Physics News Update nº 817

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 817, de 29 de março de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE

SAL LENTO. O emprego de resfriamento por laser torna relativamente fácil resfriar átomos a temperaturas da ordem de microkelvin. Este processo não é útil para moléculas, as quais possuem uma grande variedade de movimentos vibratórios e rotacionais. Por meios indiretos, entretanto, amostras estacionárias de vapores moleculares têm sido arrefecidas a temperaturas de mK, por meio do resfriamento das moléculas em Hélio líquido, ou pela desaceleração de moléculas polares, ou a temperaturas de microkelvin soldando pares de átomos previamente resfriados. Uma outra técnica de resfriamento emprega uma fonte de feixe giratório, cuja velocidade cancela a velocidade das moléculas que emergem da fonte. Veocidades moleculares baixas como 60 m/s foram obtidas. Agora, dois físicos da Universitat Bielefeld (Alemanha) conseguiram produzir um feixe de moléculas de Brometo de Potássio (essencialmente um tipo de sal) com uma velocidade molecular média de 42 m/s; estima-se que cerca de 7% do feixe viaje até mais lentamente do que 14 m/s (abaixo de 1,4°K). Nessa velocidade, algmas das moleculas podem ser capturadas em uma armadilha. As moléculas frias de KBr são feitas mediante o envio de um feixe de átomos de K de encontro a um contra-propagante feixe de moléculas de HBr, onda as velocidades de ambos os feixes têm que ser ajustados corretamente. Dentro da zona de intersecção, as moléculas de KBr se formam por reação química. Lá, a densidade das moléculas armadilháveis é de cerca de dois milhões de moléculas por centímetro cúbico, mas os pesquisadores acreditam que esse número pode ser multiplicado por mil. Além de KBr, feixes de moléculas de outros sais pesados podem ser produzidos (tais como CsI) bem como feixes de radicais (moléculas reativas com elétrons desemparelhados), tais como CaBr e BaI. De acordo com Hansjuergen Loesch, moléculas lentas são um pré-requisito para realizar a química fria, que simularia as condições em frias atmosferas planetárias ou nas frias nuvens interestelares. Se a química for suficientemente fria, novos efeitos quânticos podem emergir. (Liu and Loesch, Physical Review Letters, 9 de março de 2007)

A SEMPRE MUTANTE FACE DO PLUTÔNIO. Uma nova teoria explica algums das estranhas propriedades do Plutônio, o metal radiativo, mais conhecido por sua propensão para entrar em reação em cadeia de fissão nuclear, o que o torna um potente combustível para armas nucleares e usinas de energia. O Plutônio é um dos metais mais incomuns – não é magnético e não conduz bem a eletricidade. O material também muda de tamanho dramaticamente, mesmo com as mais leves mudanças em suas temperatura e pressão. O conjunto de propriedades incomuns do átomo torna-o distinto até de seus vizinhos mais próximos na Tabela Periódica, tais como o Amerício. O que torna o Plutônio tão singular? Na nova teoria, desenvolvida pelos teóricos de matéria condensada na Universidade Rutgers em Nova Jersey, os oito elétrons mais externos (ou "elétrons de valência") podem circular por diferentes orbitais (regiôes em torno do átomo). No orbital 5f do Plutônio, aquele com maior influência em suas propriedades atômicas, o número de elétrons nele contidos é, mais frequentemente, cinco (aproximadamente 80% do tempo), mas também podem ser seis (aproximadamente 20% do tempo), ou quatro (menos de 1% do tempo), de acordo com a teoria. Esses elétrons entram e saem do orbital 5f muito rapidamente – na ordem de femtossegundos, ou seja, um quadrilhonésimo de segundo, dizem os pesquisadores. O Plutônio é um exemplo de um material fortemente correlacionado, no qual os elétrons de valência interagem entre si grandemente e não podem ser tratados como agentes independentes. Levando essas interações em conta, os pesquisadores combinaram duas abordagens teóricas para materiais sólidos, chamadas aproximação da densidade local e teoria dinâmica de campo médio, para obter sua sofisticada análise. Como sua análise demonstra, o orbital 5f dita várias das propriedades chave do Plutônio, tais como sua falta de condutividade e magnetismo. Com sua teoria, os pesquisadores também explicaram as propriedades magnéticas e elétricas do Amerício e do Cúrio. Eles esperam que sua abordagem também venha a elucidar as propriedades das Terras Raras na Tabela Periódica. (Shim et al., Nature, 28 de março de 2007.)

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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.