{"id":86,"date":"2006-07-10T00:19:00","date_gmt":"2006-07-10T03:19:00","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/chivononpo\/2006\/07\/physics-news-update-n-783\/"},"modified":"2006-07-10T00:19:00","modified_gmt":"2006-07-10T03:19:00","slug":"physics-news-update-n-783","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/2006\/07\/10\/physics-news-update-n-783\/","title":{"rendered":"Physics News Update n\u00b0 783"},"content":{"rendered":"
PHYSICS NEWS UPDATE<\/strong>
\nO Boletim de Not\u00edcias da F\u00edsica do Instituto Americano de F\u00edsica, n\u00famero 783, de 30 de junho de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update<\/a>
\nCANALIZANDO AS PROFUNDEZAS DO EL\u00c9TRON. A cuidadosa observa\u00e7\u00e3o de um el\u00e9tron singelo em uma armadilha at\u00f4mica, por um per\u00edodo de v\u00e1rios meses, resultou na melhor medi\u00e7\u00e3o, at\u00e9 agora, do momento magn\u00e9tico do el\u00e9tron e um valor mais preciso para “alfa”, a constante de estrutura fina, o par\u00e2metro que estabelece a for\u00e7a gen\u00e9rica da for\u00e7a eletromagn\u00e9tica. Os el\u00e9trons, \u00e9 claro, fazem parte de todos os \u00e1tomos e, como tais, s\u00e3o um essencial “tijolo” na constru\u00e7\u00e3o do universo. E alfa \u00e9 um membro importante do sistema de constantes fundamentais usadas para descrever a natureza. O el\u00e9tron, muito menor do que o pr\u00f3ton, e geralmente considerado como uma part\u00edcula puntual, \u00e9 um objeto t\u00e3o fundamental para estudos, quanto se possa desejar na f\u00edsica. N\u00e3o obstante, a intera\u00e7\u00e3o do el\u00e9tron com o v\u00e1cuo \u00e9 qualquer coisa, menos simples. A teoria da eletrodin\u00e2mica qu\u00e2ntica (Quantum Electrodynamics, QED) prediz que o el\u00e9tron pulula perpetuamente com part\u00edculas virtuais \u2013 tais como f\u00f3tons e pares pos\u00edtron\/el\u00e9tron \u2013 que emergem brevemente do v\u00e1cuo circundante. Na aus\u00eancia dessas intera\u00e7\u00f5es, o momento magn\u00e9tico do el\u00e9ton (referido pela letra “g”), que relaciona o magnetismo do el\u00e9tron com seu spin intr\u00ednseco, teria um valor de 2. Mas as medi\u00e7\u00f5es diretas de “g” mostraram um valor ligeiramente diferente de 2. Quanto mais refinadas se tornaram essas medi\u00e7\u00f5es, melhor se pode avaliar a natureza qu\u00e2ntica do el\u00e9tron e a pr\u00f3pria QED. Al\u00e9m disso, se o el\u00e9tron tivesse uma estrutura (da forma que os pr\u00f3tons, por exemplo, s\u00e3o constitu\u00eddos por quarks), isso tamb\u00e9m apareceria nas medi\u00e7\u00f5es de “g”. Para obter o maior controle poss\u00edvel sobre o el\u00e9tron e seu ambiente, Gerald Gabrielse e seus estudantes Brian Odom e David Hanneke, em Harvard, criaram um \u00e1tomo macrosc\u00f3pico artificial, composto por um \u00fanico el\u00e9tron que executava uma trajet\u00f3ria infinita fechada, dentro de uma armadilha de eletrodos carregados
\n<\/span>\u2013<\/span> um eletrodo central positivamente carregado e dois eletrodos negativamente carregados, acima e abaixo \u2013 suplementados por bobinas que produziam um campo magn\u00e9tico. A combina\u00e7\u00e3o de for\u00e7as el\u00e9tricas e magn\u00e9ticas mantinham o el\u00e9tron em sua \u00f3rbita “ciclotron” circular. Al\u00e9m desse movimento planar, o eletron oscilava para cima e para baixo verticalmente, na dire\u00e7\u00e3o do campo magn\u00e9tico. O cora\u00e7\u00e3o dessa experi\u00eancia de Harvard \u00e9 explorar esses dois movimentos <\/span>\u2013 o movimento circular, que \u00e9 conforme \u00e0s regras qu\u00e2nticas, e o movimento vertical, que \u00e9 conforme \u00e0 f\u00edsica cl\u00e1ssica <\/span>\u2013 de uma nova maneira.<\/span> Em primeiro lugar, a parte qu\u00e2ntica. Como em qualquer \u00e1tomo verdadeiro, este \u00e1tomo artificial est\u00e1 sob o dom\u00ednio das regras qu\u00e2nticas e o el\u00e9tron cativo s\u00f3 pode possuir certas energias permitidas. El\u00e9trons j\u00e1 foram confinados em armadilhas como essa, antes, mas essa nova experi\u00eancia \u00e9 a primeira em que o el\u00e9tron pode residir em seu estado qu\u00e2ntico ciclotr\u00f4nico mais baixo. A aparelhagem faz isso controlando energias esp\u00farias, tal como inibir o aquecimento de corpo negro do el\u00e9tron, por meio da refriger\u00e7\u00e3o do compartimento central a uma temperatura de 100 mK e pela inibi\u00e7\u00e3o da emiss\u00e3o do pr\u00f3prio el\u00e9tron por um engenhoso projeto da cavidade da armadilha at\u00f4mica. O dispositivo todo funciona como ciclotron qu\u00e2ntico mono-el\u00e9tron. Segundo, a parte cl\u00e1ssica. A experi\u00eancia de Harvard \u00e9 a primeira a introduzir um objeto microsc\u00f3pico para ajustar suas pr\u00f3prias oscila\u00e7\u00f5es, com base em suas intera\u00e7\u00f5es com seu ambiente (ver sua publica\u00e7\u00e3o de um ano atr\u00e1s: D’Urso et al., Physical Review Letters, 25 de mar\u00e7o de 2005). O el\u00e9tron, ao se mover verticalmente, induz uma mudan\u00e7a de voltagem extremamente pequena nos circuitos externos que alimentam os eletrodos. Ao sentir essa mudan\u00e7a, o circuito pode ajustar a voltagem dos eletrodos para ampliar ou reduzir as excurs\u00f5es para cima ou para baixo do el\u00e9tron. Essa auto-excita\u00e7\u00e3o induzida por retroalimenta\u00e7\u00e3o, se n\u00e3o for muito grande ou muito pequena, permite aos pesquisadores medirem uma freq\u00fc\u00eancia de oscila\u00e7\u00e3o, a qual \u00e9, por sua vez, relacionada com o estado qu\u00e2ntico do el\u00e9tron. \u00c9 esse quase total controle sobre os movimentos sobre os movimentos do el\u00e9tron e a capacidade de medir os n\u00edveis de energia do ambiente qu\u00e2ntico artificial do el\u00e9tron que permite ao grupo de Harvard melhorar as medi\u00e7\u00f5es de “g” em um fator de 6 sobre os trabalhos anteriores. A nova incerteza no valor, estabelecido em um artigo a ser publicado na Physical Review Letters, est\u00e1 agora em um n\u00edvel de 0,76 partes por trilh\u00e3o. N\u00e3o menos importante do que “g” \u00e9 alfa. Inserindo o novo valor de “g”, e gra\u00e7as a c\u00e1lculos de QED aperfei\u00e7oados de alt\u00edssima precis\u00e3o, os experimentadores e te\u00f3ricos juntos determinaram um novo valor para alfa, um com uma precis\u00e3o dez vezes melhor do que o obten\u00edvel por qualquer outro processo. Esta \u00e9 a primeira vez que um valor mais preciso para alfa \u00e9 anunciado, desde 1987. O novo alfa, publicado em um artigo seguinte na Physical Review Letters, tem uma incerteza de 0,7 partes por bilh\u00e3o. O valor medido de “g” tamb\u00e9m pode ser usado para avaliar os hipot\u00e9ticos componentes do el\u00e9tron. Tais componentes, mostra o novo valor medido de “g”, n\u00e3o podem ser menores do que 130 GeV. Com base nessa experi\u00eancia, pode-se tamb\u00e9m impor um limite no tamanho do el\u00e9tron; ele n\u00e3o pode ser maior do que 10-18<\/sup>m de di\u00e2metro. Esses n\u00e3o s\u00e3o necessariamente os melhores limites no tamnho e na estrutura do el\u00e9tron, mas \u00e9 um trabalho que, patentemente, est\u00e1 no reino da f\u00edsica at\u00f4mica de baixas temperaturas e n\u00e3o no reino dos aceleradores de part\u00edculas de altas energias, onde normalmente se mede as propriedades das part\u00edculas. A experi\u00eancia com a armadilha de Harvard se prolongou por vinte anos e rendeu mais de meia d\u00fazia de PhDs. De acordo com Gabrielse, um valor mais preciso para alfa deve (entre outras coisas) contribuir para o pendente ajuste das constantes fundamentais, dirigidas a redefinir o quilograma de forma a evitar o uso do atual peso, mantido dentro de um vidro em Paris. (Odom et al., e Gabrielse et al., em dois artigos a serem publicados na Physical Review Letters, website do laborat\u00f3rio em http:\/\/hussle.harvard.edu\/~gabrielse\/ <\/a>)
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\nPHYSICS NEWS UPDATE \u00e9 um resumo de not\u00edcias sobre f\u00edsica que aparecem em conven\u00e7\u00f5es de f\u00edsica, publica\u00e7\u00f5es de f\u00edsica e outras fontes de not\u00edcias. \u00c9 fornecida de gra\u00e7a, como um meio de disseminar informa\u00e7\u00f5es acerca da f\u00edsica e dos f\u00edsicos. Por isso, sinta-se \u00e0 vontade para public\u00e1-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o cr\u00e9dito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de F\u00edsica). O boletim Physics News Update \u00e9 publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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\nComo divulgado no numero anterior, este boletim \u00e9 traduzido por um curioso, com um dom\u00ednio apenas razo\u00e1vel de ingl\u00eas e menos ainda de f\u00edsica. Corre\u00e7\u00f5es s\u00e3o bem-vindas.
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