20 dezembro 2006

Parte de Ausência

O mentecapto que publica suas garatujas neste Blog, estará ausente de seu esconderijo até - pelo menos - 6 de janeiro de 2007.

Como a moderação de comentários está ativada (ou seja, só são publicados depois que eu aprová-los), seus comentários sobre minha sanidade mental podem demorar um bocado a aparecer.

A todos um Feliz Natal e um Próspero Ano Novo!

14 dezembro 2006

INDECÊNCIA!

Motivado pelo comentário do João Giovanelli em seu Blog "Biodiverso", na matéria "Presente de Natal", venho fazer coro ao repúdio dele pelo presentinho auto-conferido pela quadrilha que compõe o Poder Legislativo deste pobre pais: um "reajuste" de mais de 90% em seus próprios vencimentos.

E mais imoral ainda foi a explicação do Deputado Aldo Rebelo, que eu vi no "Jornal Nacional", de que os recursos para esse "aumentinho" viriam de cortes nos gastos do Legislativo com "obras de manutenção de apartamentos funcionais e construção de anexos". Prova, com isso, duas coisas: os gastos com as reformas dos prédios funcionais são perfeitamente dispensáveis e os anexos não são necessários; e que os Legisladores não têm a menor vergonha na cara de subtrair dinheiro destinado a aumentar e manter o Patrimônio Público e metê-lo no bolso...

E o Deputado Aldo Rebelo é do Partido Comunista do Brasil!... Ou não se fazem mais comunistas como antigamente, ou temos que dar graças a Deus pelo golpe militar de 1964...

Podem escolher, senhores: autocracia ou latrocracia... "Democracia" é que certamente não é!...

Physcis News Update nº 805

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 805, de 13 de dezembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

ARCO-ÍRIS DE RAIOS-X. Em 1670, Isaac Newton demonstrou a natureza composta da luz do Sol, quando enviou um raio de Sol cuidadosamente colimado através de um prisma, que decompôs a luz em um acro-íris de cores; enviando um feixe de luz singela através de um segundo prisma (sem que houvesse nova decomposição) Newton demonstrou que a cor não estava sendo imposta pelo prisma, mas era intrínseca à própria luz. Agora, usando a Fonte Avançada de Fótons (Advanced Photn Source) no Labratório Nacional Argonne, os físicos decompuseram um feixe de Raios=X (que são, ao fim e ao cabo, apenas uma versão mais energética da luz visível) em um arco-íris de cores. Tentar obter a reflexão de Raios-X em uma superfície é difícil porque os comprimentos de onda dos Raios-X são algo como 10.000 mais curtos do que os da luz visível. Uma reflexão bem obtusa de uns poucos décimos de grau é normalmente possível e, mesmo aí, o feixe de Raios-X sofre uma decomposição muito pequena com base no comprimento de onda. Entretanto, outro fenômento, a "Difração de Bragg", permite a decomposição de Raios-X por um cristal em ângulos largos; neste caso os Raios-X que entram não se decompoem somente de uma camada no topo do cristal, mas de vários planos atômicos. Além disso, se os planos atômicos não forem paralelos à superfície o cristal, o feixe de Raios-X vai se espalhar prismaticamente em uma faixa de comprimentos de onda componentes (ou cores). Na experiência do Argonne, um feixe penetrante de fótons de Raios-X de 9 keV, com uma dispersão angular de apenas 1 mircro-radiano (dois décimos de uma arco-segundo) foi decomposto para trás e espalhado em um arco-íris com uma dispersão angular de 230 micro-radianos (ver figura em http://www.aip.org/png/2006/272.htm). O físico Yuri Shvyd'ko diz que esse arco=íris não é somente uma novidade, mas tera várias aplicações práticas na óptica de Raios-X. Estas incluem o desenvolvimento de monocromatizadores de Raios-X (que produziriam feixes de Raios-X de comprimento de onda puro, ou monocromáticos) e espectrômetros de Raios-X com uma resolução muito mais alta. (Shvyd'ko et al., Physical Review Letters, 8 de dezembro)

O MELHOR INDÍCIO, ATÉ AGORA, PARA A EXISTÊNCIA DE ÁGUA RECENTE EM MARTE. Fotografias enviadas pela espaçonave "Mars Global Surveyor" revelaram a existência de novos depósitos brilhantes em sulcos na superfície de Marte que sugerem que correu água na superfície do planeta em algum momento nos últimos sete anos. As imagens, feitas em 2004 e 2005, mostram o que parecem ser depósitos de minerais, deixados por jatos de água escorrendo pelos lados de dois sulcos, de acordo com Michael Malin, o cientista-chefe do sistema de câmeras da espaçonave. Os depósitos de cor clara nõ estavam lá em fotografias tiradas em 1999. Enquanto que indícios anteriores mostravam a existência de gelo e vapor d'água abaixo da superfície de Marte, este é "o mais forte indício, até agora, de que a água ainda flui ocasionalmente na superfície de Marte", disse Malin na conferência de imprensa da NASA em 6 de dezembro. As baixas temperaturas do planeta, em conjunto com uma rarefeita atmosfera, não permitem que a água presista na superfície de Marte. Os pesquisadores acreditam que a água possa permanecer liquida por suficiente tempo, após aflorar de uma fonte subterrânea [ nota do tradutor: ou seria subariana? De qualquer forma, abaixo da superfície ], para carregar resíduos morro abaixo, antes de congelar ou evaporar. Estas novas descobertas aumentam as interrogações que cercam o potencial para a existência de vida em Marte; dadas água e uma fonte estável de calor, bactérias podem crescer em ambientes extremamente hostís. As formas dos depósitos são consistentes com o que esperaria ver se os materiais fossem carregados pela água, dizem os cientistas da NASA. As fotorafias mostram que um líquido fluiu facilmente em torno de pequenos obstáculos em seu caminho, montanha abaixo, ramificando-se, eventualmente, como dedos na extremidade. Com os padrões do fluxo se estendendo pela encosta de 500 a 600 metros [ outra nota do tradutor: "jardas" no original. Já que os americanos convertem livremente as jardas em metros, eu vou fazer o mesmo] , o cientista do Projeto, Kenneth Edgett, estima que o volume de cada jato de líquido era equivalente a "cinco a dez piscinas caseiras de água" [ mais uma nota do tradutor: sei lá quantos litros tem a "piscina doméstica americana média". Como a da minha casa tem cerca de 30.000 litros, eu fiquei com um valor entre 15.000 e 30.000 litros ]. O tom claro dos depósitos pode ser de material congelado que foi continuamente preenchido com gelo de dentro do corpo do depósito. Ou a cor clara poderia ser uma crosta salgada, que seria um sinal dos efeitos da água a concentração dos sais. Os depósitos provavelmente não são causados por poeira seca deslizando pelas encostas, porque a poeira movida por trilhas a esmo, redemoinhos e crateras novas em Marte, é tipicamente mais escura do que as áreas circunjacentes. (Mais informações - em inglês - na página da NASA. )

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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.


12 dezembro 2006

Physics News Update nº 804

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 804, de 5 de dezembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

A MELHOR NOTÍCIA DO ANO DE 2006 foi - nós acreditamos - a nova alta precisão (0,76 partes por trilhão de incerteza) da medida do momento magnético o elétron por Gerald Gabrielse e seus colegas em Harvard. Em um segundo artigo, os mesmos experimentadores usaram o novo momento em conjunto com uma nova formulação da Quanto Eletrodinâmica (QED), fornecida por colegas, para formular um novo valor para a constante de estrutura fina (representada pela letra alfa), o parâmetro base para o estabelecimento da força genérica da interação eletromagnética. Este novo valor tem uma incerteza e 0,7 partes por bilhão, a primeira grande revisão de alfa em 20 anos. Uma comparação entre este novo valor e os valores estabelecidos por outros métodos dão o melhor teste, até agora, da QED (PNU nº 783, matéria 1), original publicado na Physics Today Ago 2006).
Outras matérias relevantes no ano - sem qualquer ordem em particular - são relacionadas abaixo, com os correspondentes links para os Boletins PNU.
Essas matérias incluem a observação de diversas outras supernovas com desvios para o vermelho de 1, o que estabelece que a Energia Escura estava por aí, desde a infância do universo (PNU nº 802, matéria 1); a primeira medição direta de turbulência no espaço (PNU nº 802, matéria 2); o melhor teste da fórmula de Einstein E=mc² (PNU nº 761, matéria 1); as novas medições da WMAP da radiação de fundo de microondas cósmica, incluindo informações sobre a polarização, que ajudam a refinar os números cosmológicos tais como a era plana do universo (PNU nº 769, matéria 1) e (PNU nº 794, matéria 2); a primeira reação química entre matéria e antimatéria (PNU nº 796, matéria 1); elementos 116 e 118 (PNU nº 798, matéria 1); o Prêmio Nobel de Física para Smoot e Mather (PNU nº 795, matéria 1); os avanços na "plasmônica" ou "luz bidimensional" (PNU nº 770, matéria 1); avanços no estudo do Grafeno, inclusive a descoberta de uma nova forma de Efeito de Hall (PNU nº 769, matéria 2); progressos em diversos laboratórios na modelagem da transmisão de ondas gravitacionais na fusão de Buracos Negros, os tipos de eventos que o LIGO e LISA posivelmente poderão detectar (PNU nº 771, matéria 1); a medição de quarks "strange" virtuais no interior dos prótons (PNU nº 776, matéria 1); lasers acústicos (PNU nº 779, matéria 1); indícios de resistência elétrica negativa (PNU nº 780, matéria 1); um laser de partículas, ou "PASER" (PNU nº 792, matéria 1); a descoberta dos bárions mais pesados (PNU nº 798, matéria 1); a investigação sobre se a razão entre as massas do próton e do elétron têm mudado com o tempo (PNU nº 774 matéria 1); teleclonagem (PNU nº 765, matéria 1); um raro íon de Positrônio (PNU nº 763, matéria 1); transferência de energia sem fio (PNU nº 801, matéria 1); o objeto mais afiado já feito (PNU nº 788, matéria 2); transistor químico (PNU nº 788, matéria 1); veneno de escorpião radiativo para terapia de câncer no cérebro (PNU nº 782, matéria 1); líquidos que fluem "ladeira acima" ( PNU nº 772, matéria 1); e períodos críticos do mercado de ações (PNU nº 765, matéria 2)

ESTADOS SUPERFLUIDOS POLARIZADOS E NÃO-POLARIZADOS. Em várias áreas da ciência, tais como o estudo das reações químicas entre os átomos ou as interações nucleares entre prótons, nas colisões em aceleradores, a intensidade da interação entre as espécies é imposta pela natureza. Entretanto, em alguns casos, o pesquisador tem algum controle sobre a intensidade da interação e pode, assim, obter os estados "exóticos" da matéria. Um importante exemplo desta destreza é o estudo de átomos fermiônicos a [temperaturas de] nanokelvin (átomos com um spin fracionário total, como 1/2). O Princípio de Exclusão de Pauli proíbe que partículas "Fermiônicas" se distilem em um fluido quântico monolítico como um Condensado de Bose-Einstein (Bose-Einstein Condensate = BEC). Entretanto, quando emparelhados, os férmions se tornam bósons (objetos de spin inteiro) e podem condensar. Átomos fermiônicos, tais como Lítio-6, podem se acasalar de várias maneiras e é esta a razão deles terem sido valorizados pelos cientistas, nos poucos últimos anos, em seu esforço para intervir nas interações básicas entre as partículas. Usualmente, o acasalamento é induzido pela ajustagem de um campo magnético externo. O resultado pode ser uma ligação química: os átomos de Lítio se tornam estreitas moléculas diatômicas que, então, se condensam em um BEC molecular. Em outra alternativa, os átomos podem formar "Pares de Cooper", ligados pela interação fraca, de grande tamanho (muitas vezes maior do que o espaço interatômico médio). Ou o acasalamento pode ser algum tipo de estado intermediário. Este estado intermediário de acasalamento é pouco compreendido, mas muito interessante, uma vez que descobertas nessa área podem proporcionar grandes revelações sobre as interações básicas na matéria condensada. Os físicos teóricos dizem que um caminho em potencial para descobertas de novos condensados atômicos exóticos, é o uso de nuvens desbalanceadas com um excesso de átomos com spin para cima ou para baixo. Tais sistemas são relevantes para o estudo de supercondutores magnetizados e, possivelmente, até para o acasalamento em matéria de quarks fria no núcleo de estrelas de nêutrons. Recentemente, estes sistemas passaram a ficar ao alcance das experiências, já que, além de serem capaes de fazer variar a intensidade da interação, os experimentadores que usam átomos frios, podem fazer variar o número relativo de átomos com spin para cima ou para baixo. Um resultado de um tal desbalanceamento pode ser a separação em um gás em duas fases, constituído de um núcleo superfluido de átomos acasalados, rodeado por um manto de fluido normal, constituído por átomos não-acasalados. Randy Hulet e seus colegas da Univeridade Rice e Universidade de Utrecht encontraram, agora, indícios de dois regimes de superfluidos distintos em um gás desbalanceado de átomos fermiônicos de Lítio-6. A temperaturas mais baixas, se observa uma nítida fronteira entre o núcleo superfluido totalmente acasalado e o restante de átomos desacasalados, tal como se espera em uma transição de fase de primeira ordem. (o tipo de transição – tal como a água que se torna gelo – na qual a energia interna da substância dá um salto descontínuo). Em uma temperatura ligeiramente superior, o núcleo totalmente acasalado e o manto de fluido normal são separados por uma fase mista difusa que é também superfluida. Além disto, enquanto o gás em temperatura mais alta mantem a forma de um longo charuto (razão de aspecto 30), imposta pelos campos da armadilha atômica, o núcleo superfluido do gás em temperatura mais baixa, sob a ação da tensão superficial entre as fases superfluida e normal, se deforma na direção de um formato mais esférico (razão de aspecto tão pequena como 2). (Partridge et al., Physical Review Letters, 10 de novembro de 2006; texto [em inglês, é óbvio] em www.aip.org/physnews/select)

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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.

Nota de pé de página: putz! Que trabalheira foi traduzir este boletim, as referências que não estavam neste Blog (ver matéria anterior), sendo interrompido a cada cinco minutos pelos mais variados motivos...)


07 dezembro 2006

Physics News Update - Algumas Matérias Selecionadas

Estas são algumas das matérias contidas em boletins anteriores ao primeiro que eu traduzi e postei. A troco de que? Vocês vão ver quando eu traduzir e publicar o próximo.

Número 761, matéria 1, 11 de janeiro de 2006 por Phil Schewe e Ben Stein

O MELHOR TESTE DIRETO DE E=mc2. A fórmula de Albert Einstein de como a matéria e a energia são equivalentes, é um importante enunciado do princípio da conservação de energia. Em tanto quanto sabemos, ela está funcionando no momento em que uma bomba atômica explode, quando a fissão de Urânio é explorada para gerar energia elétrica, ou quando um elétron e um posítron se aniquilam dentro de um scanner PET. Uma nova experiência – realizada por cientistas do MIT, da Universidade Laval de Quebec, Canadá, Univeridade do Estado da Flórida, Universidade de Oxford, NIST e o Instituto Laue-Langevin de Grenoble, França – realiza uma cuidadosa contabilidade de matéria e energia eletromagnética para um processo no qual íons de Enxôfre e Silício absorvem nêutrons, transformando-os em novos isótopos, enquanto emitem raios gama. Nesta transação, a equação de Einstein é provada correta até um nível de 0,00004%, um fator 55 vezes melhor do que o melhor teste anterior. (Rainville et al., Nature, 22/29 de dezembro de 2005

Número 763, matéria 1, 30 de janeiro de 2006 por Phil Schewe e Ben Stein
UM RARO ESTADO e-/e+/e-. O melhor estudo do raro "átomo" constituído por dois elétrons e um posítron está sendo relatado. O "Positrônio" (abreviatura: Ps) é um objeto muito "limpo" composto por dois corpos: consiste de um elétron e um posítron que, depois de cerca de 150 nanossegundos, se aniquilam. Para o estudo da quanto-eletrodinâmica (QED), o Ps é, de certa forma, melhor do que um átomo de Hidrogênio: constituentes puntuais e sem forças nucleares para complicar (o tamanho do próton e sua própria estrutura interna injetam incertezas nas estimativas de QED do comportamento do Hidrogênio), o Ps é um sistema quântico mais simples, embora frágil. Um "átomo" ainda mais frágil é o objeto triplo que consiste em dois elétrons e um posítron. O Ps-, como é conhecido, é menos adequado para estudos de QED o que o Ps, mas tem a virtude de ser o mais simples sistema de três corpos na física. Da mesma forma, ele é mais simples do que H-, H2+ e Hélio, por ser constituído por entidades puntuais e a ausência de forças nucleares. O Ps- é, tal como o Ps, um estado entrelaçado com estados quânticos de energia discretos, embora se calcule que apenas o estado fundamental seja estável contra a dissociação em Ps e um elétron livre. Se conhece muito pouco do Ps- além de sua duração. Agora, uma nova experiência realizada no Instituto Max Planck de Física Nuclear, em Heildelberg, mediu a existência do Ps- com uma precisão seis vezes melhor (o novo valor é de meio nanossegundo). O Ps- é obtido atirando um feixe de posítrons contra uma fina folha de Carbono e seu tamanho é, na verdade, um pouco maior do que um átomo de Hidrogênio. (Fleischer et al., Physical Review Letters, artigo em fase de publicação).

Número 765, matéria 1, 14 de fevereiro de 2006 por Phil Schewe e Ben Stein
ATAQUE DOS TELECLONES. Os criptógrafos quânticos deveriam começar a se preocupar? Ao contrário da matéria cotidiana, sistemas quânticos, tais como fótons, não podem ser copiados, ao menos não perfeitamente, de acordo com o "teorema da não-clonagem". Não obstante, é permitida uma clonagem imperfeita, enquanto o Princípio de Incerteza de Heisenberg não for violado. De acordo com Heisenberg, medir a posição de uma partícula perturba a mesma e limita a precisão com que a propriedade complementar (momento) pode ser determinado, tornando impossível reproduzir confiavelmente todo o conjunto de propriedades da partícula. Agora, a clonagem quântica foi combinada com o teletransporte quântico, na primeira demonstração experimental completa de "teleclonagem", por cientistas da Universidade de Tóquio, Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia e a Universidade de York. Em um teletransporte ideal, o original é destruído e suas exatas propriedades são transmitidas a uma segunda partícula remota; o Princípio de Heisenberg não se aplica porque nenhuma medição definitiva é realizada na partícula original. Na teleclonagem, o original é destruído e suas propriedades são emitidas, não para uma, mas para duas partículas remotas, com as propriedades da partícula original sendo reconstruídas até uma fidelidade máxima de menos de 100%. (O Princípio de Heisenberg limita a capacidade de fazer clones porque, se não fosse assim, os pesquisadores poderiam continuar fazendo cópias da partícula e aprender tudo a respeito de seu estado). Em sua experiência, os pesquisadores não teleclonaram uma única partícula, porém todo um feixe de luz laser. Eles transmitiram o campor elétrico do feixe, especificamente sua amplitude e fase – mas não sua polarização – para dois feixes quase idênticos em posições remotas com 58% de precisão ou fidelidade, para um limite teórico de 66%. Esta característica notável da teleclonagem é uma ramificação da própria mágica da mecânica quântica: entrelaçamento quântico. A teleclonagem se distingue da clonagem local e da teleportação por necessitar de um entrelaçamento "multipartículas", uma forma de entrelaçamento no qual são necessárias correlações mais estritas entre as partículas ou sistemas quânticos, neste caso três feixes de luz. (Um exemplo de entrelaçamento multipartículas é o estado Gigahertz entre três partículas relatado no PNU nº 414.) Além de representar uma nova ferramenta de informação quântica, a teleclonagem pode ter uma aplicação exótica: "grampear" canais de criptografia quântica. Protocolos de criptografia quântica são tão seguros que podem descobrir "grampos". Não obstante, com a teleclonagem a identidade e a localização do bisbilhoteiro podem permanecer garantidamente não comprometidas. (Koike et al. Physical Review Letters, 17 de fevereiro de 2006. Para uma demonstração mais antiga e parcial de teleclonagem – entre um fóton original e um clone em uma localização remota e outro clone local – ver Physical Review Letters, 15 de julho de 2005.

Número 765, matéria 2, 14 de fevereiro de 2006 by Phil Schewe and Ben Stein
PERÍODOS CRÍTICOS DO MERCADO DE AÇÕES. Nos meses que antecedem e se seguem a uma grande crise no mercado, as flutuações de preços seguem padrões semelhantes aos observados nos fenômenos naturais, tais como o rítmo cardíaco e terremotos, dizem os físicos na edição de 17 de fevereiro da Physical Review Letters. Uma equipe da Universidade de Tóquio estudou o índice S&P 500, da Agência Standard & Poor, com o foco em pequenos desvios das tendências de longo prazo. Essas flutuações para cima e para baixo nos preços das ações são usualmente "Gaussianas", ou "normalmente" aleatórias, pelo menos quando medidas ao longo de intervalos de tempo suficientemente grandes – por exemplo, por mais de um dia. Isso significa que as flutuações provavelmente serão pequenas, enquanto que grandes oscilações são menos prováveis, com as respectivas probabilidades formando uma curva de sino. Porém, quando a equipe examinou períodos de 2 meses no entorno de grandes crises, tais como a "Segunda-Feira Negra" de 19 de outubro de 1987, eles viram uma história diferente: flutuações de todas as magnitudes eram igualmente prováveis. Como conseqüência, o gráfico das oscilações dos índices parecia estatiticamente similar, caso plotado sobre diferentes escalas de tempo, em qualquer parte entre escalas de 4 minutos e duas semanas. Este comportamento foi chamado de "crítico" em uma analogia com um metal ferromagnético em sua "temperatura crítica", quando se formam regiões onde os átomos do metal dispõem seus spins na mesma direção, e essas regiões parecem similares em diferentes níveis de ampliação. Esta auto-similaridade foi igualmente observada nos intervalos entre batimentos cardíacos, ou entre terremotos. Matematicamente, entretanto, o caso do mercado de ações difere dos outros porque as probabilidades não se modificam com o tamanho do evento, enquanto que no caso de auto-similaridade não-crítica, as probabilidades usualmente seguem uma, assim chamada, lei exponencial. Não fica claro quais decisões individuais de transações levam a uma fase crítica do mercado de ações, diz o co-autor Zbigniew Struzik, embora ele e a equipe na Univesidade de Tóquio estejam trabalhando para encontrar explicações. Também não fica claro se as descobertas podem levar a um sistema de "alerta antecipado" para prever crises e se um tal sistema poderia precipitar uma crise – ou criar uma artificialmente – induzindo ao pânico. "Isto poderia compensar ou neutralizar uma crise, ou torná-las piores", diz Struzik. (Kiyono et al., Physical Review Letters, 17 de fevereiro de 2006)

Número 769, matéria 1, 17 de março de 2006 por Phil Schewe e Ben Stein
UM NOVO TRIUNFO DA INFLAÇÃO. O modelo inflacionário do Big Bang passou por um teste crucial, como revelaram os cientistas que trabalham na Sonda Wilkinson de Anisotropia de Microondas (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe = WMAP), em uma longamente aguardada série de dados, em uma conferência de imprensa realizada em 17 de março. A WMAP foi lançada em 2001 mara mapear as anisotropias no fundo cósmico de microondas (Cosmic Microwave Backgound = CMB), com uma precisão muito maior do que sua predecessora, a Exploradora do Fundo Cósmico (Cosmic Background Explorer = CME), que descobriu as anisotropias na década de 1990. O primeiro lote de dados da WMAP, 3 anos atrás, fixou diversas características do universo que, anteriormente, eram conhecidas de forma muito imprecisa, inclusive: a era da recombinação (380.000 anos após o Big Bang, quando se formaram os primeiros átomos); a idade do universo (13,7 bilhões de anos, mais ou menos 200 milhões de anos); e a conformação do universo (com a Energia Escura respondendo por 73% de toda a energia – ver PNU 624). Desde o anúncio de 2003, os pesquisadores da WMAP têm trabalhado com afinco para reduzir as incertezas de seus resultados. A grande novidade no anúncio de ontem, com base em três anos de dados, foi a liberação de uma mapa do céu contendo informações acerca da polarização das microondas (ver a imagem em Physics News Graphics). As microondas são parcialmente polarizadas, ou orientadas, a partir do tempo de sua origem (emergino da assim chamada "esfera da última dispersão" – ver PNU 591) e parcialmente polarizadas pela disperão, em sua jornada em direção à Terra, a partir do plasma pervasivo da maior parte do Hidrogênio ionizado criado quando a radiação ultravioleta da primeira geração de estrelas atingiu o gás interestelar em redor. A WMAP agora estima que esta reionização, que marca efetivamente a era das primeiras estrelas, tenha ocorrido 400 milhões de anos depois do Big Bang, em lugar dos 200 milhões de anos anteriormente estimados. O principal passo adiante é que menores fatores de erro, cortesia do mapa de polarização e do mapa de temperaturas, muito melhor, do céu – com uma incerteza de apenas um bilhonésimo de grau Kelvin – fornece uma nova estimativa para as falhas de homogeneidade na temperatura do CMB. O modelo mais simples, chamado de Harrison-Zeldovich, afirma que o espectro das falhas de homogeneidade deveria ser plano; ou seja, as falhas de homgeneidade deveriam ter a mesma variação em todas as escalas. A inflação, por outro lado, preve pequenos desvios dessa planura. Os novos dados da WMAP, pela primeira vez, medem o espectro com presisão suficiente para mostrar uma preferência pela inflação, em lugar do espectro previsto pelo modelo Harrison-Zeldovic – um teste que foi longamente aguardado como a "pistola ainda fumegante" da inflação. Publicações disponíveis na página da NASA na Web; imagem disponível em Physics News Graphics. Imagens de alta resolução de mais informações disponíveis na página da NASA

Número 769, matéria 2, 17 de março de 2006 por Phil Schewe e Ben Stein
NANOTUBOS DESDOBRADOS. O Carbono bidimensional, ou Grafeno, tem muitas das propriedades do Carbono unidimensional (na forma de nanotubos): os elétrons podem ser mover a altas velocidades e sofrer apenas pequenas perdas de energia. De cordo com Walt deHeer (Georgia Tech), que falou no encontro desta semana da Sociedade Física Americana (American Physical Society = APS), em Baltimore, o Grafeno fornecerá uma plataforma muito mais controlável para eletrônica integrada do que é possível com nanotubos, uma vez que as estruturas de Grafeno podem ser fabricadas litograficamente como grandes "wafers". Folhas isoladas de Grafeno só foram isoladas em 2004 por Andre Geim (Universidade de Manchester). No Grafeno, a velocidade do elétron é independente da energia. Isto é, os elétrons se movem como ondas de luz; se comportam como se fossem partículas sem massa. Esta extraordinária propriedade foi elucidada em novembro de 2005, através de experiências (ver artigos de apoio na edição de janeiro de 2006 de Physics Today), usando o Efeito de Hall Quântico (Quantum Hall Effect = QHE), no qual elétrons, confinados em um plano e submetidos a altos campos magnéticos, executam apenas as trajetórias quânticas prescritas. Estes testes foram relaizados por grupos representados no encontro da APS por Geim e Philip Kim (Universidade de Columbia). Os estudos do QHE também revelaram que, quando um elétron completa uma trajetória circular completa no campo magntético imposto, sua função de onda (que define a natureza ondulatória quântica do elétron) sofre uma rotação de 180°. Esta modificação, chamada "Fase de Berry", funciona de modo a reduzir a propensão dos elétrons de se espalharem na direção contrária, o que, por sua vez, ajuda a reduzir as perdas em energia. Geim relatou uma nova virada nesta história. Estudando o QHE em bi-camadas de Grafeno, ele observou uma nova versão do QHE, com uma "Fase de Berry" dobrada de 360°. Geim também traçou uma comparação com certas cosmologias nas quais múltiplos universos podem coexistir, cada um com seu próprio conjunto de constantes físicas; no Grafeno, diz ele, onde os elétrons se movem de maneira semelhante à luz, com uma grande velocidade – porém uma algo menor do que a da luz no vácuo – o parâmetro que fixa a escala da força eletromagnética, mais eatamente a "constante de estrutura fina" (definida como e2/hc), tem um valor aproximadamente de 2,0, em lugar do costumeiro 1/137. A nova meta é aprender mais sobre a física do Grafeno e depois se preocupar com aplicações. Por exemplo, Walt deHeer relatou que um gráfico de resistência versus campo magnético aplicado tem um formato fractal. DeHeer declarou que, até agora, não tem explicação para isto. No tocante às aplicações, ele disse que em um chip totalmente de Grafeno, os componentes de ligação com as usuais interconexões metálicas que tendem a corromper relacionamentos quânticos, não seriam necessárias. Assim, a natureza ondulatória dos elétrons poderia ser mais inteiramente explorada para efeitos de informação quântica. O grupo de DeHeer, até agora, tem tentado construir circuitos desta forma: eles fizeram estruturas de Grafeno (inclusive um transistor de Grafeno) tão pequeno como 80 nanômetros (80 bilhonésimos de metro) e esperam chegar até o tamanho de 10 nanômetros.

Número 770, matéria 1, 23 de março de 2006 por Phil Schewe and Ben Stein
LUZ BIDIMENSIONAL. Luz bidiomensional, ou plasmons, podem ser disparados quando a luz bate contra uma superfície metálica texturizada. Os plasmons podem ser úteis para cobrir a divisão entre fotônica (alta quantidade de dados, mas também na escala relativamente larga de circuitos com dimensões de um mícron - um milésimo de milímetro) e eletrônica (quantidade relativamente baixa de dados, mas com dimensões pequenas de dezenas de nanômetros - milhonésimos de milímetro). Pode-se estabelecer uma disciplina híbrida, a "plasmônica", na qual a luz é, primeiro, transformada em plasmons, que se propagam em uma superfície metálica, porém com um comprimento de onda menor do que a luz original; os plasmons podem, então, ser processados com seus próprios dispositivos ópticos bidimensionais (espelhos, canais de ondas, lentes, etc.) e, mais tarde, os plasmons podem ser reconvertidos em luz ou em sinais elétricos. Para mostrar como este campo está criando forma, aí vão alguns resultados de "plasmônica" que foram no grande bazar de física internacional, o encontro de março da Sociedade Americana de Física, que ocorreu na semana passada em Baltimore.
1. Plasmons em biosensores e terapia do câncer: Naomi Halas (Universidade Rice) descreveu como plasmons excitados em uma superfície de partículas muito pequenas, revestidas de ouro, na forma de grãos de arroz, podem atuar como poderosas e localizadas fontes de luz para a realização de espectroscopia em moléculas orgânicas próximas. Os campos elétricos dos plasmons nas extremidades curvas do "arroz" são muito mais intensos do que a luz laser, usada para excitar os plasmons, e assim aumentam grandemente a velocidade e a precisão da espectroscopia. Sintonizados de maneira diferente, plasmons em nanopartículas podem ser usados não só para a identificação, mas também para a erradicação de células cancerosas em ratos.
2. Microscópio de plasmons: Igor Smolyaninov (Universidade de Maryland) relatou que ele e seus colegas estavam aptos a obter imagens de pequenos objetos em um plano, com resolução espacial tão boa quanto 60 nm (quando truques matemáticos são aplicados, a resolução aumenta para 30 nm), usando plasmons excitados nesse plano por luz laser em um comprimento de onda de 515 nm. Em outras palavras, eles obtêm uma microscopia com uma resolução espacial muito melhor do que a difração normalmente permitiria; além disso esta microscopia tem campo longo – a fonte de luz não tem que estar localizada a menos do que um comprimento de onda de distância do objeto. Este trabalho é, essencialmente, uma versão da "óptica da Chatolândia". Eles usam espelhos e lentes de plasmons em 2D para auxiliar na obtenção de imagens e, então, removem os plasmons por um conduto de onda.
3. Super-lentes de polarização de fótons e transmisão gigante: Gennady Shvets (Universidade do Texas) relatou seu uso de fonons excitados por luz para obter super-lentes (lentes com materiais de painel plano) com resoluções microscópicas tão boas quanto um vigésimo de um comprimento de onda na faixa do médio infravermelho. Ele e seus colegas puderam obter imagens sub-superficiais de amostras e observaram o que eles chamam de "transmissão gigante", na qual a luz cai sobre uma superfície coberta com orifícios muito menores do que o comprimento de onda da luz. Muito embora a área total dos orifícios seja somente 6% da superfície total da área, 30% da luz atravessa, por cortesia da atividade dos plasmons nos orifícios.
4. Futuros circuitos de plasmon em freqüências ópticas Nader Engheta (Universidade da Pennsylvania) argumentou que nano-partículas, algumas apoiando a excitação de plasmons, podem ser configuradas para atuar como capacitores, resistores e indutores nanométricos – os elementos básicos para qualquer circuito elétrico. Neste caso, o circuito poderia funcionar não em freqüências de rádio (1010 Hz) or microondas (1012 Hz), mas em freqüências ópticas (1015 Hz). Isto tornaria possível a miniaturização e processamento direto de sinais ópticos com nano-antenas, nano-filtros de circuito, nano-condutores de ondas, nano-ressonadores, e poderiam levar a possíveis aplicações em nano-computação, nano-armazenagem, sinalização molecular e interfaces óptico-moleculares.

Número 771, matéria #1, 29 de março de 2006 por Phil Schewe and Ben Stein
ANIMAÇÃO DA FUSÃO DE BURACOS NEGROS. Agora se pode realizar cálculos acurados das formas de ondas gravitacionais emitidas durante a colisão de Buracos Negros. Um novo estudo computacional de como um par de Buracos Negros, orbitando um ao outro, perturbam o espaço circundante e enviam grandes rajadas de ondas gravitacionais, deve beneficiar a busca experimental por essas ondas com detectores, tais como o Observatório por Interferência de Laser de Ondas Gravitacionais (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory = LIGO) e a planejada Antena Espacial de Interferômetro Laser (Laser Interferometer Space Antenna = LISA). A relativa dificuldade da modelagem computacional do complicado comportamento físico depende, em parte, do sistema em questão e as equações que descrevem as forças atuantes. Para descrever as complicadas configurações das cargas e correntes, usa-se as Equações de Maxwell para estabelecer as forças atuantes. No caso de Buracos Negros binários, as equações são as da Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein. Buracos Negros são o máximo em termos de forças gravitacionais e isto apresenta dificuldades em modelar o comportamento do entorno. Não obstante, alguns físicos na Univesidade do Texas em Brownsville conseguiram, agora, derivar um algorítmo que não só produz acuradas estimativas das ondas gravitacionais dos Buracos Negros espiralando para dentro, mesmo nos pequenos intervalos de tempo que levam à fusão final, mas que também é facilmente implementado em computadores (ver figuras e animação em Physics News Graphics). "A importância deste trabalho", diz um dos autores o novo estudo. Carlos Lousto, "é que ele dá uma previsão acurada aos observatórios de ondas gravitacionais, tais como o LIGO, do que eles vão observar". Os novos resultados são parte de um novo estudo de relatividade numérica, relaizado na Universidade do Texas, conhecido como Projeto Lazarus. (Campanelli, Lousto, Marronetti, and Zlochower, Physical Review Letters, 24 de março de 2006).

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Ufa!... acabei... Todas essas matérias são referenciadas no PNU nº 804 e são anteriores a minha primeira tradução (nº 772).

Correções são bem vindas etc e tal, e aquele papo de sempre...

29 novembro 2006

Physics News Update nº 803

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 803, de 29 de novembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

CURVATURA DAS PROTEÍNAS EM UM ESPAÇO CURVO. Físicos da Universita de Firenze, na Itália, criaram uma nova abordagem para o problema do encurvamento das proteínas. Proteínas são polímeros especiais feitos de aminoácidos. Polímeros genéricos, quando suficientemente resfriados, colapsam em uma bola. As proteínas fazem algo mais interessante: elas se dobram em uma forma compacta particular. Se uma proteína não conseguir atingir essa forma, não será capaz de realizar suas funções específicas e isto pode resultar em doenças. Por exemplo, algumas proteínas não-dobradas irão se agregar em longos filamentos, fibrilas amilóides, e isto é, comprovadamente, a base de doenças neuro-degenerativas, tais como o Mal de Alzheimer. Descobrir a dinâmica precisa por trás da dobradura das proteínas seria algo como Isaac Newton descobrindo as Leis da Gravitação Universal. Não chegamos a este ponto, ainda, mas existem maneiras de investigar alguns dos passos que as proteínas dão para chegar a sua forma adequada. Um enfoque que rende frutos, é observar o processo de múltiplos passos, como ocorrendo em uma série de transações de energia. A qualquer momento, uma proteína pode ser representada como um ponto que se move em torno de um espaço abstrato, cujas coordenadas correspondam a todas as configurações possíveis e a energia associada necessária para cada estrutura, tipo uma bola rolando na superfície interna de uma tijela. A tijela pode ter compartimentos e a bola pode ser capaz de rolar de um compartimento para outro vizinho, se sua energia for suficiente, ou se a antepara entre os compartimentos for suficientemente baixa, ou, então, se alguma energia extra (talvez na forma de calor ou de uma reação química) for adicionada.
Lapo Casetti e Lorenzo Mazzoni tentaram tornar o processo da "paisagem energética" ainda mais geométrico, caracterizando as forças causadoras das dobraduras como uma forma de curvatura no poço em forma de tijela no qual a proteína esteja funcionando.
Isto é uma forma análoga ao que Albert Einstein fez ao caracterizar a gravidade como uma curvatura no espaço-tempo no qual os planetas e estrelas se movem. Mazzoni e Casetti procuram determinar é o que a curvatura na paisagem energética encoraja as proteínas a se dobrarem e outros polímeros a não se dobrarem. (Physical Review Letters, 24 de novembro e 2006)

DETECTORES QUENTES OBSERVAM MAGNETISMO CEREBRAL. O cérebro e o coração, ambos geram fracos campos magnéticos que, de formas diferentes dos campos elétricos, podem revelar pistas sutís sobre doenças tais como epilepsia e arrítmias. Magnetômetros sensíveis, baseados em dispositivos supercondutores de interferência quântica (superconducting quantum interference devices = SQUIDs), têm sido usados para preparar magnetoencefalogramas (MEGs) detalhados. Infelizmente, esses dispositivos precisam de Hélio líquido e todo o equipamento criogênico associado. Michael Romalis, um físico de Princeton, consegue detectar os fracos campos magnéticos do cérebro usando, em lugar disso, um recipiente preenchido com átomos de potássio, polarizados por um feixe de laser. Os campos do cérebro fazem os átomos de K entrarem em precessão de maneira mensurável. Diz Romalis que seu dispositivo já obteve uma sensibilidade 30 vezes melhor do que os magnetômetros já usados para biosensores, e uma resolução espacial comparável à dos SQUIDs, com a perspectiva de melhorar dez vezes mais (ver nesta página em inglês). Em um artigo relacionado, o grupo de Romalis, em colaboração com Karen Sauer da Universidade George Mason, usou um tipo diferente de magnetômetro de potássio para detectar sinais de rádio-freqüência gerados por nitrato de amônia (geralmente usado em explosivos) com uma sensibilidade cerca de 10 vezes melhor do que os dispositivos convencionais. (Xia et al. and Lee et al., dois artigos em Applied Physics Letters , 20 de novembro de 2006)

COLMÉIA ÓPTICA. Uma equipe de físicos italianos e alemães desenvolveu uma nova e flexível técnica de fabricação de dispositivos de cristal fotônico regraváveis, que pode tornar mais fácil a criação e modificação de circuitos nos quais fótons processam informação, do mesmo modo que correntes elétricas fazem na eletrônica. Cristais fotônicos são estruturas com um índice de refração variável que afeta a transmisssão da luz dentro do cristal; eles se comportam como um espelho, bloqueando a propagação da luz em certos comprimentos de onda, e se comportam como um meio transparente permitindo a passagem de outros comprimentos de onda. Defeitos na estrutura periódica, dispostos em geometrias específicas, podem funcionar como cavidades de ressonância, espelhos, canais para ondas, ou o análogo óptico de transistores. A nova técnica é baseada em uma grade bidimensional de poros microscópicos dispostos em um padrão de colméia. Os pesquisadores podem, então, inserir defeitos mediante a injeção de diferentes materiais nos poros, que têm uma largura de apenas poucas centenas de nanômetros. No cristal fotônico, a luz fica, na maior parte, confinada na estrutura bidimensional, mas pequenas quantidades podem vazar do plano epode ser lidos com um microscópio de campo próximo. Francesca Intonti, do Laboratório Europeu para Espectroscopia Não-linear, em Florença, diz que a técnica torna mais fácil e flexível a experimentação com diferentes materiais e configurações, em comparação a outras técnicas de fabricação, tais como a litografia; o uso de líquidos também permite que os circuitos possam ser reconfigurados à vontade. Outra possibilidade - diz ela - poderia ser a injeção de cristais líquidos, cujo índice de refração poderia ser, então, sintonizado de fora, ou materiais emissores de luz, que poderiam atuar como fontes locais de luz laser. Até agora, os pesquisadores têm criado os componentes fotônios pixel a pixel, mas, em princípio, o processo pode ser automatizado, diz Intonti. (Intonti et al., Applied Physics Letters, 20 de novembro de 2006; Web site do Laboratório: Optics of Complex Systems. Ver também: Physics News Update nº 663, matéria 3

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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.


26 novembro 2006

Physics News Update nº 802

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 802, de 22 de novembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

ENERGIA ESCURA NO DESVIO PARA O VERMELHO Z=1. A Energia Escura, a força não identificada que faz com que o universo se expanda cada vez mais rápido, já estava funcionando desde nove bilhões de anos atrás, relataram os cientistas, na semana passada. Novas vistas do Telescópio Espacial Hubble de distantes explosões de supernovas apoiam a explicação da energia escura como sendo a energia do vácuo cuja densidade tenha permanecido constante através da história do universo, disseram os cientistas. Esta aceleração cósmica foi primeiramente revelada em 1998 por duas equipes distintas de astrofísicos. Por meio da medição da luminosidade das explosões de supernovas de até sete bilhões de anos atrás, os cientistas descobriram uma inesperada discrepância. As supernovas pareceiam mais esmaecidas - portanto mais distantes - do que o esperado a partir de seus desvios para o vermelho. Dito de outra forma, as supernovas, a uma dada distância, pareciam menos desviadas para o vermelho do que era de se esperar. Uma vez que o desvio para o vermelho mede o quanto as ondas de luz se alongam, à medida que o universo se expande, o menor desvio para o vermelho significa que, antigamente, a luz que vinha dessas supernovas distantes viajou por um universo que se expandia a uma razão menor do que o universo atual (cuja razão de expansão é conhecida por outros meios). O - então - largamente aceito modelo cosmológico tinha como certo que o universo estivesse diminuindo sua razão de expansão, devido à mútua atração gravitacional de toda a matéria e energia contida nele. Usando o Hubble, uma equipe liderada por Adam Riess, um astrofísico no Instituto Científico do Telescópio Espacial e da Universidade Johns Hopkins, observou, agora, 23 novas supernovas que datam de 8 a 10 bilhões de anos atrás, como disse ele em uma conferência de imprensa da NASA em 16 de novembro. Esta foi uma era de intensa formação de estrelas, quando as galáxias eram três vezes mais brilhantes do que atualmente. Até agora, os astrônomos só tinham observado sete supernovas desse período, disse Riess, muito poucas para medir as propriedades da energia escura. Os dados mostram que a ação repulsiva da energia escura já estava ativa naquele tempo e são consistentes com uma densidade de energia constante – em outras palavras, com uma energia de vácuo que não se dilui, à medida em que o universo se expande, o que alimentaria um crescimento exponencial do universo. Modelos mais complexos com uma densidade de energia não-constante – inclusive uma classe conhecida como modelos de quintessência – não estão inteiramente descartados, disse Riess, durante a conferência: os novos dados ainda permitem variações de até 45% de uma densidade constante. "É tudo ainda muito prematuro", disse Riess. Para idades mais recentes, a energia escura tem-se mantido constante até uma variação máxima de 10%. Mario Livio, outro astrônomo do STScI disse: "Os resultados somente eliminam algumas variantes dos modelos de quintessência", mas não de todos eles. O astrofísico Saul Perlmutter, do Laboratório Lawrence Berkeley, que lidera outra equipe de busca de supernovas, diz que este é um passo na direção certa, mas somente um novo telescópio espacial dedicado seria apto a restringir a variação o suficiente para convencer os cientistas de que a energia escura é constante. "Nós esperamos que as diferenças sejam mais sutís entre os vários modelos de energia escura", declarou ele. Perlmutter diz que sua equipe também está observando supernovas do passado distante, focalizando naquelas em regiões livres de poeira do universo, a fim de estimar as incertezas estatísticas e sistemáticas das medições. Os novos dados também confirmam a confiabilidade de supernovas como balizadores da expansão do universo, disse Riess. O tipo particular de supernova usado para este tipo de medição, chamado de tipo Ia, ocorre quando uma estrela anã branca se torna mais maciça acerscendo matéria de uma estrela companheira, até que – a uma massa crítica de cerca 1,4 vezes a massa de nosso Sol – ela passa por uma explosão termonuclear. Virtualmente todas as supernovas da classe Ia tem as mesmas características padrão – todas elas seguem o mesmo ciclo, têm aproximadamente o mesmo brilho e realtiva abundância de elementos, como visto em seus espectros. Isto faz com que os astrofísicos acreditem que as tipo Ia tenham um brilho intrínseco característico, tornando suas distâncias fáceis de estimar. Agora parece que o mesmo é verdade para as supernovas mais antigas, muito embora a composição elemental do universo como um todo fosse diferente, então. (Publicação disponível em neste site; a ser publicado no Astrophysical Journal, 10 de Fevereiro de 2007; para imagens ver nesta página da NASA)

PRIMEIRO INDÍCIO DIRETO DE TURBULÊNCIA NO ESPAÇO. Se você acha que o caos é complicado no caso de objetos simples (tais como nossa própria inabilidade para prever as velocidades e posições a longo prazo dos planetas, devido a suas interações não-lineares com o Sol e outros Planetas), tudo fica bem pior em sistemas com um número de graus de liberdade essencialmente infinito tais como fluidos ou plasma sob a tensão de forças não-lineares. Aí a palavra "turbulência" é totalmente justificável. A turbulência pode ser estudada na Terra facilmente, mapeando coisas tais como a densidade e a velocidade de fluidos em um tanque. No espaço, entretanto, onde poderíamos esperar a ocorrência de turbulência em situações tais como vento solar, espaço interestelar e discos de acreção em torno de buracos negros, não é tão fácil medir fluidos no tempo e espaço. Agora, um conjunto de quatro satélites de observação de plasma, chamado de "Cluster", forneceu o primeiro estudo definitivo da turbulência no espaço. O fluido em questão é o vento de partículas que fluem em direção à Terra, vindas do Sol, enquanto o local é a região logo acima do arco de choque da Terra, o lugar onde o vento solar é perturbado e passa pela magnetosfera da Terra (ver figura aqui). As ondas no plasma acima do arco de choque, empurradas para lá e para cá por complexos campos magnéticos, conforme as observações, se comportam de maneira muito parecida como uma turbulência de fluido na Terra. Um dos pesquisadores do "Cluster", Yasuhito Narita, do Instituto de Geofísica e Física Extraterrestre, em Braunschweig, Alemanha, diz que os dados estão, em princípio, de acordo com a principal teoria sobre turbulência de fluidos, o assim chamado "Modelo de Kolmogorov. (Narita et al., Physical Review Letters, 10 de novembro)


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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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18 novembro 2006

É para desanimar, mesmo...

Notícia publicada hoje, sob o título Grande Conferência sobre Aquecimento Termina, Obtendo Resultados Modestos (o link é só para constar... a menos que você tenha um login no NYT), começa assim:

«A Conferência Anual das Nações Unidas sobre mudanças climáticas terminou nesta sexta feira com apenas resultados modestos, depois que os delegados não conseguiram estabelecer um cronograma para futuros cortes na emissão de poluentes ligados ao aquecimento global.

A despeito de quase duas semanas de encontros que levaram a Nairobi 6.000 participantes de todo o mundo, os delegados não chegaram a um acordo sobre várias questões, especialmente como avançar além do Protocolo de Kyoto que exige cortes nas emissões pela maioria dos países industrializados, mas expira em 2012.

Dois problemas que persistiram foram a relutância dos EUA em concordar com quaisquer limites impositórios nas emissões, e a crescente teimosia da China e da Índia, dois dos poluidores mundiais mais crescentes, que não encaram quaisquer penalidades sob o Protocolo de Kyoto por conta de todos os gases absorvedores de calor que bombeiam para a atmosfera.»


A notícia prossegue, mas só o início já deu para desanimar... Os maiores poluidores e os que têm o maior crescimento de poluição, não estão nem aí para os efeitos.

Pode parecer paranóia de milico, mas dou toda a razão a um (então) Coronel, Comandante do Centro de Instrução de Guerra na Selva, que, em 1980 alertava: "quem não acredita que a guerra pela Amazônia já começou, é porque tem a mãe na zona..."

Aquele final do The day after tomorrow é muito bonitinho, mas eu duvido que seja verdadeiro: ninguém vai "acolher" os americanos "por conta do perdão da dívida". Eu quero ver quem iria cobrar essa dívida... No mínimo, ela ficaria "congelada"...

Quando a merda começar, a coisa vai ser resovida na marra, mesmo. Umas bombinhas atômicas no Paiol seriam bastante convenientes...

16 novembro 2006

Physics News Update nº 801

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 801, de 16 de novembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

ENERGIA SEM FIO. Recarregar seu computador laptop ou seu telefone celular pode, um dia, ser feito da mesma maneira conveniente com que pessoas navegam na Rede – sem fio. Nesta semana, no Fórum de Física Industrial da AIP, em San Francisco, Marin Soljacic (MIT) falou acerca de como a energia pode ser transferida sem fios, pelo fenômeno da indução, da mesma forma que as bobinas dos transformadores de energia transmitem correntes elétricas, umas para as outras, sem se tocarem. A idéia de tranferência sem fios de energia não é nova. Nikola Tesla trabalhou nesta idéia mais de um século atrás, mas não conseguiu obter um processo prático. No novo esquema do MIT, um emissor de energia preencheria o espaço em torno de si com um campo eletromagnético não radiativo – o que quer dizer que sua energia não se espalharia por aí a fora como ondas eletromagnéticas. A energia só seria captada por aparelhos especialmente desenhados para entrar em ressonânia com o campo; a maior parte da energia não capturada por um receptor seria reabsorvida pelo emissor. Ao contrário dos meios mais tradicionais de transmissão de energia, tais como microondas, ele não necessitaria de uma linha de visada direta. Ele seria inócuo às pessoas expostas a ele. Com os projetos propostos por Soljacic em uma publicação com Aristeides Karalis e John Joannopoulos, um objeto com o tamanho de um laptop poderia ser recarregado a alguns metros da fonte de energia. Soljacic e seus colegas do MIT estão agora trabalhando em demonstrar a tecnologia na prática.

ÍONS ENTRELAÇADOS FORAM "PURIFICADOS" a níveis recorde pelos pesquisadores do NIST, fornecendo uma uma nova ferramenta que será útil na construção de computadores quânticos no mundo real. O entrelaçamento é uma propriedade da mecânica quântica na qual várias partículas, tais como fótons ou átomos, se tornam interligadas, de modo que a medição de uma propriedade anteriormente indeterminada em uma das partículas, instantaneamente determina as propriedades de outras. As partículas têm que estar entrelaçadas para funcionarem em conjunto em um computador quântico. Entretanto, o entrelaçamento é uma propriedade frágil que pode ser facilmente destruída por perturbações externas, tais como campos magnéticos erráticos, que podem demolir esta propriedade quântica especial, através de um processo conhecido como "descoerência". Mesmo quando as partículas se tornam entrelaçadas, os experimentadores podem não obter os resultados que desejavam, especialmente se os pares entrelaçados forem ainda mais manipulados. Por exemplo, se os pesquisdores quisessem que as partículas entrelaçados tivessem o mesmo valor de spin (por exemplo, um spin-para-cima) quando fossem finalmente medidas, eles não iriam encontrar essa "correlação" desejada 100% das vezes. Isso é incoveniente, já que computadores e outros dispositivos quânticos dependem de que as partículas estejam entrelaçadas dessa forma desejada. Para combater esta última complicação quanto ao entrelaçamento, vem a idéia de "purificação", proposta inicialmente por Charles Bennet da IBM a uma década atrás (Bennett et al., Physical Review Letters, 29 de janeiro de 1996) e demonstrada pela primeira vez com pares de fótons (Kwiat et al., Nature, 22 de fevereiro de 2001). Essencialmente um processo de destilação, o processo de purificação aumenta as probabilidades de que as partículas entrelaçadas tenham as correlações desejadas (por exemplo, o mesmo valor de spin). Durante o processo, os pesquisadores podem verificar se eles realmente purificaram as partículas. Na demonstração do NIST, lasers ultravioleta primeiro entrelaçam dois pares de íons de Berílio. Os lasers, então, "entrecruzam o entrelaçamento" de um membro do primeiro par com um membro do segundo. No processo os lasers realizam uma série de operações de "purificação" que aumentam as chances de que os íons fiquem adequadamente correlacionados. A medição do par "entrecuzadamente entrelaçados" fornece informação sobre os outros dois íons entrelaçados foram purificados. Os pesquisadores descobriram que o processo de purificação funcionava em 30% das vezes em íons entrelaçados, um índice muito mais alto do que demonstrações anteriores envonvendo fótons. De certa forma, a purificação é um tipo de ferramenta de correção precoce de erros, impedindo erros indesejáveis nas operações envolvendo partículas entrelaçadas. Mas não dura muito. Deixadas sozinhas, partículas purificadas vão perderão suas correlações na mesma taxa que partículas não purificadas, como resultado da descoerência. Porém, de acordo com o pesquisador Dietrich Leibfried do NIST, se pode purificar as partículas novamente e restaurar o entrelaçamento a seus altos níveis iniciais. Desse jeito, pode-se desacelerar ou memo parar completamente a descoerência, diz Leibfried. (Reichle et al., Nature, 19 de outubro de 2006, para mais informações ver aqui)


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09 novembro 2006

Physics News Update nº 800

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 800, de 9 de novembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi.

MATÉRIA DE EXCITONS COERENTES foi relatada por um grupo da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD). Eles afirmar que seu enxame de excitons super-resfriado age igual a um Condesnado Bose-Einstein (BEC), mas também pode ser um novo tipo de condensado quântico, no qual as várias partículas agem como se fossem uma única entidade. Excitons são objetos artificiais emparelhados, à deriva em um semicondutor, e consistem de um elétron excitado, fora de seu orbital natal e o buraco que ele deixa, O elétron negativamente carregado e o buraco positivamente carregado são ligados entre si e irão, usualmente, após cerca de um nanossegundo, recombinar, um evento que atira o elétron de volta a sua banda natal e libera um pequeno pacote de luz. É dessa forma que os Diodos Emissores de Luz (LEDs) produzem sua luminosidade. Na experiência da UCSD, os excitons vivem muito mais do que o usual – o bastante para serem estudados como se fossem uma espécie de átomo – uma vez que os parceiros são mantidos algo separados em nano-estruturas (poços quânticos) no corpo da amostra de semicondutor. Os excitons podem perambular no plano da estrutura do poço quântico e, em um anel de 20 mírcrons de largura, constituírem um tipo de gás que pode ser resfriado a temperaturas ultra-baixas. Quando resfriado abaixo de 5°K, este gás começa a mostrar indícios de que se condensou espontaneamente em um tipo de estado quântico coerente. Da mesma forma que os BECs (no qual os átomos são resfriados ao ponto em que suas ondas de matéria se superpõem e se tornam, com efeito, um único sistema quântico coerente) são registrados pela liberação dos átomos de seus campos magnéticos de confinamento, no caso do condensado de excitons, ele se revela pelo rastro dos fótons. Os fótons, gerados pela aniquilação dos elétrons e seus buracos-parceiros, ao deixarem a área do anel, entram em um dispositivo óptico e, na forma de ondas (que são as "testemunhas" dos excitons originais) produzem um padrão de interferência de alto contraste, o que sugere a natureza coerente do gás de excitons. Além disso, o contraste das franjas de interferência fornece a extesão da coerência – cerca de 2 mícrons ( imagens aqui ). O pesquisador Leonid Butov, de San Diego, acredita que a controvérsia cercou relatos anteriores de condensados de excitons, e acredita que os novos resultados são particularmente claros em mostrar um padrão de interferência e na demonstração da coerência quântica. Como outros que estudam matéria coerente, Butov prevê que dispositivos quânticos de emprego prático seguirão essa linha de pesquisa. (Yang et al., Physical Review Letters, 3 de novembro de 2006; ver aqui o press release da UCSD )

MEDINDO MOMENTOS MAGNÉTICOS ABSOLUTOS. Ainda no tempo de Lorde Kelvin, há um século, os cientistas reconheceram que uma mudança no ambiente magnético poderia alterar a resistência elétrica de um material. Naquela época, o efeito era de 5%. Nas alturas da década de 1990, entratanto, se o material fosse constituído de um sanduíche de filmes alternadamente magnéticos e não-magnéticos, o efeito podia chegar até 60%. Esta "magnetorresistência gigante" é, atualmente, o mecanismo que faz funcionar muito do armazenamento e dados em fitas e discos rígidos. Forçando as pequenas correntes elétricas induzidas a pular através das camadas isolantes, à medida em que passa de uma camada magnética para outra, a modificação na resistência ode chegar a 400%. Isto se traduz em densidades de armazenamento e dados da ordem de 300 bilhões de bits por polegada quadrada [nota do tradutor: não há meio dos americanos pensarem em termos decimais...]. Fabio da Silva da Universidade do Colorado em Denver e do Centro de Ciência de Saúde, e seus colegas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), em Boulder, Colorado, agora empregam o efeito de magnetorresistência, não para armazenar dados, mas para estudar o próprio processo pelo qual os pequenos domínios no meio de armazenamento são magnetizados, em primeiro lugar. Usando a magnetorresistência anisotrópica (AMR), na qual a resistência das amostras muda quando o material é re-magnetizado em uma direção diferente daquela da corrente que passa, os pesquisadores podem medir o magnetismo fundamental do próprio domínio (4 mícrons). Eles esperam que esses resultados possam servir como referência para calibrar magnetômetros convencionais, dispositivos que medem os campos magnéticos em objetos que variam de dispositivos eletrônicos de consumo, até o campo da geofísica. Os resultados serão relatados na próxima semana no simpósio da AVS (ciência do vácuo), em São Francisco. (4ª feira, 15 de novembro e 2006, 8:40 h. Ver resumo aqui )

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02 novembro 2006

Physics News Update nº 799

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 799, de 1 de novembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi.

FORMATOS MUTANTES DAS CÉLULAS SANGUÍNEAS FORNECEM PISTAS PARA O COMBATE A DOENÇAS. Células vivas não são pequenas bolas de formato constante. Em resposta às várias mudanças químicas e de temperatura, as células mudam seus formatos e seu volume. As camadas exteriores (membrana) das células vermelhas do sangue, por exemplo, podem mudar em dezenas de nanômetros em intervalos de tempo da escala de décimos de milissegundos. No recente encontro da Sociedade Óptica da América, em Rochester, NY, um grupo do MIT mostrou como eles mediram tais pequenas e rápidas flutuações, e como elas se relacionam com o comportamento osmótico das células – ou seja, ao constante esforço das células a manter um equilíbrio entre a concentração de íons entre elas próprias e seu entorno. Ela pode fazer isso, por exemplo, absorvendo ou expelindo água. Se o desequilíbrio osmótico se tornar grande demais, porém, as células podem explodir, uma ação chamada lise. Freqüentemente células doentes são mais propensas à lise, que, por sua vez, é precedida por mudanças na maneira na forma com que a membrana vibra (uma célula inchada vibra menos), daí o interesse em monitorar numericamente a atividade nas fronteiras da célula. Gabriel Popescu, um pesquisador do laboratório de espectroscopia laser de Michael Feld, diz que suas medições por microscopia óptica do papel da pressão osmótica nas vibrações das células vermelhas do sangue, provavelmente auxiliarão a entender problemas clínicos, tais como os efeito do vírus da malária na membrana das células vermelhas do sangue e as mudanças nas propriedades mecânicas das células durante a anemia falciforme. Tais conhecimentos básicos, grandemente desconhecidos até agora, pavimentam o caminho para um melhor entendimento e a formulação de estratégias para tratar estas e muitas outras doenças que envolvem as células vermelhas do sangue. Para figuras e mais informações, visitem este site.

FERVURA EM CÂMERA LENTA. Um novo estudo, realizado a temperaturas congelantes de 33°K, explicam porque certos dispositivos de troca de calor industriais (inclusive aqueles usados em usinas de energia) se fundem catastroficamente quando a formação de vapor passa por um processo chamado de "crise de fervura". A fervura, um tipo de evaporação acelerada, é, usualmente, um processo muito eficiente de transferência de energia, por causa da transferência do calor latente (o calor necessário para que uma substância mude de fase); energia se movendo de um aquecedor para um líquido por meio da formação de bolhas de vapor. Entretando, pode haver uma importante armadilha neste processo: a pouco conhecida "crise de fervura". Estas situação potencialmente perigosa acontece da seguinte maneira: em temperaturas suficientemente altas, a formação de bolhas se torna tão grande que toda a superfície do elemento aquecedor (a parte do aquecedor em contato com o líquido) pode ficar coberto por uma película de vapor que atua como isolante térmico para o líquido logo acima. (Da mesma forma que uma gota d'água, caindo sobre uma frigideira quente, evapora muito devagar). O resultado é um acúmulo de calor no aquecedor e o possivel derretimento. (Para um filme deste processo ver este site). O que Vadim Nikolayev e seus colegas na Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles, em Paris, Commissão de Energia Atômica, em Grenoble, e na Universidade de Bordeaux fizeram foi fornecer a primeira observação detalhada da "crise de fervura", realizando simulações e testes de laboratório de uma teoria que sugere que o superaquecimento ocorre por causa do recúo do vapor. Isto é, em um fluxo de calor suficientemente alto, a bolha crescente irá forçosamente empurrar para os lados o líquido próximo do elemento aquecedor (de uma forma semelhante ao empuxo produzido pelos foguetes), expandindo a potencialmente perigosa camada isolante de vapor. Esta teoria foi sustentada pelo trabalho experimental realizado, não às temperaturas abrasadoras do vapor de alta pressão, mas próximas da congelante temperatura crítica do hidrogêncio líquido, onde a fervura teria que ocorrer muito lentamente, de forma a poder ser observada mais completamente. Graças à universalidade da dinâmica dos fluidos, porém, as lições aprendidas a 33°K devem ser aplicáveis a fluidos a 100°C.
Nikolayev acredita que uma melhor compreensão da "crise de fervura" poderá facilitar certas contra-medidas. Isto é importante, uma vez que os possíveis problemas com a fervura não ocorrem só em importantes instalações industriais, mas também para produtos de consumo tais como computadores laptop, nos quais a taxa de dissipação de calor pode se tornar muito mais alta do que a dos modelos atuais, devido a maiores miniaturizações (Nikolayev et al., Physical Review Letters, artigo a ser publicado; maiores informações neste site )

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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.


31 outubro 2006

A ciência de fazer arte e a arte de fazer ciência


A arte é uma questão de inspiração e habilidade nata, enquanto a ciência é uma questão de observar os fatos, fazer medições e extrair dessas observações leis genéricas, que possam ser comprovadas por futuras experiências.

Mas será só isso, mesmo? O quanto de ciência contém a produção artística? E o quanto de arte tem a produção científica?

As relações matemáticas nas artes plásticas são bem conhecidas, assim como na música. Mas quanta ciência haveria em um romance, por exemplo?

Por outro lado, o quanto a inspiração tem a ver com o trabalho científico?

É curioso observar que as grandes obras literárias - por exemplo - contém uma grande parcela que se pode identificar como "ciência". Os equilíbrios e as dissonâncias, o emprego da lógica (principalmente para levar o leitor a um clímax surpreendente) e a forma de abordagem do tema, para a obtenção do efeito desejado: prender a atenção do leitor e transmitir a mensagem pretendida. É isso que diferencia uma grande obra literária, uma bela poesia, uma narrativa bem feita, da grande maioria das obras literárias que poderiam muito bem nem terem sido paridas.

Sempre se pode argumentar que grandes obras artísticas são produzidas por pessoas com pouco ou nenhum conhecimento científico. Concedo... O que não significa que a ciência não esteja lá: apenas o autor não tem a noção consciente disso. A melhor prova disso foi dada por Louis Armstrong - o genial trompetista - que respondeu a uma pergunta sobre como improvisar sobre um tema musical: "cara, se você tem que perguntar, nunca vai entender". Qualquer um é capaz de improvisar sobre um tema musical, mas só aqueles que sabem como fazê-lo, vão obter resultados que provoquem admiração. Ciência? Em minha opinião, sim.

E o trabalho científico? Em sua maior parte a produção de dados científicos se assemelha àquelas obras literárias a que me referi acima: poderiam muito bem jamais terem sido feitas... É só verificar os anais do "Prêmio IgNobel" para ver quanto do que passa por trabalho científico nada acrescenta à ciência.

Mas toda e qualquer descoberta inovadora tem um "que" de inspiração. Algo que vai além da mera observação dos fatos e seu registro. Aquele momento em que o cientista para de observar o universo com os olhos do cotidiano e tem seu "momento de artista": a inspiração de raciocinar "e se - em lugar de fazer como sempre - tentarmos uma abordagem diferente?"

Da mesma forma com que o escultor vê no bloco de pedra a estátua e trata de retirar os pedaços que sobram, o cientista busca o oculto na aparência do cotidiano. De igual modo ao poeta que alinhava palavras - gastas na repetição coloquial diária - e delas extrai efeitos comoventes, o cientista associa fatos conhecidos e deles extrai novas linhas de raciocínio que abrem novas fronteiras no conhecimento.

Em resumo: sem o fator "criatividade", tanto a arte como a ciência já teriam desaparecido. A arte se resumiria a uma contínua repetição de fórmulas consagradas e a ciência a um "saber enciclopédico", encerrado nas páginas amareladas do já conhecido.

Por isso, eu - que não sou artista, nem cientista - afirmo que, sem sombra de dúvida, existe uma ciência para fazer (boa) arte, assim como uma arte para fazer (boa) ciência.

(Por favor, qualquer comentário deve ser postado aqui)

29 outubro 2006

Physics News Update nº 798

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 798, de 25 de outubro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi

A TABELA PERIÓDICA DE BÁRIONS tem sido recentemente suprida de vários novos elementos peso-pesado. Tal como a adição dos dois novos elementos (116 e 118) à tabela periódica da química, os novos membros da tabela periódica de bárions são instáveis e efêmeros, mas a observação de sua existência serve para expandir nossa compreensão da matéria no universo. Os novos bárions, os mais maciços até agora, com massas em torno de 5,8 GeV foram extraídos de trilhões de colisões de próton/antipróton, realizadas em uma energia de 2 TeV no Fermilab. De acrodo com a "caixa de ferramentas" do Modelo Padrão, toda a matéria é montada a partir de uma família de seis léptons e seis quarks. Entre os léptons, apenas o elétron conta para os átomos comuns e, entre os quarks, somente os quarks "up" (u) e "down" (d) servem para preencher prótons e nêutrons. Assim é que o próton é uma troika de quarks u-u-d, enquanto o nêutron é uma formação d-d-u. Mas se pode imaginar outros bárions (partículas constituídas por três quarks) feitas de diferentes combinações de quarks, ou com diferentes valores de spin (o próton e o nêutron têm, ambos, um valor nominal de spin de 1/2). Embora possam ser produzidas artificialmente em colisões de partículas, bárions contendo outros quarks – strange (s), charm (c), bottom (b) ou top (t) – são instáveis e decaem rapidamente. Ainda assim, para entender a força forte que governa a matéria nuclear, os físicos se esforçam para criar e medir todos esses candidatos a bárion. (Para uma figura da hierarquia dos bárions veja http://www.aip.org/png/2006/270.htm)
Até agora, só havia um bárion bem estabelecido contendo o quark bottom, o chamado Lambda-b. A priemeira evidência de sua existência foi relatada pelo CERN e o Fermilab, ná década de 1990, com base em um punhado de eventos. Agora a colaboração CDF no Fermilab está reividicando a descoberta de dois tipos de bárion, cada um com base em cerca de 100 eventos. Atualmente existem quatro novos dos assim chamados bárions Sigma-b: dois bárions com carga positiva, com uma combinação u-u-b (um com spin 1/2 e outro com spin 3/2), o primeiro dos quais constitui uma espécie próton-bottom; e dois bárions com carga negativa com uma combinação d-d-b (com spins respectivos 1/2 e 3/2). Em todos os casos, os Sigma decaem quase que imediatamente em uma partícula Lambda-b (com uma combinação de quarks u-d-b), mais um píon. No detector, o Lambda tipicamente voa por 100 mícrons antes de decair em um Lambda-c (um bárion Lambda com um quark c no lugar de um b), que rapidamente decai em um próton comum. Existirão dados suficientes para a reivindicação da "descoberta" dessas partículas? Os novos resultados foram anunciados em uma recente apresentação no Fermilab por Petar Maksimovic, da Universidade Johns Hopkins. Jacobo Konisberg, da Universidade da Flórida, o co-porta voz do grupo CDF diz que as probabilidades estatísticas contra a real existência das partículas Sigma-b estão a nível de umas poucas partes em 1.019.

SUPERFLUIDO DE FÉRMIONS EM UMA GRADE ÓPTICA. Neste verão de 2006, enquanto a Europa e a América do Norte foram atingidas por recordes de altas temperaturas, o laboratório Wolfgang Ketterle em Cambridge, Massachussets, continuou a explorar a matéria a recordes de temperaturas baixas. Em três novas publicações – na Nature, Science e na Physical Review Letters – Ketterle e seus colegas do MIT relatam várias novas formas de comportamento quântico em uma área de fronteira entre física atômica e física de matéria condensada. As amostras usadas são gases atômicos diluídos (dois deles com átomos de férmions e um com átomos de bósons), mas as propriedades estudadas – coisas como condutividade e fluxo de fluido – são mais típicos de de liquidos e sólidos. Aqui estão três novos resultados:
1. A primeira observação direta da separação das fases entre um fluido e um superfluido. O grupo do MIT havia anteirormente obtido prova visual, na forma de imagens de vórtices, que os átomos de Lítio-6 se emparelharam e se condensaram em um superfluido ( PNU nº 734, 1ª matéria ). Na medida em que os férmions (partículas cujo spin total tem um valor fracionário), os átomos de Li-6 obedecem ao princípio de exclusão de Pauli, que impede que átomos fermiônicos ocupem um mesmo estado quântico – tal como os átomos bosônicos (cujo spin é inteiro) formam um Condensado Bose-Einstein (BEC). Por outro lado, os átomos de Li-6 podem ser manipulados com campos magnéticos externos para interagir de várias maneiras. Emparelhadas, elas podem, tal como bósons, continuar e formar um estágio condensado superfluido. Em um trabalho posteiror, os físicos do MIT foram capazes de obter um superfluido de Li-6 no qual havia um desbalanceamento na população de átomos com spins orientados de maneira oposta. Isto permitiu que o gás atômico existisse parcialmente como um superfluido e parcialmente como um fluido normal. No novo trabalho, essa separação entre as fases fluida e superfluida foi registrada (Shin et al., Physical Review Letters, 21 de julho de 2006; ver o site do MIT, com figuras em ( http://web.mit.edu/newsoffice/2006/superfluidity.html ); ver também Nature, 6 de julho de 2006). Ketterle acredita que esta é a primeira vez se registra a imagem de um material quântico-superfluido (e.g, um superfluido ou um supercondutor), junto com a fase normal. Neste caso a fase superfluida é vista no interior de um casulo da fase normal.
2. Primeira observação das Células Isolantes de Mott. Um isolante de Mott (de Neville Mott) é um tipo de condutor frustrado; muito embora no material devesse haver espaços em uma grade para que cargas extra pudessem penetrar, as interações fortes entre elétrons restringem a condutividade, tornando o material um isolante, embora devesse ser um condutor (ver PNU nº 645, matéria 2 ). No trabalho do MIT, as partículas em movimento não são elétrons, mas átomos neutros (átomos de Rubídio em um Condensado Bose-Einstein) e a grade subjacente não é uma matriz de átomos, mas uma grade óptica – um tipo de "sólido difuso" artificial onde feixes de laser aprisionam um ou mais átomos nos interstícios de um feixe de luzes entrcruzadas. Pelo cuidadoso ajuste dos campos magnéticos externos, se obtém uma estrutura tal como uma boneca russa do tipo Matrioska: camadas isolantes de Mott, uma dentro da outra, são separadas por camadas de superfluido. Esta estrutura foi deduzida a partir de uma cuidadosa aplicação da tecnologia de espectroscpia usada em relógios atômicos (travando um transmissor de microondas na capacidade receptiva absorvente de átomos super-resfriados). Ketterle acredita que vapores Mott/BEC, podem, por sua vez, tornar os relógios atômicos mais precisos. (Campbell et al., Science, 4 de agosto de 2006.) O grupo de Immanuel Bloch em Mainz poderá estar publicando, também, novos resultados nesta área.
3. O primeiro superfluido fermiônico observado em uma grade óptica. Isto representa a primeira vez que que partículas fermiônicas emparelhadas, constituindo um fluido quântico, foram nominalmente acomodadas dentro de uma configuração de forças semelhantes a um cristal. Isto é um grande passo em direção a grandes metas de pesquisa com átomos fermiônicos super-resfriados, especialmente a capacidade de criar um superfluido ou supercondutor cristalino, no qual os parâmetros de interação podem ser ajustados à vontade. Neste caso, o indício para a coerência quântica dos átomos, residentes dentro da grade óptica, é indireta e consiste em um padrão de interferência que surge quando os átomos são libertados do emparelhamento, um evento controlado a partir de um magneto externo (Chin et al., Nature, 26 de outubro de 2006.)
Para um assunto que se move rápido como o estudo de átomos utra-resfriados capturados, existem vários outros resultados relacionados. Por exemplo, um grupo Harvard-Gerorge Mason-NIST (que inclui Charles Clark do NIST) também obteve algumas novas perscpectivas sobre isoladores de Mott em gases quânticos; ( ver resumo aqui. Randy Hulet e seu grupo na Universidade Rice também estão perto de obter novos resultados em populações de spins desbalanceados (a serem publicados na Physical Review Letters, versão pré-publicação aqui) bem como para investigações de emparelhamento em suprefluidos (a serem publicadas no Journal of Low Temperature Physics; (versão pré-publicação aqui ).


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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.


18 outubro 2006

Physics News Update n° 797

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 797, de 16 de outubro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update

DESCOBERTOS OS ELEMENTOS 116 E 118. No Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear em Dubna, Russia, físicos (inclusive colaboradores do Laboratório Nacional Lawrencw Livermore, nos EUA) enviaram um feixe de íons de Cálcio-48 sobre um alvo de átomos de Califórnio-249, para criar um punhado de átomos do elemento 118. Os núcleos desses átomos têm um uma massa atômica total de 294 unidades. De fato, apenas três desses átomos, os mais pesados já produzidos em uma experiência controlada, foram observados. Após enviar 2 x 1019 projéteis de cálcio sobre o alvo, um átomo do elemento 118 foi descoberto, no ano de 2002, e mais dois átomos em 2005. Os pesquisadores retiveram a publicação após observar o primeiro espécime, a fim de observar mais eventos. De acordo com o físico de Livermore. Ken Moody, em uma conferência para a imprensa em Livermore, hoje, os três eventos foram bem estudados e a probabilidade de um êrro estatísitico no trabalho são menores do que 1 em 10.000. A cautela é natural no pensamento de qualquer um que venha anunciar um novo elemento; indícios de um elemento 118 foram apresentadosm anteriormente, por uma equipe do Laboratório LBL ( Physics News Update nº 432, 1ª matéria), mas a reivindicação foi, posteriormente retirada (Physics News Update nº 550, 1ª matéria), quando se descobriu que alguns dados tinham sido falsificados.
Ao procurar entre 1019 eventos de colisões, como se pode afirmar que se descobriu um novo elemento? Por causa da clara e ímpar seqüência da descarga de partículas alfa, pacotes nucleares constituidos de dois prótons e dois nêutrons. Neste caso, os núcleos do elemento 118 decaem para o elemento 116 (ele próprio observado pela primiera vez), e daí para o elemento 114, e deste para o elemento 112, pela emissão de partículas alfa detectáveis. O núcleo do elemento 112, subseqüentemente, se fissiona em partículas filhas razoavelmente semelhantes. A vida média observada para as três amostras do elemento 118 foi de cerca de um milissegundo, o que não é suficiente para realizar qualquer tipo de testes químicos (seria necessário um tempo de uma hora para isso). O elemento 118 fica logo abaixo do Radônio na Tabela Periódica e, portanto, é um tipo de gás nobre. A equipe Dubna-Livermore já havia anunciado, anteriormente, a descoberta dos elementos 113 e 115 (Physics News Update nº 672, 1ª matéria) e espera, futuramente, produzir o elemento 120, por meio do esmagamento de um feixe de átomos de Ferro em um alvo de Plutônio. Para poduzir núcleos mais pesados do que isso, seria necessário um feixe de núcleos radiativos ricos em nêutrons; a proposta para construir um acelerador nos EUA para fazer exatamente isso foi frustrada. (Oganessian et al., Physical Review C, outubro de 2006; ver o press release do Livermore em www.llnl.gov)

UMA CÃMERA DIGITAL DE UM SÓ PIXEL, acreditam os cientistas da Universidade Rice, reduzirá o consumo de energia e espaço de armazenagem, sem sacrificar a resolução espacial. Esta nova abordagem visa confrontar um dos dilemas básicos das imagens digitais, mais exatamente o grande fator de desperdício. Considere-se que uma câmera de mega-pixels, quando se tira uma imagem, captura e momentaneamente armazena um milhão de números (os níveis de luminosidade dos pixels). Nenhuma câmera pode armazenar tantas informações para centenas de imagens, de forma que acontece uma imediata compressão de dados logo dentro da câmera. Um pequeno microprocessador realiza uma Trasnformada de Fourrier; ou seja, converte uma imagem digital em uma soma ponderada de várias ondas senoidais. Em lugar de um milhão de números, a imagem pode ser, então, comprimida até algo tal como 10.000 números, correspondentes aos coeficientes mais importantes da transformação matemática. Estes são os números realmente retidos para o posterior processamento em imagens. A câmera Rice econmiza espaço e energia eliminando o primeiro passo. Ela se livra de milhões de pixels. Em vez disso, ela vai logo para uma versão transformada (cerca de 10.000 números, no lugar de um milhão), observando a cena prismaticamente com um único pixel. Não, a luz do objeto não passa através de um rpisma, mas é observada de cerca de 10.000 maneiras diferentes. A luz, em uma rápida sucessão de "olhadelas" é refletida pela miríade de facetas individualmente direcionadas de um dispositivo de micro-espelhos digital, ou DMD (ver página "Digital Micromirror Device da WikPedia, em inglês). Os espelhos de um DMD (do tamanho de um mícron ou quase isto), não capturam uma imagem de um objeto ou gravam dados, porém meramente dirigem a luz; eles podem ser angulados individualmente, de forma tal que a luz atinja ou não um foto detector, dependendo se a luz representa um 1 ou 0 no momento. A idéia principal é que o DMD aja como uma espécie de computador óptico analógico. Cada vez que o pixel "vê" o objeto, um diferente conjunto de orientações é imposto ao dispositivo de micro-espelhos. E, em uma interessante mudança, a câmera Rice emprega orientações aleatórias. Parecendo o não-significativo borrão de casas brancas e negras de um quadro de palavras-cruzadas, a superfície do DMD é refletivo aqui e escuro ali; alguns espelhos vão fielmente refletir a luz do objeto para o pixel, enquanto outros, com efeito, parecerão negros. Então o objeto é visualizado, novamente, com um padrão diferente de disposição dos micro-espelhos; novamente, o pixel vai registrar um nível de luminosidade geral. O processo se repete por cerca de 10.000 vezes. Finalmente, em um computador off-line os diferentes níveis de luminosidade do pixel, juntamente com os padrões de disposição dos micro-espelhos, são processados, usando-se um novo algorítimo, para reconstruir uma imagem nítida. Não é exatamente a mesma coisa que o processo de captura de imagens usado em cristalografia com raios-X ou CAT scans (que também convertem micropontos de imagens em imagens) mas um novo tipo de captura de imagem chamado de "sensoreamento compressivo", que tem apenas dois anos de idade.
Em resumo, a aquisição de dados de imagem é reduzida em muitas vezes (economizando em armazenagem da dados), somente um pixel é necessário o que libera um espaço valioso no detector primário) e a parte "braçal" do processo pode ser despejada para um computador remoto, em lugar de um chip no interior da câmera, reduzindo, assim, grandemente o consumo de energia e aumentando a duração das baterias. Os pesquisadores da Rice Richard Baraniuk e Kevin Kelly dizem que ua virtude adicional da câmera é que, com somente um pixel, o detector (um foto-diodo) pode ter as propriedades que se quiser. Ele pode até acomodar comprimentos de onda correntemente indisponíveis para fotografias digitais, tais como raios-X, ondas de TeraHertz, até Radar. Um protótipo funcional da câmera foi construído. Uma das principais tarefas é reduzir o tempo para gravar uma imagem; o preço para comprimir espaço, pixels e energia é espalhar tudo em tempo, uma vez que o pixel cíclope deve "piscar" 10.000 ou mais vezes para capturar a imagem. Como diz Baraniuk, a forma de fotografia da Rice é multilexada pelo tempo. Os resultados da Rice foram relatados, na última semana, no Encontro Fronteiras na Óptica da Sociedade Americana de Óptica, realizado em Rochester (www.osa.org/meetings/annual/) (Para uma figura do dispositivo e o resultado das imagens, ver a página http://dsp.rice.edu/cscamera e a publicação da pesquisa em http://www.dsp.ece.rice.edu/cs/cscam-SPIEJan06.pdf )


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