Physics News Update n° 784

PHYSICS NEWS UPDATE
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 784, de 7 de julho de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update

OXIGÊNIO VERMELHO. Um novo algorítimo de cristalografia evolucionária prediz a estrutura de cristais em condições de extremas pressão e temperatura, com base somente na composição química. Um desses cristais seria uma forma de oxigênio vermelho. Predizer estruturas de cristais é difícil, mesmo para sólidos simples, em parte por causa da tarefa de escolher dentro do astronômico número de maneiras possíveis que dados átomos pode compor uma unidade celular básica repetível. Artem Oganov, um cientista no ETH de Zurique, e Colin W. Glass, um estudante de PhD, abordam o porblema combinando cálculos de estrutura eletrônica e um algorítimo evolucional especialmente desenvolvido. Ao explorar as miríades de disposições atômicas, eles procedem de uma maneira passo-a-passo de otimização contínua, que evita as configurações de sucesso menos provável. Isto torna o algorítimo muito efeiciente e permite aos pesquisadores fazerem certas previsões específicas. Um exemplo é o Carbonato de Cálcio (CaCO₃) em pressões muito altas. A equipe de Oganov, pela primeira vez, previu duas novas estruturas estáveis para este mineral. Atualmente, ambas as estruturas foram confirmadas em experiências por colegas japoneses. Oganov e Glass também resolveram as estruturas cristalinas para o Oxigênio em altas pressões. O Oxigênio é único do ponto de vista químico. Sendo o único elemento molecular magnético conhecido, sob pressão ele perde seu magnetismo e se torna vermelho. A estrutura do Oxigênio vermelho, que permaneceu deconhecida por muito tempo, parece ter sido finalmente solucionada e revelou-se única; isto é, não acontece com qualquer outro elemento. A pressões ainda maiores, sabe-se que o Oxigênio fica preto e se torna supercondutor, o que acontece por causa do incremento nas interações entre as moléculas de O₂. Os pesquisadores do ETH também predizem uma nova fase estável do Enxôfre e diversas formas meta-estáveis do Carbono (Journal of Chemical Physics, 28 de junho de 2006; website do laboratório em http://olivine.ethz.ch/~artem/ ; ETH Laboratory of Crystallography, )

ONDAS DE LUZ E GRAVITACIONAIS ESPREMIDAS. Um processo comprovado para a redução do ruído em medições ópticas de alta precisão será, em breve, aplicado na busca por ondas gravitacionais. O meio mais provável para detctar essas ondas é a observação de seus efeitos sutís em espelhos suspensos, como o Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO). No LIGO, a luz laser é dividida em dois feixes que são refletidos várias vezes por espelhos suspensos nas extrremidades de dois longos tubos posicionados em ângulo reto. Os dois feixes são recombinados para formar um padrão de interferência. Este procedimento é ajustado de forma que um foto detector fica posicionado para um padrão nulo; ou seja, ele normalmente não vê fótons em sua direção. O plano é que uma onda gravitacional passante movimentaria muito ligeiramente os espelhos suspensos nos dois tubos (que são isolados dos tipos de vibração ordinários), o que, por sua vez, provocaria um distúrbio no padrão de interferência. Subitamente o foto detector registraria fótons, indicando uma onda gravitacional. Um problema com esse esquema é o "ruído de disparo", o grau de incerteza quântica que temos da quantidade de fótons existentes em um feixe laser em um determinado momento qualquer. Flutuações no número de fótons poderiam disparar uma falsa leitura positiva. Os físicos no Instituto Max Plank (Hannover) e a Universidade de Hannover esperam poder reduzir o ruído quântico inerente a essa abordagem interferométrica, espremendo a luz. A luz espremida é produzida quando o ruído quântico em uma ou outra das variáveis complementares que descrevem um feixe de luz (tais como fase e amplitude) é grandemente reduzida, às expensas da outra, enviando-se a luz através de (uma série de) cristais ópticos especiais. O uso de luz espremida reduz o ruído quântico em vários aparatos optrônicos. Usualmente, a abordagem por meio de luz espremida é aplicada nas freqüências da faixa de megahertz, mas os pesquisadores de Hannover, pela primeira vez, fizeram a coisa funcionar nas freqüências de detecção pertinentes ao LIGO, inclusive freqüências abaixo de cem hertz, a freqüência esperada para as ondas gravitacionais oriundas de algum buraco negro distante coalescente no universo. De acordo com Henning VahlbruchVahlbruch um sistema de controle com luz espremida ajudaria a reduzir o ruído e aumentar a sensibilidade dos detectores de ondas gravitacionais. (Valbruch et al., Physical Review Letters, 7 de julho de 2006; website em http://www.geo600.uni-hannover.de/~schnabel/ )

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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.