As pequenas colisões dão energia às tempestades de poeira

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08 de agosto de 2013
Por: Sophie Bushwick, Contribuidora do ISNS
(ISNS) – Tempestades de poeira podem varrer milhões de toneladas de solo e mandar o turbilhão de poeira a milhares de quilômetros de distância. Muito embora essas tempestades pareçam ser enormemente poderosas, parte de sua força na verdade deriva da fonte mais aparentemente insignificante: as colisões em pleno ar entre os grãos de poeira ou areia.
Quando as partículas em suspensão no ar se chocam contra o chão durante uma tempestade de poeira, elas lançam as partículas que repousavam no solo, para atmosfera, da mesma forma que uma ventania recolhe as gotículas d’água de um lago. Este processo, chamado saltação, carrega ainda mais poeira e debris para a atmosfera. Algumas dessas partículas vão voar como saltons, enquanto que as assim chamadas reptons caem de volta e se assentam sobre o solo.
Porém um novo estudo publicado na Physical Review Letters sugere que o destino de uma partícula depende de mais fatores do que estes derrame sobre o solo. Uma colisão em pleno ar pode modificar o comportamento individual de uma partícula — e o movimento da tempestade como um todo.
Para examinar os efeitos dessas colisões, uma equipe internacional de pesquisadores criou um modelo tri-dimensional de computação que incorpora o comportamento de partículas individuais durante uma tempestade de poeira, dando a cada partícula o tamanho aproximado de um grão de areia.
Quando os cientistas mandavam sua simulação ignorar essas colisões em pleno ar, o fluxo da tampestade ficava três vezes mais fraco do que quando o computador levava em conta essas colisões. Isso soa meio contra-intuitivo — seria de se esperar que ir de encontro a um obstáculo fosse encurtar a trajetória de uma partícula, não aumentá-la. No entanto, as colisões em pleno ar podem criar mais saltons que voam mais alto, o que acrescenta mais poeira à tempestade.
“Os saltons passam a maior parte do tempo no ar e, por causa disso, ganham mais velocidade graças às interações com os ventos”, explica o co-autor Nuno Araújo do Instituto de Materiais de Construção de Zurique. “Assim, quando eles colidem com o chão, causam um efeito splash maior”.
Claramente, os saltons podem contribuir para a intensidade de uma tempestade. Porém sua criação depende de colisões com o chão, não com outras partículas em suspensão no ar, ao menos de acordo com o modelo original. O novo estudo afirma que esse quadro está errado. Para começo de conversa, os reptons se dividem em duas categorias distintas: os rastejantes que mantêm o contato com o chão, e os saltadores que dão pequenos saltos sobre a superfície.
“Quando os saltons tentam voltar e tocar o chão, eles colidem com esses saltadores”, explana Araújo. “Em vez de caírem direto no chão, eles tocam um e tocam outro. O que estamos explicando agora é que esses saltons são criados devido ao histórico de colisões que eles têm em pleno ar, não durante o splash. Na maioria das vezes, é quando estão no meio do salto que os saltadores colidem com outras partículas e se tornam saltons”.
Além de poder incluir ou excluir as colisões em pleno ar em suas tempestades de poeira, os pesquisadores também podiam alterar várias propriedades de suas partículas simuladas. Isto os ajudou a encontrar os fatores que maximizariam o fluxo de debris voadores.
Os cientistas descobriram que uma tempestade fica mais forte quando for feita do tipo de partículas que percam cerca de 30% de sua energia cinética em uma colisão. E – surpresa!… – grãos de areia preenchem estes requisitos.
A areia é o material perfeito para aumentar a intensidade de uma tempestade de poeira, o que explica por que as tempestades de areia podem ser tão destrutivas. Além de jogarem o solo de um lado para o outro, tempestades de poeira e areia contribuem para a erosão, danos a obras humanas e uma pletora de problemas de saúde, desde asma até os fungos aeromóveis que causam a febre do vale de San Joaquin.
Para se preparar adequadamente para essas tempestades e, quem sabe, impedir que a poeira se torne voadora, para começar, os cientistas precisam fazer modelos de tempestades de poeira tão acurados quanto possível. “Não se pode começar observando um modelo e identificar exatamente quais serão os locais de onde a poeira pode subir”, afirma William Sprigg, da Universidade do Arizona em Tucson.
Uma vez que os pesquisadores saibam a fonte da poeira, eles podem tentar mantê-la no chão, usando vários métodos, desde a proibição de veículos recreacionais, o que permite que a área mantenha uma crosta firme, até a mais trabalhosa colocação de redes com sementes, o que criaria uma vegetação de superfície para manter o solo fixo.
Embora a incorporação do novo estudo possa acrescentar novas informações para os modelos de tempestades de poeira, alguns deles já provaram sua capacidade. Por exemplo, o Dust REgional Atmosphere Model, (DREAM = Modelo Regional de Poeira) da Universidade do Arizona, desenvolvido por Slobodan Nickovic. Em julho de 2011, o DREAM previu a massiva tempestade de poeira que engolfou a cidade de Phoenix, Arizona.
Tal como descreve Sprigg, “Essa poeira tem quilômetros de altura, cerca de 60 km de profundidade. E nosso modelo se saiu muito bem na previsão do que essa tempestade iria se tornar com dois dias de antecedência”.
E enquanto as novas informações sobre as colisões em pleno ar podem auxiliar os sistemas de previsão de tempestades de poeira, também tem outras aplicações. Afinal, a saltação não afeta apenas a formação de tempestades de poeira, ela também contribui para a movimentação dos solos dos desertos.
Como explica Araújo, “Esta mudança de comportamento no transporte em massa pode modificar o que sabemos acerca da formação e evolução das dunas”.

Sophie Bushwick é uma escritora de ciências freelance da cidade de Nova York. Seus trabalhos já foram publicados em vários meios de comunicação impressos e online.

 

O que é mesmo “inteligência”?

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Físico propõe uma nova abordagem para o conceito de inteligência

Estes diagrama mostram como o software que considera as “forças entrópicas causais”, emula o comportamento inteligente necessário para caminhar ereto ou usar ferramentas.
Crédito da imagem: Cortesia de Alexander Wissner-Gross

Um conceito radical pode causar a revisão das teorias que abordam o comportamento cognitivo

19 de abril de 2013 – 16:30

Por: 

Chris Gorski, ISNS

(ISNS) — Uma simples equação, fundamentada nos princípios básicos da física, pode descrever a inteligência e estimular novas abordagens em campos tão diversos quanto as finanças e a robótica – é o que diz uma nova pesquisa.

Alexander Wissner-Gross, um físico da Universidade Harvard e do Massachusetts Institute of Technology, e Cameron Freer, um matemático da Universidade do Hawaii em Manoa, desenvolveram uma equação que, segundo eles, descreve muitos comportamentos ditos inteligentes ou cognitivos, tais como caminhar ereto e usar ferramentas.
Os pesquisadores sugerem que o comportamento inteligente tem origem no impulso de obter o controle de eventos futuros no ambiente. Isto é exatamente o oposto do clássico cenário de ficção-científica onde os computadores ou robôs se tornam inteligentes e resolvem dominar o mundo.
As descobertas descrevem uma relação matemática que pode “induzir espontaneamente comportamentos notavelmente sofisticados associados ao ‘nicho cognitivo’ humano, o que inclui o uso de ferramentas e a cooperação social, em sistemas físicos simples”, como diz o artigo publicado por eles hoje na Physical Review Letters.
“É um artigo provocativo”, disse Simon DeDeo, um pesquisador do Santa Fe Institute que estuda sistemas biológicos e sociais. “Não é o que costumamos chamar de ciência”.
Wissner-Gross, um físico, disse que a pesquisa era “muito ambiciosa” e citou desenvolvimentos em vários campos como as principais fontes de inspiração.
A matemática por trás da pesquisa vem da teoria sobre como a energia térmica pode realizar trabalho e se dissipar com o tempo – a termodinâmica. Um dos conceitos fundamentais da física é chamado entropia – a tendência que têm os sistemas de evoluir para uma quantidade maior de desordem. A segunda lei da termodinâmica explica como, em qualquer sistema isolado, a quantidade de entropia tende a aumentar. Por exemplo, um espelho pode se despedaçar em vários cacos, mas uma coleção de cacos não vai se reajuntar em um espelho.
Esta nova pesquisa propõe que a entropia é diretamente conectada ao comportamento inteligente.
“[O artigo] é basicamente uma tentativa de descrever a inteligência como um processo fundamentalmente termodinâmico”, declara Wissner-Gross.
Os pesquisadores desenvolveram um software, chamado Entropica, e o alimentaram com modelos de várias situações onde ele pudesse demonstrar comportamentos que se parecessem muito com inteligência. E eles criaram os padrões de muitos desses exercícios com base em clássicos testes de inteligência animal.
Em um dos testes, os pesquisadores apresentaram a Entropica uma situação onde ele poderia usar um item como ferramenta para retirar outro item de dentro de um recipiente; em outro, ele poderia mover um carrinho de modo a balancear uma das rodas suspensa no ar. Governado pelos simples princípios da termodinâmica, o software respondeu exibindo um comportamento similar ao que as pessoas ou animais poderiam fazer, tudo isso sem ter recebido uma meta específica para qualquer um dos cenários.
“Ele realmente auto-determina qual é seu objetivo”, conta Wissner-Gross. “Esta [inteligência artificial] não precisa da especificação explícita de uma meta, diferentemente de qualquer outra [inteligência artificial]”.
O comportamento inteligente do Entropica emerge do “processo físico de tentar capturar tantas histórias futuras quanto possível”, diz Wissner-Gross. As histórias futuras representam todo o conjunto de possíveis resultados que estão disponíveis para um sistema em qualquer dado momento.
Wissner-Gross chama o conceito central da pesquisa de “forças entrópicas causais”. Essas forças são a motivação do comportamento inteligente. Elas encorajam o sistema a preservar tantas histórias futuras quanto for possível. Por exemplo, no exercício do carrinho-e-roda, o Entropica controla o carrinho para manter a roda erguida. Permitir que a roda caísse, diminuiria drasticamente o número de histórias futuras restantes, ou, em outras palavras, reduziria a entropia do sistema carro-e-roda. Manter a roda suspensa no ar, maximiza a entropia. Isto mantem todas as histórias futuras que podem ter início neste estado, inclusive as resultantes de deixar a roda do carrinho cair.
“O universo existe no estado presente que tem agora. Ele pode prosseguir em várias direções diferentes. Minha proposta é que a inteligência é um processo que tenta se assenhorar das histórias futuras”, explicou Wissner-Gross.
A pesquisa pode ter aplicações além das que são tipicamente associadas à inteligência artificial, inclusive estruturas da linguagem e cooperação social.
DeDeo disse que seria interessante aplicar esta nova estrutura para examinar a WikiPedia e pesquisar se ela, enquanto sistema, exibe os mesmos comportamentos descritos no artigo.
“Para mim [esta pesquisa] parece uma tentativa autêntica e honesta de encarar questões realmente grandes”, disse DeDeo.
Uma aplicação potencial dessa pesquisa é o desenvolvimento de robôs autônomos que possam reagir a ambientes mutáveis e escolher seus próprios objetivos.
“Eu estaria muito interessado em aprender mais e compreender melhor o mecanismo com o qual eles estão conseguindo alguns resultados impressionantes, porque isso poderia potencialmente auxiliar nossa busca pela inteligência artificial”, declarou Jeff Clune, um cientista de computação na Universidade do Wyoming.
Clune, que cria simulações de evolução e usa a seleção natural para evoluir inteligência artificial e robôs, expressou algumas reservas quanto à nova pesquisa, que ele sugeriu que pode ser motivada por uma diferença do jargão usado nos diferentes campos. Wissner-Gross deu a entender que ele espera trabalhar em conjunto com pessoas de diferentes campos no futuro, para ajudá-los a compreender como seus respectivos campos deram informações para a nova pesquisa e como as novas perspectivas podem ser úteis nesses campos.
A nova pesquisa foi buscar inspiração em desenvolvimentos de ponta de diversas outras disciplinas. Alguns cosmólogos sugeriram que certas constantes fundamentais na natureza têm os valores que têm, porque senão os homens não seriam capazes de observar o universo¹. Softwares avançados podem atualmente competir com os melhores jogadores humanos no xadrez e no jogo de estratégia Go. Os  pesquisadores até buscaram inspiração no que é conhecido como teoria do nicho cognitivo, que explica como a inteligência pode se tornar um nicho ecológico e, dessa forma, influenciar a seleção natural.
A proposta requer que um sistema seja capaz de processar informação e predizer as histórias futuras muito rapidamente para que possa exibir comportamento inteligente. Wissner-Gross sugeriu que as novas descobertas se encaixam bem em uma argumentação que liga a origem da inteligência à seleção natural e a evolução darwiniana – nada além das leis da natureza é necessário para explicar a inteligência.
Embora se declare confiante nos resultados, Wissner-Gross concede que existe espaço para refinamentos, tais como incorporar princípios de física quântica ao arcabouço. Ao par disto, ele fundou uma  companhia para explorar as aplicações comerciais da pesquisa em áreas como a robótica, a economia e a área de defesa.
“Nós basicamente vemos isto como uma grande teoria unificada da inteligência”, disse Wissner-Gross. “E eu sei que isto soa impossivelmente ambicioso, talvez, no entanto isto realmente unifica várias correntes de vários campos que vão da cosmologia à ciência da computação, comportamento animal e une tudo em um belo quadro termodinâmico”.

Chris Gorski é um editor do Inside Science News Service.

[1] O tradutor acha que esses tais cosmólogos deveriam procurar um psiquiatra urgentemente…

As 10 melhores do ano (segundo a AAAS)

American Association for the Advancement of Science

A grande descoberta científica do Ano: O Bóson de Higgs

A longamente procurada partícula completa o Modelo Padrão da Física de Partículas

A observação de uma elusiva partícula subatômica, conhecida como o Bóson de Higgs, foi eleita pela publicação Science a mais importante descoberta científica de 2012. Essa partícula, cuja existência foi proposta há mais de 40 anos, guarda a chave para explicar como as outras partículas elementares (as que não são compostas por partículas menores), tais como os elétrons e os quarks, adquirem suas massas.

Além de reconhecer a detecção dessa partícula como a Descoberta Científica do Ano em 2012, a Science e seu editor internacional (sem fins lucrativos), a AAAS, identificaram nove outras realizações científicas de alta relevância no ano passado e as compilaram na lista das “10 mais” que será publicada na edição de 21 de dezembro.

Os pesquisadores revelaram indícios do Bóson de Higgs em 4 de julho, encaixando a última peça que faltava em um quebra-cabeças que os físicos chamam de Modelo Padrão da Física de Partículas. Esta teoria explica como as partículas interagem através das forças eletromagnética, nuclear fraca e nuclear forte, a fim de formar a matéria do universo. No entanto, até este ano, os pesquisadores não podiam explicar como as partículas envolvidas nessas interações adquiriam suas massas.

“A simples atribuição de massas às partículas fazia com que a teoria se tornasse matematicamente errática”, explica o correspondente  Adrian Cho da Science que escreveu sobre a descoberta para o artigo da Descoberta do Ano. “Dessa forma, as massas tinham que aparecer de alguma forma das interações das partículas originalmente sem massa. É aí que entra em cena o Higgs”.

Como explica Cho, os físicos presumem que o espaço é preenchido por um “Campo de Higgs”, similar a um campo elétrico¹. As partículas interagem com o Campo de Higgs para obter energia e — graças à famosa equivalência de massa e energia de Einstein — adquirem massa também. “Tal como um campo elétrico consiste de partículas chamadas fótons, o Campo de Higgs consiste de bósons de Higgs ocultos no vácuo”, explica ele. “Os físicos conseguiram agora estourá-los para fora do vácuo para uma breve existência”.

Porém essa vista do Bóson de Higgs não foi fácil de obter — nem custou barato. Milhares de pesquisadores trabalharam com um esmagador de átomos de 5,5 bilhões de dólares em um laboratório de física de partículas perto de Genebra, Suíça, chamado CERN, usando dois detectores de partículas gigantescos, chamados ATLAS e CMS, para detectar o bóson há muito procurado.

Ainda não está claro para onde esta descoberta conduzirá o campo da física de partículas no futuro, porém seu impacto na comunidade dos físicos neste ano é inegável, motivo pelo qual a Science declarou a detecção do bóson de Higgs a Descoberta do Ano em 2012. A edição especial do dia 21 de dezembro inclui três artigos escritos por pesquisadores do CERN, que ajudam a explicar como esse feito foi conseguido.

A lista de feitos científicos pioneiros de 2012 da Science é a seguinte:

O Genoma do Homídeo de Denisov:  Uma nova técnica que une moléculas especiais a cadeias singelas de DNA, permitiu aos pesquisadores sequenciar o genoma completo do Homídeo de Denisov a partir de apenas um fragmento de osso de um antigo dedo mínimo. O sequenciamento genômico permitiu aos pesquisadores comparar os Denisovanos — uma espécie arcaica de humanos muito semelhante aos Neandertals — com os humanos modernos. Também revelou que o osso de dedo pertenceu a uma menina de olhos castanhos, cabelos castanhos e pele escura que morreu na Sibéria entre 74.000 a 82.000 anos atrás.

Fabricação de Células Ovo a partir de Células Tronco: Pesquisadores japoneses demonstraram que células tronco embrionárias de camundongos podem ser levadas a se tornarem células ovo viáveis. Eles fecharam o caso quando as células, fertilizadas com esperma no laboratório, se desenvolveram em fetos de camundongos que nasceram de mães hospedeiras. O processo requer camundongos fêmeas para desenvolver os ovos em seus corpos por algum tempo, de forma que não foi atingido o principal objetivo dos cientistas: criar células ovo inteiramente no laboratório. Poré, fornece uma poderosa ferramenta para o estudo dos genes e outros fatores que influenciam a fertilidade e o desenvolvimento das células ovo.

Sistema de Pouso da “Curiosity”: Muito embora não fossem capazes de testar todo o sistema de pouso de seu rover sob condições marcianas, os engenheiros da missão do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, California, conseguiram colocar o Curiosity de maneira segura e precisa na superfície de Marte. O veículo de entrada com 3,3 toneladas do rover era pesado demais para um pouso tradicional, de forma que a equipe se inspirou em guindastes e helicópteros para criar um “guindaste aéreo” que levou pendurado o Curiosity, com as rodas desdobradas, na ponta de três cabos. O pouso sem problemas assegurou aos planejadores que a NASA pode algum dia pousar uma segunda missão próximo de um rover antigo para coletar as amostras que o rover tenha coletado e trazê-las de volta à Terra.

Laser de Raios-X Revela a Estrutura de uma Proteína: Pesquisadores empregaram um laser da raios-X, que brilha um bilhão de vezes mais forte do que uma fonte síncrotron tradicional, para descobrir a estrutura de uma enzima necessária para o parasita Trypanosoma brucei, a causa da doença do sono africana. O avanço demonstrou o potencial de lasers de raios-X para decifrar proteínas que as fontes tradicionais de raios-X não conseguem.

Engenharia de Precisão de Genomas: A revisão e deleção do DNA de organismos mais complexos sempre foi um processo de tentativa e erro. Porém, em 2012, uma nova ferramenta conhecida como TALENs, (acrônimo para “transcription activator-like effector nucleases”), deu aos pesquisadores a capacidade de alterar ou inativar genes específicos em peixes paulistinhas, sapos, gado e outros animais — até mesmo em células em pacientes com doenças. Esta tecnologia, junto com outras que estão emergindo, está se provando ser tão eficaz quanto (e mais barata do que) técnicas correntes que visam os genes e pode permitir aos pesquisadores controlar tarefas específicas para os genes e suas mutações, tanto em indivíduos saudáveis, quanto doentes.

Férmions de Majorana : A existência dos férmions de Majorana, partículas que (entre outras propriedades) agem como a própria antimatéria e se aniquilam entre si, tem sido debatida por mais de sete décadas. Este ano, uma equipe de físicos e químicos na Holanda conseguiu obter os primeiros indícios consistentes de que essa matéria exótica realmente existe, na forma de quase-partículas: grupos de elétrons que interagem entre si e se comportam como uma só partícula. A descoberta já fez com que sejam desenvolvidos esforços para incorporar os férmions de Majorana na computação quântica, já que os cientistas acham que os “qubits” feitos dessas partículas misteriosas podem ser mais eficientes para a armazenagem e processamento de dados do que os bits atualmente usados nos computadores digitais.

O Projeto ENCODE:  Um estudo que se estendeu por toda uma década, relatado este ano em mais de 30 artigos, revelou que o genoma humano é mais “funcional” do que os pesquisadores pensavam. Embora tão somente 2% do genoma sirva de código para proteínas reais, o projeto da Encyclopedia of DNA Elements (Enciclopédia de Elementos do DNA), ou ENCODE, indicou que cerca de 80% do genoma é ativo, ajudando a ligar ou desligar os genes, por exemplo. Estes novos detalhes devem auxiliar os pesquisadores a compreender as maneiras pelas quais os genes são controlados e esclarecer alguns dos riscos genéticos para doenças.

Interfaces Cérebro-Máquina: A mesma equipe que havia demonstrado antes como gravações (das atividades) neurais do cérebro poderiam ser usadas para movimentar um cursor em uma tela de computador, demonstrou em 2012 que pacientes humanos paralíticos podem movimentar um braço mecânico com suas mentes e realizar movimentos complexos em três dimensões. A tecnologia ainda é experimental — e extraordinariamente cara — porém os cientistas têm esperanças que algorítimos mais avançados possam melhorar essas próteses neurais para ajudar pacientes paralisados por derrames, lesões na espinha e outras condições mórbidas.

Ângulo de Mistura de Neutrinos: Centenas de pesquisadores que trabalham na Experiência com Neutrinos no Reator da Baía Daya, na China, relataram que o último parâmetro desconhecido de um modelo que descreve como as elusivas partículas, conhecidas como neutrinos, mudam de um “sabor” para outro, na medida em que se deslocam próximos da velocidade da luz. Os resultados mostram que neutrinos e anti-neutrinos possivelmente podem mudar de sabor de maneira diferente e sugerem que a física de neutrinos pode algum dia auxiliar os pesquisadores a explicar porque o universo tem tanta matéria e tão pouca antimatéria. Se os físicos não conseguirem identificar outras novas partículas além do bóson de Higgs, a física de neutrinos pode representar o futuro da física de partículas.

 

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 Nota do tradutor:

1 – Pelamordedeus!… Isso é um texto referendado pela AAAS! Comparar o campo escalar de Higgs com um campo vetorial eletromagnético é meio forte!

Para alguma coisa os neutrinos servem: transmissão de mensagens

University of Rochester

Pesquisadores enviam mensagem “sem fio” usando neutrinos (através de rocha sólida)

Um grupo de cientistas, liderados por pesquisadores das Universidades de Rochester e Estadual da Carolina do Norte, enviaram, pela primeira vez, uma mensagem utilizando um feixe de neutrinos – aquelas partículas quase sem massa e que viajam quase à velocidade da luz. A mensagem foi enviada através de 240 metros de rocha e dizia simplesmente: “neutrino”.

“Com o uso de neutrinos, seria possível a comunicação entre quaisquer dois pontos da Terra sem o uso de satélites ou cabos”, diz Dan Stancil, professor de engenharia elétrica e de computação da NC State e autor principal de um artigo que descreve a pesquisa. “Os sistemas de comunicações por neutrinos teriam que ser muito mais complexos do que os atuais, mas podem ter importantes usos estratégicos”.

Diversas pessoas já teorizaram acerca da possibilidade de empregar os neutrinos em comunicações por causa de uma propriedade particularmente valiosa destes: eles podem atravessar quase qualquer coisa que esteja em seu caminho.

Se essa tecnologia fosse aplicada a submarinos, por exemplo, eles poderiam se comunicar por longas distâncias, mesmo submersos, o que é muito difícil, para não dizer impossível, com a atual tecnologia. E, se quiséssemos nos comunicar com algo no espaço exterior que estivesse no lado oculto da Lua ou de outro planeta, nossa mensagem poderia ser enviada diretamente através do corpo celeste sem qualquer impedimento.

“É evidente que nossa atual tecnologia faz uso de enormes equipamentos de alta tecnologia para enviar uma mensagem por meio de neutrinos, de forma que ainda não é algo prático”, diz Kevin McFarland, um professor de física da Universidade de Rochester que não esteve envolvido na experiência. “Mas o primeiro passo na direção de algum dia empregar neutrinos para comunicação de forma prática, é uma demonstração que se valha da tecnologia existente”.

A equipe de cientistas que demonstraram que isso é possível, realizou seus testes no Fermi National Accelerator Lab (conhecido como Fermilab), nas cercanias de Chicago. O grupo apresentou suas descobertas à publicação Modern Physics Letters A.

No Fermilab os pesquisadores têm acesso a dois componentes cruciais. O primeiro é um dos mais poderosos aceleradores de partículas do mundo que cria feixes de neutrinos de alta intensidade, acelerando prótons em redor de uma circunferência de 2,5 milhas e os fazendo colidir com um alvo de carbono. O segundo é um detector de muitas toneladas chamado MINERvA, localizado em uma caverna a   100 metros abaixo do solo..

O fato de um aparato tão gigantesco ser necessário para a comunicação por meio de neutrinos, significa que ainda é necessário muito trabalho, antes que a tecnologia possa assumir uma forma de uso prático.

O teste de comunicações foi realizado durante um período de duas horas quando o acelerador estava funcionando a meia potência, devido a um período de desligamento programado. Os dados de interação regularmente detectados por MINERvA foram coletados ao mesmo tempo que o teste de comunicação era realizado.

Atualmente, a maior parte das comunicações é realizada pelo envio e recepção de ondas eletro-magnéticas. É assim que nossos rádios, celulares e televisões funcionam. No entanto, as ondas eletro-magnéticas não atravessam facilmente a maior parte da matéria. Elas são bloqueadas pela água, pelas montanhas e vários outros líquidos e sólidos. Por outro lado, os neutrinos atravessam regularmente os planetas sem serem perturbados.

Por causa de sua carga eletromagnética neutra e massa quase nula, os neutrinos não estão sujeitos à atração magnética e não sofrem uma influência significativa da gravidade, de forma que se movem virtualmente sem impedimentos.

A mensagem que os cientistas enviaram com o uso de neutrinos foi em código binário. Em outras palavras, a palavra “neutrino” foi representada por uma série de 1’s e 0’s; os 1’s correspondendo a um grupo de neutrinos disparados e os 0’s à ausência de neutrinos. Os neutrinos foram disparados em enormes grupos porque, mesmo com um detector de várias toneladas, eles são tão elusivos que apenas um em cada dez bilhões de neutrinos são detectados. Depois que os neutrinos eram detectados, um computador na outra extremidade traduzia o código binário de volta ao inglês e a palavra “neutrino” foi recebida com sucesso.

“Os neutrinos tem se constituído em uma ferramenta excepcional para nos ajudar a aprender acerca do funcionamento do núcleo [atômico] e do universo”, disse Deborah Harris, gerente do projeto Minerva, “mas a comunicação por meio de neutrinos ainda tem um longo caminho pela frente até ser eficaz”.

Minerva é uma colaboração internacional de físicos nucleares e de partículas de 21 instituições que estudam o comportamento dos neutrinos, usando um detector localizado no Fermilab, perto de Chicago. Esta foi a primeira experiência no mundo a usar um feixe de alta intensidade para estudar as reações dos neutrinos com núcleos de cinco diferentes tipos de material alvo, criando, pela primeira vez, uma comparação lado a lado dessas interações. Isso auxiliará a completar o quadro dos neutrinos e permitir que os dados seja interpretados de maneira mais clara em experiências correntes e futuras.

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