25 outubro 2007

Physics News Update nº 844

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 844, de 25 de outubro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE

MEDIÇÕES EM ATTOSSEGUNDOS EM ESTADO SÓLIDO. Os físicos no Instituto Max Planck para Óptica Quântica em Munique já tinham observado anteriormente o comportamento de elétrons em fase gasosa em uma escala no entorno de centenas de attossegundos (1 aseg = 10-18 seg).
Agora, os físicos, liderados por Ferenc Krausz, em colaboração com seus colegas de Bielefeld, Hamburgo, Viena and San Sebastian, realizaram uma medição do movimento dos elétrons em uma abiente de estado sólido em uma escala de tempo comparável. A medição específica — a observação da diferença dos tempos de chegada de elétrons que voam de um átomo atingido por um feixe de laser — representa a resolução em tempo mais precisa jamais conseguida em uma experiência com matéria condensada.
Para realizar essa proeza, se envia um pulso de laser quase-infravermelho infravermelho próximo (near infrared = NIR) que consiste de uns poucos e bem escolhidos ciclos, através de uma coluna de Neônio, produzindo uma série de feixes secundários de comprimento de onda mais curto. Um desses feixes, nos comprimentos de onda o ultravioleta extremo (XUV), aparece em pulsos muito truncados que duram somente 300 aseg. A seguir, o pulso em XUV é direcionado sobre um alvo de Tungstênio, onde os átomos que ficam próximos à superfície podem ser ionizados.
Na verdade, a luz ultravioleta tende a liberar um elétron "exterior" ("deslocalizado") do átomo, bem como um elétron mais "interior" ("localizado"). Estes dois elétrons podem prosseguir através do cristal e na direção de um detector, onde, dependendo de seu instante de chegada, podem ser diferenciados.
Este processo de identificação é ampliado de maneira criativa. A trajetória colinear (e coerentemente ligada) ao pulso de XUV, faz parte do feixe laser original NIR. A intensidade do NIR foi cuidadosamente escolhida de forma a não realizar o trabalho de ionização (sendo esta tarefa atribuída à luz XUV), mas para ser forte o suficiente para acelerar os elétrons ionizados, à medida e que eles pulam para fora da superfície da amostra.
A chegada do pulso NIR com seu campo elétrico bem controlado foi estabelecida de forma que o primeiro dos dois elétrons a aparecer (o elétron externo mais rápido) recebesse um aumento em sua velocidade do campo elétrico da radiação NIR, enquanto que o segundo elétron (o elétron interno mais lento) recebe um impulso menor. Em outras palavras, a luz NIR funcionou como um acelerador a nível atômico, aumentando as velocidades dos elétrons, mas em quantidades diferentes. Isto acentuou a diferença dos tempos de chegada dos dois elétrons, tornando mais fácil diferenciá-los.
O resultado final foi a capacidade de medir a defasagem em tempo dos dois elétrons que chegam através das poucas camadas superiores da amostra em estado sólido. O intervalo medido, 110 attossegundos, com uma precisão de 70 attossegundos, constituiu uma medição de "attossegundos" sem precedentes.
Um dos pesquisadores, Adrian Cavalieri, diz que o monitoramento dos movimentos dos elétrons em um cristal, com este nível de precisão, é o primeiro passo no desenvolvimento de um estilo muito mais rápido de eletrônica, talvez até na faixa dos petaherz (1015 Hz). Primeiro vem a medição nos níveis de 100 attossegundos; mais tarde, vem o controle da atividade dos elétrons. (Cavalieri et al., Nature, 25 de outubro de 2007; http://www.attoworld.de/)

"PINGOS" NA "LINHA DE VAZAMENTO" NUCLEAR. Já foram descobertos muitos novos isótopos pesados e, ao menos um, vai além da "linha de vazamento" de nêutrons (neutron dripline.)
As "linhas de vazamento" são as bordas exteriores que definem a zona dos núcleos agregados ("bound"), observados ou que se espera observar, em um gráfico cujo eixo horizontal é o número de nêutrons em um núcleo (denotado pela letra "N") e cujo eixo vertical corresponde ao número de prótons (Z).
Diferentemente da força de Coulomb que mantém os átomos juntos, e onde o comportamento dos elétrons e as esperadas propriedades químicas de um elemento podem ser razoavelmente previstos, nos núcleos o caso é outro. A força nuclear que mantém prótons e nêutrons juntos (a despeito da força de repulsão eletrostática que tenta separar os prótons de cargas iguais) é tão forte que nenhuma teoria (nem mesmo o assim chamado "modelo de concha nuclear" {nuclear shell model}, concebido em analogia ao modelo atômico) pode prever com confiança se uma combinação particular de prótons e nêutrons irá formar um núcleo agregado. Em lugar disto, os experimentalistas têm que auxiliar os teóricos, indo à luta e descobrindo ou fabricando cada nuclídeo em laboratório.
Em uma experiência realizada recentemente no National Superconducting Cyclotron Lab (NSCL) na Michigan State University, um feixe de íons de Cálcio foi esmagado de encontro a um alvo de Tungstênio. Uma miríade de diferentes nuclídeos emergiu e correu para um detector sensível, para identificação. Dois nuclídeos recentemente descobertos — Mg-40 e Al-43 — apareceram sem causar surpresa. Porém outro, o Al-42, era mais estranho, uma vez que violava a suposta proibição de haver núcleos deste tamanho com um número ímpar de prótons e nêutrons. Os novos nuclídeos não são estáveis, uma vez que decaem em poucos milissegundos. Mas isso é muito tempo em padrões nucleares.
Por que estudar núcleos tão fugazes? Mesmo que eles não possam existir na natureza, os novos nuclídeos ainda podem desempenhar um papel dentro de estrelas ou novas, onde elementos pesados, inclusive os que compõem nosso planeta e nossos corpos, são criados.
Thomas Baumann sugere que possam existir isótopos de Alumínio ainda mais pesados, e que vale a pena explorar quaisquer possíveis "ilhas de estabilidade", não somente aquelas nos extremos da tabela periódica. (Baumann et al., Nature 25 de outubro de 2007; http://www.nscl.msu.edu/magnesium40)

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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.

P.S. 1: Obrigado Daniel!

P.S. 2: Obrigado Lúcia!

P.S. 3: (Vide comentários)

2 comentários:

Rafael disse...

Near Infrared costuma ser traduzido por infravermelho próximo mesmo.

Fora isso, muito bom esse site.

João Carlos disse...

Obrigado, Rafael!

Correção feita.