PHYSICS NEWS UPDATE
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 785, de 17 de julho de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
UM NOVO MAGNETÔMETRO DE BEC representa a primeira aplicação de Concentrados de Bose-Einstein (Bose Einstein condensates = BEC) fora dos domínios da física atômica. Físicos da Universidade de Heidelberg usaram um BEC unidimensional como sonda sensistiva dos campos magnéticos emanados de uma amostra próxima. A sensibilidade aos campos assim obtida ficou na casa dos campos magnéticos de intensidade de nanotesla (equivalente a uma escala de energia de cerca de 10-14 eV) com uma resolução espacial de somente 3 mícrons. Alguns processos (tais como varreduras com microscópios de sondagem hall) podem obter resoluções espaciais ainda maiores e alguns processos (tais como dispositivos supercondutores de interferência quântica {Superconducting Quantum Interference Devices – SQUIDs) podem conseguir uma maior sensibilidade magnética, mas, para esta faixa, o dispositivo de Heildelberg tem uma região de sensitividade vs. resolução toda própria. Joerg Schmiedmayer e seus colegas são pioneiros nos progressos da jovem ciência da óptica atômica integrada (ver www.aip.org/pnu/2000/split/516-1.html ), que busca guiar átomos em torno de microscópios e explorá-los para futuras aplicações, de maneira muito sememlhante ao modo como a eletrônica manipula os elétons em circuitos integrados e a fotônica usa os fótons em estruturas optrônicas. Para ver como um BEC mede o potencial eletromagnético acima de uma superfície, considere o potencial como uma paisagem, coberta de picos e vales. Se alagássemos toda a paisagem com água, criaríamos uma superfície equipotencial na superfície. Para identificar toda a topografia submersa, poderíamos medir a quantidade total de água abaixo da superfície em qualquer ponto. Isto é o que fazem os pesquisadores de Heidelberg. Ao longo da amosta, onde o potencial é profundo (ou seja, onde os campos são particularmente fortes), mais átomos do BEC se acumulam. Dessa form, a densidade dos átomos no BEC (que pode ser medida vendo-se quanta luz de uma sonda laser é absorvida nos pontos ao longo do BEC – ver figura em http://www.aip.org/png/2006/261.htm ) pode ser convertida em um mapa dos campos na superfície da amostra. De acordo com Schmiedmayer, a sensitividade deste processo já é tão grande que fica limitada, de certo modo, pelo "ruído de disparo atômico", o equivalente atômico do "ruído de disparo", o ruído encontrado na medição de correntes fracas, por causa das flutuações no número de elétrons que passam por um determinado ponto em um circuito, ou na medição dos níveis de luminosidade em um determinado ponto de uma fibra óptica, por causa da variação do número de fótons que passa por um determinado ponto. No caso do BEC, as medições dos campos seriam menos influenciadas por este ruído de disparo atômico, se fosse possível carregar mais átomos no BEC, que fica em uma pequena armadilha atômica, apenas a alguns mícrons da superfície em estudo, enquanto se mantivesse simultaneamente o potencial químico constante. A sensibilidade de nT e a resolução espacial micrométrica do sensor podem torná-lo útil para descobrir novos fenômenos de dísica de estado sólido e de superfícies. (Wildermuth et al., Applied Physics Letters, publicado online em 27 de junho de 2006; website do laboratório em www.atomchip.org )
MÚSICA DAS DUNAS (DUNE TUNES). Há séculos que os viajantes pelo mundo conhecem dunas de areia que emitem sons baixos, algumas vezes de grande qualidade tonal. No século XII, Marco Polo ouviu areias cantantes na China e Charles Darwin descreveu os claros sons oriundos de um depósito de areias de encontro a uma montanha no Chile. Agora, uma equipe de cientistas provou ser falsa a antiga crença de que o som era proveniente de vibrações das dunas como um todo, e provaram, através de estudos de campo e experiências controladas em laboratório, que os sons vêm de movimentos sincronizados de grãos em avalanches de determinado tamanho. Pequenas avalanches não produzem quaisquer sons detectáveis, enquanto grandes avalanches porduzem sons em um monte de freqüências (produzindo um ruído cacofônico). Porém, deslizamentos de areia do tamanho e velocidade adequados resultam em sons de uma freqüência pura, com apenas as oscilações sonoras suficientes para dar "colorido" ao som, como se as dunas fossem instrumentos musicais. Neste caso, porém, o ajuste não é devido a qualquer influência externa, mas a críticas tendências de auto-organização da própria duna. Os pesquisadores, desta forma, excluiram diversas explicações "musicais". Por exemplo, o som das dunas não vem do atrito de blocos de areia contra o corpo principal da duna (tal como o som de um violino é produzido pelo atrito do arco sobre uma corda presa ao corpo do violino). Nem a música das dunas surge de um efeito de ressonância (da mesma forma que o ar ressoando no interior de uma flauta produz um tom puro), uma vez que se observou que o volume do som das dunas pode ser gravado em vários locais em torno da duna. Em vez disso, o som das areias vem do movimento do deslizamento livre, sincronizado, de areia grossa e seca, o que produz um som de freqüência mais baixa. Os cientistas – da Universidade de Paris (França), Harvard (EUA), Laboratório CNRS em Paris e a Inversidade Ibn Zohor (Marrocos) – estabeleceram um website onde se pode ouvir os sons de diferentes dunas na China, Oman, Marrocos e Chile.
( http://www.lps.ens.fr/~douady/SongofDunesIndex.html ) . (Douady et al., Physical Review Letters, artigo em fase de publicação)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 785, de 17 de julho de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
UM NOVO MAGNETÔMETRO DE BEC representa a primeira aplicação de Concentrados de Bose-Einstein (Bose Einstein condensates = BEC) fora dos domínios da física atômica. Físicos da Universidade de Heidelberg usaram um BEC unidimensional como sonda sensistiva dos campos magnéticos emanados de uma amostra próxima. A sensibilidade aos campos assim obtida ficou na casa dos campos magnéticos de intensidade de nanotesla (equivalente a uma escala de energia de cerca de 10-14 eV) com uma resolução espacial de somente 3 mícrons. Alguns processos (tais como varreduras com microscópios de sondagem hall) podem obter resoluções espaciais ainda maiores e alguns processos (tais como dispositivos supercondutores de interferência quântica {Superconducting Quantum Interference Devices – SQUIDs) podem conseguir uma maior sensibilidade magnética, mas, para esta faixa, o dispositivo de Heildelberg tem uma região de sensitividade vs. resolução toda própria. Joerg Schmiedmayer e seus colegas são pioneiros nos progressos da jovem ciência da óptica atômica integrada (ver www.aip.org/pnu/2000/split/516-1.html ), que busca guiar átomos em torno de microscópios e explorá-los para futuras aplicações, de maneira muito sememlhante ao modo como a eletrônica manipula os elétons em circuitos integrados e a fotônica usa os fótons em estruturas optrônicas. Para ver como um BEC mede o potencial eletromagnético acima de uma superfície, considere o potencial como uma paisagem, coberta de picos e vales. Se alagássemos toda a paisagem com água, criaríamos uma superfície equipotencial na superfície. Para identificar toda a topografia submersa, poderíamos medir a quantidade total de água abaixo da superfície em qualquer ponto. Isto é o que fazem os pesquisadores de Heidelberg. Ao longo da amosta, onde o potencial é profundo (ou seja, onde os campos são particularmente fortes), mais átomos do BEC se acumulam. Dessa form, a densidade dos átomos no BEC (que pode ser medida vendo-se quanta luz de uma sonda laser é absorvida nos pontos ao longo do BEC – ver figura em http://www.aip.org/png/2006/261.htm ) pode ser convertida em um mapa dos campos na superfície da amostra. De acordo com Schmiedmayer, a sensitividade deste processo já é tão grande que fica limitada, de certo modo, pelo "ruído de disparo atômico", o equivalente atômico do "ruído de disparo", o ruído encontrado na medição de correntes fracas, por causa das flutuações no número de elétrons que passam por um determinado ponto em um circuito, ou na medição dos níveis de luminosidade em um determinado ponto de uma fibra óptica, por causa da variação do número de fótons que passa por um determinado ponto. No caso do BEC, as medições dos campos seriam menos influenciadas por este ruído de disparo atômico, se fosse possível carregar mais átomos no BEC, que fica em uma pequena armadilha atômica, apenas a alguns mícrons da superfície em estudo, enquanto se mantivesse simultaneamente o potencial químico constante. A sensibilidade de nT e a resolução espacial micrométrica do sensor podem torná-lo útil para descobrir novos fenômenos de dísica de estado sólido e de superfícies. (Wildermuth et al., Applied Physics Letters, publicado online em 27 de junho de 2006; website do laboratório em www.atomchip.org )
MÚSICA DAS DUNAS (DUNE TUNES). Há séculos que os viajantes pelo mundo conhecem dunas de areia que emitem sons baixos, algumas vezes de grande qualidade tonal. No século XII, Marco Polo ouviu areias cantantes na China e Charles Darwin descreveu os claros sons oriundos de um depósito de areias de encontro a uma montanha no Chile. Agora, uma equipe de cientistas provou ser falsa a antiga crença de que o som era proveniente de vibrações das dunas como um todo, e provaram, através de estudos de campo e experiências controladas em laboratório, que os sons vêm de movimentos sincronizados de grãos em avalanches de determinado tamanho. Pequenas avalanches não produzem quaisquer sons detectáveis, enquanto grandes avalanches porduzem sons em um monte de freqüências (produzindo um ruído cacofônico). Porém, deslizamentos de areia do tamanho e velocidade adequados resultam em sons de uma freqüência pura, com apenas as oscilações sonoras suficientes para dar "colorido" ao som, como se as dunas fossem instrumentos musicais. Neste caso, porém, o ajuste não é devido a qualquer influência externa, mas a críticas tendências de auto-organização da própria duna. Os pesquisadores, desta forma, excluiram diversas explicações "musicais". Por exemplo, o som das dunas não vem do atrito de blocos de areia contra o corpo principal da duna (tal como o som de um violino é produzido pelo atrito do arco sobre uma corda presa ao corpo do violino). Nem a música das dunas surge de um efeito de ressonância (da mesma forma que o ar ressoando no interior de uma flauta produz um tom puro), uma vez que se observou que o volume do som das dunas pode ser gravado em vários locais em torno da duna. Em vez disso, o som das areias vem do movimento do deslizamento livre, sincronizado, de areia grossa e seca, o que produz um som de freqüência mais baixa. Os cientistas – da Universidade de Paris (França), Harvard (EUA), Laboratório CNRS em Paris e a Inversidade Ibn Zohor (Marrocos) – estabeleceram um website onde se pode ouvir os sons de diferentes dunas na China, Oman, Marrocos e Chile.
( http://www.lps.ens.fr/~douady/SongofDunesIndex.html ) . (Douady et al., Physical Review Letters, artigo em fase de publicação)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
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