar que tenham havido muito poucas oscilações. O detector do Fermilab e, antes dele, o detector do LSND, procuraram por neutrinos de elétron. Buscando enfocar diretamente o efeito de oscilação do LSND, o Fermilab tentou aproximar-se da mesma distância fonte-detector da energia dos neutrinos. Esta razão estabelece a probabilidade da oscilação de neutrinos. A experiência em Los Alamos usou neutrinos de 30 MeV, a uma distância de 30 m; a experiência do Fermilab usou neutrinos de 500 MeV, a uma distância de 500 m.
O truque na realização deste tipo de experiência está em distinguir entre os raros eventos nos quais um neutrino de elétron colide com um nêutron em um enorme banho de óleo mineral, criando, assim, um elétron característico e um um próton de movimento lento, e o evento muito mais comum no qual um neutrino de múon colide com um próton, criando um múon e um próton. O LSND observou um número pequeno (mas, argumentavam eles, estatisticamente significativo) de eventos de elétron de neutrino. A MiniBooNE, depois de levar em consideração os esperados eventos de fundo, não observou nenhum. Assim, não viram qualquer oscilação e, portanto, nenhum indício de um quarto neutrino.
Na verdade, não exatamente verdade que eles não tenham observado neutrinos de elétrons nenhuns. com neutrinos de baixa energia eles, com efeito, observam eventos, e este pequeno conjunto de dados permanece um mistério, a ser explorado com os novos dados que estão sendo obtidos atualmente, usando um feixe de antio-neutrinos.
No encontro da APS, a representante da MiniBooNE, (Universidade de Columbia) disse que os dados de baixa energia são “robustos” (o que significa que uma falta de indícios estatísticos ou problemas sistemáticos com a aparelhagem não são fatores importantes) e que alguns efeitos físicos novos não podem ser descartados. Na pior das hipóteses, os dados de baixa energia não contradizem a afirmativa de que os antigos resultados do LSND não podem ser explicados pela existência de um quarto tipo de neutrino. (Ver o Press Release do Fermilab e figuras nesta página)
GRAVITY PROBE B, o observatório orbital devotado a testar a Teoria da Relatividade Geral, mediu o efeito geodésico – a curvatura do espaço-tempo nas vizinhanças e causada pela Terra – com uma precisão de 1%. O principal método para estudar esse efeito é monitorar a precessão de giroscópios a bordo da nave, em órbita polar em torno da Terra. A taxa de precisão observada, 6,6 arco-segundos por ano, é próxima do que é previsto pela Relatividade Geral. O Efeito Geodésico pode ser observado de várias maneiras, inclusive o uso de relógios, a deflexão da luz e a prersença perturbativa de corpos de grande massa em giroscópios próximos. A GP-B é deste último tipo e sua atual precisão é tão boa ou melhor do que as medições anteriores. E, uma vez que certos torques não previstos nos giroscópios sejam melhor compreendidos, os cientistas da GP-B esperam que a precisão de suas medições aumentem para um nível de 0,01%.
Estes primeiros resulktados da GP-B foram relatados no encontro da APS por Francis Everitt (Stanford). A idéia de usar giroscópios para observar a curvatura do espaço-termpo foi proposta a quase 50 anos atrás e everritt foi um dos propositores ativos e passou a ser supervisor científico pela maior parte do tempo subsequente.
Um segundo objetivo principal da GP-B é medir o Arrasto do Referencial (no original “frame dragging”), um fenômeno que surge do fato de que o espaço é, no contexto da Relatividade Geral, um fluido viscoso, em contraposição à treliça rígida proposta por Isaac Newton. Quando a Terra gira, ela parcialmente arrasta o espaço-tempo junto com ela e isto causaria um torque extra nos giroscópios. Dessa forma, uma precessão extra, perpendicular a e 170 vezes mais fraca do que o Efeito Geodésico, deveria ser observado. Everitt declarou que a GP-B viu “relances” de Arrasto de Referencial nas análises preliminares dos dados e espera relatar uma real detecção com uma precisão de 1% na ocasião da apresentação final dos dados, agora prevista para dezembro de 2007. (Uma medição indireta do Arrasto de Referencial, na faixa de 10 a 15% de incerteza foi obtida anteriormente pelo satélite LAGEOS).
Alguns equipamentos na GP-B não têm precedentes. O telescópio a bordo, usado para orientar os giroscópios (apontando para uma estrela específica), fornecem uma capacidade de rastrear estrelas mais de 1.000 vezes melhor do que os telescópios anteriores. Os próprios giroscópios – quatro deles, para redundância – são as coisas mais esféricas jamais produzidas: os objetos no formato de bolas de ping-pong têm um grau de perfeição na esfericidade de não menos do que 10nm. Eles ficam eletrostaticamente mantidos em posição em um pequeno recipiente, girados a velocidades de 4.000 rpm por jatos de gás. O gás é, então, removido, criando um vácuo de 10-12 torr. Recobertas de Nióbio e repousando em uma temperatura de poucos graus Kelvin, as esferas são supercondutores giratórios e, como tal, criam uma pequenina assinatura magnética que pode ser lida para ajustar instantaneamnete a orientação das esferas. (Para maiores informações ver esta página)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
UMA DAS ANOMALIAS DO NEUTRINO FOI RESOLVIDA, enquanto outra apareceu. Uma experiência do Fermilab, chamada MiniBooNE fornece um enfático novo indício de que apenas três neutrinos de pequenas massas podem existir. Estes resultados, relatados na semana passada em uma conferência no Fermilab e no encontro da American Physical Society (APS) em Jacksonville, Florida, parecem excluir definitivamente oscilações bidirecionais dos neutrinos que envolvam um quarto tipo de neutrino de pequena massa.
Diversas experiências anteriores demonstraram que os neutrinos, partículas de massa muito pequena ou talvez até nula, que só interagem através da gravidade e da força nuclear fraca, levam uma vida esquizóide, se transformando regularmente de um tipo para o outro. Essas oscilações dos neutrinos ocorriam, presumivelmente, entre os três tipos conhecidos de neutrino do Modelo Padrão da Física de Partículas: neutrinos de elétron, neutrinos de múon e neutrinos de táuon. Não obstante, uma experiência, o Cintilador Líquido de Detecção de Neutrinos (Liquid Scintillator Neutrino Detector = LSND), em Los Alamos, indicou um nível de oscilação que implicava na existência de uma quarta espécie de neutrinos, um “neutrino estéril”, assim chamado porque ele só interagiria por meio da gravidade, a mais fraca das forças fundamentais. (Para maiores informações, consultar Physics Today, Agosto de 1995 e PNU nº 239, matéria 1 e PNU nº 269, matéria 1)
Desde o início, esses resultados diferiam de outras investigações, especialmente porque ele sugeria possíveis massas para os neutrinos muito diferentes daquelas inferidas dos estudos de neutrtinos solares ou atmosféricos, ou por outras experiências com neutrinos em acleradores. A MiniBooNE (cujo nome é uma abreviatura para “Booster Neutrino Experiment”; o “mini” se refere ao fato de que eles usam apenas um detector, no lugar dos originalmente propostos dois) se propôs a resolver o mistério. A experiência consiste no seguinte: prótons emitidos pelo acelerador “booster” são esmagados contra um alvo fixo, criando uma chuva de mésons que rapidamente decaem em partículas secundárias, entre as quais, uma porção de neutrinos de múon. Quinhentos metros à frente, fica o detector MiniBooNE. Embora os neutrinos de múon possam muito bem oscilar para neutrinos de elétron, na distância relativamente curta entre o alvo fixo e o detector, pode-se esperar que tenham havido muito poucas oscilações. O detector do Fermilab e, antes dele, o detector do LSND, procuraram por neutrinos de elétron. Buscando enfocar diretamente o efeito de oscilação do LSND, o Fermilab tentou aproximar-se da mesma distância fonte-detector da energia dos neutrinos. Esta razão estabelece a probabilidade da oscilação de neutrinos. A experiência em Los Alamos usou neutrinos de 30 MeV, a uma distância de 30 m; a experiência do Fermilab usou neutrinos de 500 MeV, a uma distância de 500 m.
O truque na realização deste tipo de experiência está em distinguir entre os raros eventos nos quais um neutrino de elétron colide com um nêutron em um enorme banho de óleo mineral, criando, assim, um elétron característico e um um próton de movimento lento, e o evento muito mais comum no qual um neutrino de múon colide com um próton, criando um múon e um próton. O LSND observou um número pequeno (mas, argumentavam eles, estatisticamente significativo) de eventos de elétron de neutrino. A MiniBooNE, depois de levar em consideração os esperados eventos de fundo, não observou nenhum. Assim, não viram qualquer oscilação e, portanto, nenhum indício de um quarto neutrino.
Na verdade, não exatamente verdade que eles não tenham observado neutrinos de elétrons nenhuns. com neutrinos de baixa energia eles, com efeito, observam eventos, e este pequeno conjunto de dados permanece um mistério, a ser explorado com os novos dados que estão sendo obtidos atualmente, usando um feixe de antio-neutrinos.
No encontro da APS, a representante da MiniBooNE, (Universidade de Columbia) disse que os dados de baixa energia são “robustos” (o que significa que uma falta de indícios estatísticos ou problemas sistemáticos com a aparelhagem não são fatores importantes) e que alguns efeitos físicos novos não podem ser descartados. Na pior das hipóteses, os dados de baixa energia não contradizem a afirmativa de que os antigos resultados do LSND não podem ser explicados pela existência de um quarto tipo de neutrino. (Ver o Press Release do Fermilab e figuras nesta página)
GRAVITY PROBE B, o observatório orbital devotado a testar a Teoria da Relatividade Geral, mediu o efeito geodésico – a curvatura do espaço-tempo nas vizinhanças e causada pela Terra – com uma precisão de 1%. O principal método para estudar esse efeito é monitorar a precessão de giroscópios a bordo da nave, em órbita polar em torno da Terra. A taxa de precisão observada, 6,6 arco-segundos por ano, é próxima do que é previsto pela Relatividade Geral. O Efeito Geodésico pode ser observado de várias maneiras, inclusive o uso de relógios, a deflexão da luz e a prersença perturbativa de corpos de grande massa em giroscópios próximos. A GP-B é deste último tipo e sua atual precisão é tão boa ou melhor do que as medições anteriores. E, uma vez que certos torques não previstos nos giroscópios sejam melhor compreendidos, os cientistas da GP-B esperam que a precisão de suas medições aumentem para um nível de 0,01%.
Estes primeiros resulktados da GP-B foram relatados no encontro da APS por Francis Everitt (Stanford). A idéia de usar giroscópios para observar a curvatura do espaço-termpo foi proposta a quase 50 anos atrás e everritt foi um dos propositores ativos e passou a ser supervisor científico pela maior parte do tempo subsequente.
Um segundo objetivo principal da GP-B é medir o Arrasto do Referencial (no original “frame dragging”), um fenômeno que surge do fato de que o espaço é, no contexto da Relatividade Geral, um fluido viscoso, em contraposição à treliça rígida proposta por Isaac Newton. Quando a Terra gira, ela parcialmente arrasta o espaço-tempo junto com ela e isto causaria um torque extra nos giroscópios. Dessa forma, uma precessão extra, perpendicular a e 170 vezes mais fraca do que o Efeito Geodésico, deveria ser observado. Everitt declarou que a GP-B viu “relances” de Arrasto de Referencial nas análises preliminares dos dados e espera relatar uma real detecção com uma precisão de 1% na ocasião da apresentação final dos dados, agora prevista para dezembro de 2007. (Uma medição indireta do Arrasto de Referencial, na faixa de 10 a 15% de incerteza foi obtida anteriormente pelo satélite LAGEOS).
Alguns equipamentos na GP-B não têm precedentes. O telescópio a bordo, usado para orientar os giroscópios (apontando para uma estrela específica), fornecem uma capacidade de rastrear estrelas mais de 1.000 vezes melhor do que os telescópios anteriores. Os próprios giroscópios – quatro deles, para redundância – são as coisas mais esféricas jamais produzidas: os objetos no formato de bolas de ping-pong têm um grau de perfeição na esfericidade de não menos do que 10nm. Eles ficam eletrostaticamente mantidos em posição em um pequeno recipiente, girados a velocidades de 4.000 rpm por jatos de gás. O gás é, então, removido, criando um vácuo de 10-12 torr. Recobertas de Nióbio e repousando em uma temperatura de poucos graus Kelvin, as esferas são supercondutores giratórios e, como tal, criam uma pequenina assinatura magnética que pode ser lida para ajustar instantaneamnete a orientação das esferas. (Para maiores informações ver esta página)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
Einstein (mais uma vez…) está certo
Einstein estava certo: espaço e tempo se encurvam
Noventa anos depois dele ter exposto sua famosa teoria, uma sonda da NASA provou que o universo se comporta da maneira que ele disse. Agora a corrida continua para demonstrar que a outra metade da relatividade também funciona.
Anushka Asthana e David Smith
Domingo, 15 de Abril de 2007
The Observer
Junto a seu nome, no “the Oxford English Dictionary”, está a simples definição: gênio. Ainda assim, por décadas os físicos têm feito a pergunta: será que Albert Einstein cometeu um erro? Após meio século, sete cancelamentos e US$ 700 milhões, uma missão para testar sua teoria acerca do universo, finalmente confirmou que o homem era mesmo genial – ou, ao menos, provou isto pela metade.
Os resultados preliminares da “Gravity Probe B”, um dos satélites mais complicados da NASA, confirmou, ontem, “com uma precisão melhor do que 1%”, a afirmação que Einstein fez a 90 anos atrás – de que um objeto tal como a Terra realmente distorce a tessitura do espaço e do tempo.
Noventa anos depois dele ter exposto sua famosa teoria, uma sonda da NASA provou que o universo se comporta da maneira que ele disse. Agora a corrida continua para demonstrar que a outra metade da relatividade também funciona.
Anushka Asthana e David Smith
Domingo, 15 de Abril de 2007
The Observer
Junto a seu nome, no “the Oxford English Dictionary”, está a simples definição: gênio. Ainda assim, por décadas os físicos têm feito a pergunta: será que Albert Einstein cometeu um erro? Após meio século, sete cancelamentos e US$ 700 milhões, uma missão para testar sua teoria acerca do universo, finalmente confirmou que o homem era mesmo genial – ou, ao menos, provou isto pela metade.
Os resultados preliminares da “Gravity Probe B”, um dos satélites mais complicados da NASA, confirmou, ontem, “com uma precisão melhor do que 1%”, a afirmação que Einstein fez a 90 anos atrás – de que um objeto tal como a Terra realmente distorce a tessitura do espaço e do tempo.
Mas isso – que é chamado de “efeito geodésico” – é apenas metade da teoria. A outra, o “arrasto da estrutura”, diz que, à medida em que o mundo gira, ele arrasta a tessitura do universo com ele.
Francis Everitt, o profesor da Universidade Stanford que devotou sua vida a investigar a Teoria da Relatividade de Einstein, disse aos cientistas da “American Physical Society” que vai levar mais uns oito meses antes que ele possa medir o efeito de “arrasto do sistema de referência” com precisão.
“Compreender os detalhes é meio como uma escavação arqueológica”, diz William Bencze, o gerente de programa para a missão. “Um cientista começa com um trator, continua com uma pá e, finalmente, usa pincas e escovas de dentes para tirar a poeira. Nós estamos na fase da escova de dentes, agora”.
O projeto Gravity Probe B foi concebido no final dos anos 1950 mas sofreu décadas de atrasos, enquanto outos cientistas realizavam outros testes para corroborar a teoria de Einstein. Foi a determinação de Everitt’s que impediu que fosse cancelado. A missão conjunta entre a NASA e a Universidade Stanford usa quatro das mais perfeitas esferas – giroscópios ultra precisos – para detectar minúsculas distorções na tessitura do universo. A meta de Everitt era provar, com o maior grau de precisão jamais atingido, se Einstein estava correto em sua forma de descrever a gravidade.
De acordo com Einstein, da mesma forma que uma grande bola colocada em um tecido elástico estica a tessitura do tecido e faz com que ele se deforme, os planetas e estrelas fazem com que o espaço-tempo se encurve. Uma pequena bola-de-gude que se mova ao longo do tecido será atraída para a bola, tal como a Terra o é para o Sol, mas não cairia nela, enquanto se mantivesse se movendo em grande velocidade. A gravidade, argumentava Einstein, não era uma força atrativa entre corpos, como se pensava antes.
Poucos cientistas precisam dos resultados finais, que serão divulgados em dezembro, para convencê-los da genialidade de Einstein. “Desde os aspectos mais esotéricos de dilatação do tempo, até a bela e simples equação E=mc², o vasto corpo das idéias de Einstein sobre o universo têm resistido ao teste do tempo”, disse Robert Massey, da Royal Astronomical Society.
Ele disse que a missão era uma experiência de “ciência legítima” para verificar uma teoria e confirmar seu brilhantismo, porém outros criticaram os custos e a demora do estudo, dizendo que o que foi anunciado, já tinha sido demonstrado. Sir Martin Rees, o “Astronomer Royal”, declarou que o anúncio “não vai fazer nenhum raio cair”.
A explicação da Teoria
Quando Einstein escreveu sua Teoria da Relatividade Geral em 1915, ele encontrou uma nova maneira de descrever a gravidade. Não era uma Força, como supunha Sir Isaac Newton, mas uma conseqüência da distorção do espaço e do tempo, que, em sua teoria constituiam uma só entidade: o “espaço-tempo”. Qualquer objeto distorce a tessitura do espaço-tempo e, quanto maior for, maior será esse efeito.
Da mesma forma que uma bola de boliche, colocada em uma cama-elástica, estica o tecido e causa um afundamento, os planetas e estrelas encurvam o espaço-tempo – um fenômeno conhecido como “efeito geodésico”. Uma bola-de-gude que se mova ao longo da cama elástica será inexoravelmente atraída para a bola.
Assim, os Planetas que orbitam o Sol não estão sendo puxados pelo Sol; eles estão seguindo a deformação curva do espaço-tempo causada pelo Sol. A razão pela qual os Planetas nunca caem no Sol é a velocidade com a qual cruzam o espaço.
De acordo com a teoria, matéria e energia distorcem o espaço-tempo, curvando-o em torno de si. O “Arrasto do Sistema de Referência” teoricamente ocorre quando a rotação de um grande corpo entorta o espaço-tempo próximo. Esta é a segunda parte da teoria de Einstein que a missão da NASA ainda tem que corroborar.
[Atualizando em 16 de abril: Com base em sugestões do Daniel e do Fernando, modifiquei a tradução de “Frame Dragging” do original para “Arrasto do Sistema de Referência”. Para quem não entendeu, desde o início, fica a explicação:
Em um sistema de coordenadas onde a reta é a menor distância entre dois pontos (o chamado “Espaço Euclideano”) os valores absolutos das distâncias e dos “tempos” (que são função das distâncias) não variam, seja qual for o ‘ponto origem’ do seu sistema de coordenadas.
Em um espaço curvo, a coisa fica completamente diferente: a menor distância entre dois pontos é uma linha chamada “geodésica” (o nome não foi dado à toa: qualquer meridiano terrestre é o exemplo mais fácil de visualizar do que é uma “geodésica” – notem o prefixo “geo”…)
Einstein demonstrou que o Espaço-Tempo no universo, infelizmente, não é Euclideano e que a presença de matéria/energia encurva este espaço-tempo. Esta parte já foi comprovada no início do século XX, com uma observação de uma estrela próxima do Sol, durante um eclipse.
Só que existe mais um “pequeno” detalhe.
O próprio movimento de rotação da grande massa considerada (um planeta ou uma estrela) deveria produzir mais um efeito: além de encurvar o espaço-tempo, ela deveria “torcer” o sistema de referencial inercial no sentido de sua rotação. Isso é o efeito de “Arrasto do Sistema de Referência” que a Gravity Probe B ainda está procurando.
