04 janeiro 2007

Physcis News Update nº 807

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 807, de 29 de dezembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

SENSOREAMENTO DIRETO DE FORÇAS AO NÍVEL DE PICONEWTON. A medição de massas pode ser realizada ao nível de 10-21 grama (zeptograma) (ver PNU nº 725, matéria 1) e a força até o nível de 10-18 Newton (attonewton) (Arlett et al., em Nano Letters, 2006). Porém, para diversas medições no mundo da biologia das células, isto é sensibilidade demais. As forças nesse reino são tipicamente da ordem do piconewton (1 pN = 10-12 Newton). Os exemplos incluem a força aplicada pela proteína motora molecular Cinesina para o transporte de vesículas (6 pN), a força para "desempacotar" uma molécula de DNA a temperatura ambiente (9 a 20 pN), ou a força para rasgar uma molécula de DNA, puxando-a pelas extremidades (65 pN). Os biofísicos precisam de um sensor de forças economicamente viável que funcione com confiabilidade dentro d'água, no nível de pN. Steven Koch e seus colegas no Sandia National Labs estão quase no ponto de fornecer um tal sensor. O núcleo do dispositivo é uma mola de um milímetro de comprimento, mas com apenas um mícron de espessura, e é fabricada por um processo comum de micro-usinagem de polisilicones. A mola funciona de acordo com a clásica experiência de Robert Hooke no século XVII: a força exercida sobre a mola é igual à compressão ou extensão da mola, multiplicada pela constante elástica da mola, que, no caso, é de cerca de 1 piconewton por nanômetro. A mola, montada sobre um substrato, pode ser usada de diversas maneiras: ela pode ser engatada para se mover com o puxão ou empurrão de uma amostra biológica, ou pode ser tornada sensível a campos magnéticos e, assim, fucionar como um sensor de campos. O deslocamento da mola é, correntemente, observado por uma câmera de vídeo com uma precisão de 2 nm, mas são possíveis outros processos mais rápidos e precisos. Koch (atualmente na Universidade do Novo Mexico) diz que as aplicações mais prováveis do novo sensor serão medições de forças do tipo das microsferas magnéticas usadas em experiências de uma única bio-molécula e para calibrar os eletromagnetos usados para enviar microsferas para realizarem coisas tais como esticar, torcer, ou "desempacotar" DNA. Ele também visualiza medições diretas de forças mecânicas, em combinação com outros dispositivos de sistemas micro-eletromecânicos (MEMS = microelectromechanical systems), em experiências de biofísica, onde pinças ópticas (que usam feixes de laser para manipular as microsferas ligadas às moléculas) não podem ser usadas. O sensor do Sandia pode ser adaptado para aplicar uma tensão ajustável a moléculas isoladas de DNA, a fim de estudar as ligações entre as proteínas ou processos enzimáticos. (Koch, Thayer, Corwin, de Boer., Applied Physics Letters, 23 de outubro de 2006)

NOVOS ESTADOS NUCLEARES "ESQUISITOS". Alguns físicos nucleares procuram criar novos elementos fundindo dois núcleos e esperando que o corpo amalgamado se mantenha junto, pelo menos por algum tempo. Outros pesquisadores exploram o mundo nuclear criando novos estados de spin. Um núcleo que gire rapidamente não está "excitado" no sentido usual de ter um monte de energia interna, mas, não obstante, permite que os prótons e nêutrons constituíntes se arranjem em novas configurações. Este universo de alto giro é alcançado pelo entrechoque não central de dois núcleos [nota do tradutor: algo como um choque "de raspão"] . Em um novo trabalho experimental no Laboratório Lawrence Berkeley na Califórnia, núcleos de Érbio-158 foram postos a girar muito rapidamente e, então, cuidadosamente observados, enquanto desaceleravam, descarregando fótons de alta energia. Esses Raios Gama, cada qual carregando consigo duas unidades de momento angular (cada unidade é igual a 2Π vezes a Constante de Planck), são observados no detector de Gamasfera que circunda o local da colisão; o número de raios Gama fornece a informação acerca do spin nuclear. Assim, por exemplo, um núcleo girado a um nível de 40 unidades, emitiria cerca de 20 Gamas, enquanto "voltasse à calma"; outras formas de relaxamento radiativo nuclear – ejetar elétrons ou partículas Alfa – levam muito tempo para ocorrer. Os teóricos acreditam que, acima de um valor de spin de cerca de 46, todo o núcleo de Er-158 não pode ser posto a girar mais rápido, sem que haja um drástico rearranjamento de todo o estado do núcleo. [Nota do tradutor: existem, em inglês, duas palavras diferentes que são traduzidas por "núcleo": "nucleus", que seria mais exatamente um núcleo atômico; e "core" que é um elemento central, como, por exemplo, o núcleo do planeta Terra. Eu indiquei com a palavra "core" essa segunda acepção de "núcleo", em português] Em seu lugar, um núcleo ("core") esférico de partículas nucleares (que constituem um núcleo de Gadolínio-146) para de girar, enquanto uma frota de 12 partículas de "valência" (nêutrons e prótons) orbitam o núcleo ("core") em valores de spin ainda maiores (ver a progressão dos estados de spin nesta figura). Eddie Paul, da Universidade de Liverpool e seus colegas conseguiram descobrir novos caminhos para um regime de spin mais alto, observando o padrão de raios Gama emitidos. Eles encontraram indícios de que os núcleos ("cores") observados nas experiências anteriores pode, ocasionalmente, se fragmentar um pouco, permitindo que a rotação coletiva de todos os núcleons seja retomada, o que permite que o spin total do núcleo atinja valores mais altos. O valor mais alto observado desta maneira foi de 65 unidades de spin. Os pesquisadores esperam explorar valores de spin ainda mais altos, talvez tão altos que o núcleo se aproxime o limite de fissão. Neste ponto, o núcleo não se desexcita mais perdendo raios Gama, mas por fissão – ou seja, se desfazendo em grandes fragmentos nucleares. (Paul et al., Physical Review Letters, artigo a ser publcado)



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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.


Physics News Update nº 806

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 806, de 20 de dezembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

LASER DE ÁTOMOS GUIADOS. Uma nuvem de átomos destilados na forma de um Condensado de Bose-Einstein (BEC) age como uma coisa única e coerente. Além disso, o BEC age como uma onda. Ele pode ser, e já foi, extraído da estrutura da armadilha onde o Condensado é feito e deixado se propagar, tal como um feixe de laser, exceto pelo fato de que as ondas, neste caso, são compostas por átomos, não por radiação eletromagnética. Nos lasers de átomos anteriormente obtidos, os átomos, sujeitos à força da gravidade, aceleravam; isto tinha como efeito a diminuição do comprimento de onda das ondas de átomos. Agora, pela primeira vez, físicos do Grupo de Alain Aspect da Escola de Pós-Graduação do Instituit d'Optique, em Palaiseau (Sul de Paris), foram capazes de extrair átomos de uma armadilha de BEC de uma forma quase-contínua, enquanto que, simultaneamente, os enviavam por uma guia óptica horizontal, com um nível de controle sem precedentes sobre a direção, intensidade e comprimento de onda, sendo este último mantido constante durante a propagação. William Guerin, um dos pesquisadores da equipe dirigida por Vincent Josse e Philippe Bouyer, diz que a vantagem desse feixe guiado de laser de átomos quase-contínuo, sobre os feixes guiados em pulsos anteriores (quando o BEC é extraído a uma), é sua velocidade de dispersão muito mais estreita. No laser de átomos de Palaiseau, os átomos são extraídos mediante a conversão de alguns deles de um estado magnético para um estado não-magnético. Quando isso acontece, os campos magnéticos de confinamento da armadilha não conseguem mais influir nos átomos e as ondas de átomos emergem com uma velocidade típica de 10nm/seg e uma velocidade de dispersão de poucos mícrons/seg, um fator 1.000 vezes mais preciso do que o funcionamento do laser de pulso (ver figura aqui). O laser de átomos no dispositivo de Paris é empurrado para a frente por um feixe de luz por um processo extremamente direcional e eficiente; nenhum átomo é perdido, durante a extração ou o transporte ao longo de uma guia de 1 nm. Este novo laser de átomos abre promissoras perspectivas para aplicações em interferometria atômica ou em estudos fundamentais sobre a propagação de ondas de matéria. (Guerin et al., Physical Review Letters, 17 de novembro de 2006)

PROPRIEDADES COM A QUALIDADE DE DIAMANTES. Muito do que conhecemos sobre como os materiais se comportam sob extremas pressões e temperaturas (milhôes de atmosferas e milhares de graus Kelvin), é aprendido pelo uso de células-bigorna de diamante. Nesses pequenos receptáculos, o material pode ser espremido entre as faces planas, duras e transparentes de dois diamantes de alta qualidade (como gemas). Porque o diamante é transparente para grande parte do espectro eletromagnético, vários tipos de radiação, tais como feixes de laser, ou luz emitida a partir de, ou ainda disperasado por, a amostra (uma luz que contém valiosas informações espectroscópicas), podem entrar e sair pelas janelas do diamante. Entretanto, o próprio diamante pode introduzir sutís distorções ópticas e alguns físicos acreditam ser importante que os experimentadores observem mais de perto dois importantes parâmetros: dispersão (a propriedade óptica que dá aos diamantes sua aparência fulgurante) e absorbância. Ambos os parâmetros são cruciais para a espectro-radiometria (a determinação da temperatura por processo espectroscópico) de amostras contidas na célula-bigorna de diamante. Laura Robin Benedetti e Daniel Farber do Livermore National Lab e Nicolas Guigot da European Synchrotron Radiation Facility, acreditam que, por não levar em consideração os efeitos de dispersão e absorbância, os experimentadores podem introduzir erros nas temperaturas medidas (tipicamente na faix de 1.500 a 4.000 °K) de até muitas centenas de graus Kelvin. Entretanto, Benedetti diz que seu novo trabalho apresenta maneiras de compensar as distorções introduzidas pelas propriedades ópticas das janelas dos diamantes. É muito apropriado que este novo enfoque sobre diamantes apareça no Journal of Applied Physics Letters (JAP), que, neste ano, comemora seu jubileu de diamante. Além disso, o JAP é publicado pelo Instituto Americano de Física (American Institute of Physics = AIP), que também está celebrando seu 75º aniversário em 2006. (Journal of Applied Physics, artigo em 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.