Physics News Update nº 814

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 814, de 9 de março de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE

"O WOODSTOCK DA FÍSICA", a famosa sessão do encontro de março de 1987 da American Physical Society recebeu seu apelido por causa do fervor, semelhante ao do famoso concerto de rock, inspirado pela convergência de dúzias de relatórios, todos sobre supercondutores de Óxido de Cobre. O 20º aniversário desse evento singular foi celebrado no encontro desta semana em Denver.
Por que tanto barulho por causa das propriedades elétricas de um material cerâmico não usual? Porque, antes de 1987, a temperatura mais alta na qual se havia observado supercondutividade, estava no entorno de 23° K. E, de repente, todo um novo conjunto de ligas de compostos não-metálicos, porém cristais cuja estrutura os colocava dentro de uma classe de minerais conhecida como perovskitas — com temperaturas de transição para supercondução acima de 35° K e, eventualmente, acima de 100° K — gerou uma explosão de interesse entre os físicos. Por causa dos possíveis benefícios tecnológicos fornecidos pela supercondutividade em alta temperatura (high-temperature superconductivity = HTSC) — coisas tais como armazenagem de grandes energias e trens de levitação magnética — o público ficou, também, intrigado.
A comemoração, nesta semana, do momento "Woodstock" (os meses de trabalho febril que levaram ao encontro de 1987) deu uma excelente lição de história sobre como a ciência aventurosa é conduzida. Georg Bednorz (IBM-Zurich), que junto com Alex Mueller, fez a descoberta inicial da HTSC, recontou uma história de frustração e exultação, inclusive o trabalho durante anos a fio sem encontrar indícios claros de supercondutividade; ter que usar equipamentos emprestados depois do expediente; superar o ceticismo dos colegas da IBM e outros, que duvidavam seriamente que cupratos pudessem suportar supercorrentes, muito menos em temperaturas inusitadas; e, finalmente, chegar ao resultado definitivo: supercondutividade a 35° K em um composto de La-Ba-Cu-O.
Em outubro de 1986, Bednorz e Mueller prepararam um artigo que confirmava sua descoberta inicial, sob a forma da observação do "rastro" deixado pela expulsão do magnetismo (o Efeito Meissner) do material, durante a transição para supercondutividade. Apresentar esta publicação, entretanto, necessitava da aprovação do Chefe do Departamento de Física da IBM, Heinrich Roher que, naquela mesma semana, tinha sido co-laureado com o prêmio Nobel, por sua invenção do microscópio de varredura por tunelamento (scanning tunneling microscope = STM). Temeroso de que não fosse capaz de atrair a atenção do preocupado Roher, Bernodz conseguiu a necessária assinatura, enfiando o formulário de aprovação nas mãos de Roher, como se ele (Bednorz) desejasse apenas um autógrafo em celebração. Um único ano depois, Bernodz e Mueller embolsaram seu próprio prêmio Nobel.
A descoberta da IBM foi rapidamente sucedida por trabalhos no Japão e na Universidade de Houston, onde Paul Chu, testando um composto de YBaCuO, foi o primeiro a levar a supercondutividade além da temperatura do Nitrogênio líquido, 77° K. Rapidamente começou uma "corrida do ouro", com dúzias de laboratórios de matéria condensada, por todo o mundo, largando tudo o que estavam fazendo para irradiar, aquecer, congelar, espremer e magnetizar o novo material. Eles entortaram a lista de ingredientes, na esperança de descobrir uma amostra que fosse supercondutora a temperaturas ainda mais altas, ou com uma maior capacidade de transportar correntes. No encontro desta semana, Chu disse que ele e seus colegas passaram meses em um regime de três horas de sono por noite. Diversos outros conferencistas da sessão de 2007 falaram da excitação desses poucos meses em 1987 quando – de acordo com pesquisadores como Marvin Cohen (UC Berkley) e Douglas Scalapino (UC Santa Barbara) – a obtenção de supercondutividade a temperatura ambiente não parecia inconcebível.
O evento "Woodstock", com 50 palestrantes exibindo seus recém-obtidos resultados em uma sala apinhada no Hotel Hilton de Nova York, até as 3:15 da madrugada, foi uma apoteose. Nos anos seguintes, o progresso da HTSC continuou em diversas frentes, mas as expectativas gradualmente se tornaram mais pragmáticas. O composto de YBaCuO de Paul Chu, sob condições de alta pressão, ainda guarda o recorde de temperatura de transição em 164º K.
Produzir amostras em laboratório foi fácil, em comparação a fabricar fios de transmissão de energia em longos carretéis, em parte por causa da natureza friável dos compostos cerâmicos e em parte por causa da tendência para a formação de vórtices magnéticos, que drenam a supercondutividade, no material. Paul Grant, que em 1987 era um cientista da IBM-Almaden, apontou o fato de que as aplicações da HTSC não se materializaram grandemente. Nenhuma companhia está lucrando com a venda de produtos de HTSC. Funcionando na base do "voce consegue o que precisa" - disse Grant - dispositivos supercondutores que funcionam em temperaturas de Nitrogênio líquido, não são tão melhores assim que tirem o lugar de dispositivos que funcionam em temperaturas de Hélio líquido.
Não obstante, o ânimo da sessão de 2007 ("Woodstock20") foi entusiástico. Bernodz disse que o trabalho de 1986/87 mostrou que ainda pode acontecer um grande salto em um campo de pesquisas maduro, cujas origens datam de 70 anos atrás. Bernodz sente que ainda pode ocorrer uma nova onda de inovações. Paul Chu se aventurou a predizer que, dento de dez anos, produtos HTSC terão um impacto na indústria de energia. Paul Grant se referiu ao estudo da supercondutividade como "a cosmologia da física de matéria condensada", querendo dizer que, mesmo após décadas de escurtínio, ainda restava muito a se aprender acerca desses materiais nos quais efeitos quânticos, manifestados em distâncias macroscópicas, conspiram para fazer sumir a resistência elétrica, um fenômeno que, em algum nível básico, pode estar também relacionado com o comportamento dos prótons dentro do núcleo atômico e os núcleos de distantes estrelas de nêutrons. (Fotografias e um press release original do encontro de 1987 estão disponíveis em nossa página www.aip.org/png ).

PROTEÍNAS ANTI-CONGELANTES HIPERATIVAS, naturalmente secretadas por um inseto conhecido como "spruce budworm", impede que o mesmo se congele até a morte, durante os invernos nas florestas norte-americanas. Ido Braslavsky e seus colegas na Universidade de Ohio apresentaram estudos sobre estas potentes, porém atóxicas proteínas no encontro desta semana da APS. Encontrada em várias outras espécies, tais como as moscas-da-neve, as proteínas hiperativas se ligam ao gelo, modificam sua forma cristalina e impedem que o gelo cresca mais, reduzindo eficazmente o ponto de congelamento do gelo para o organismo que as excreta. Essas substâncias atóxicas foram mais recentemente renomeadas "proteínas estruturantes do gelo" ("ice structuring proteins" = ISPs), para distinguí-las dos produtos tóxicos anticongelantes para automóveis. Extrair ISPs de fontes biológicas tem muitas aplicações potenciais, tais como preservar orgãos e sangue, proteção contra geadas na agricultura e até prevenção contra o congelamento das extremidades do corpo ("frostbite"). Estas proteínas naturais são correntemente usadas em alguns sorvetes "light" para melhorar sua textura, mas essas ISPs, obtidas de peixes, são muito menos potentes.
Como as versões hiperativas inibem o crescimento do gelo é um tópico de interesse para o grupo de Braslavsky e seus colaboradores, tais como Peter Davies da Queen's University. Os pesquisadores afixaram moléculas fluorescentes, obtidas de águas-vivas, à proteína. Através de um microscópio , eles observaram como as ISPs fluorescentes inibiam o crescimento dos cristais de gelo. Eles observaram que as ISPs impedem que os cristais de gelo se expandam na sua forma normal de disco. Em lugar disto, elas inibem o crescimento em determinadas direções e fazem com que os cristais cresçam em formatos alterados. Enquanto que a ISP de peixes faz com que os cristais cresçam em um formato "bi-piramidal" que lembra duas pirâmides com as bases unidas, a ISP do spruce budworm bloqueia o crescimento na direção preferencial dos ápices das pirâmides. Usando o microscópio de fluorescência, eles observaram as proteínas afixadas ao gelo, bloqueando seu crescimento naquela direção.
(Documento do Encontro J35.8, em nesta página ; para maiores informações ver esta página )

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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 813

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 813, de 27 de fevereiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

QUEBRA ESPONTÂNEA DE SIMETRIA NOS GENES FEMININOS. Uma agregação espontânea de proteínas determina, aleatoriamente, qual dos dois cromossomos X em uma célula feminina permanecerá ativo e qual ficará desabilitado - é o que diz um novo modelo físico. Em todos os mamíferos placentários, as fêmeas das espécies têm duas versões de cromossomo X, enquanto os machos têm apenas um X, mais um cromossomo Y. Para evitar uma super-expressão dos genes dos cromossomos X, as células femininas têm que, virtualmente, "trancafiar" um de seus X. Os cromossomos X são capazes de se encapsular em uma pasta de RNA — produzida por um de seus genes, chamado XIST — que inibe a expressão de todos os seus genes. Porém, até recentemente, não se sabia como as células de uma fêmea sabiam que tinham dois X, como elas escolhiam qual delas trancafiar, ou como mantinham exatamente uma ativa. Experiênicas com ratos — cujo resultado, presumivelmente, se aplica a outros mamíferos — mostraram que, durante as fases iniciais do desnvolvimento, cada célula embrionária tem uma chance de 50-50 de trancafiar um X ou outro. Foi proposto recentemente que um X permanece ativo quando certas proteínas se agregam em um trecho específico do cromossomo, trancafiando seu "gene suicida" XIST. Mas permanecia não esclarecido por que proteínas que flutuam no núcleo, se agragariam em torno de um dos cromossomos, mas não do outro — um exemplo do que os físicos chamam de "quebra espontânea de simetria".
Agora, um artigo a ser publicado na Physical Review Letters descreve um modelo de mecânica-estatística para a agregação das proteínas que explicaria este fenômeno. O modelo se baseia em uma descoberta chave, publicada no ano passado, especificamente que os dois cromossomos X das fêmeas se alinham lado a lado, bem na hora em que um deles deve ser silenciado. Para um valor crítico das enegias de ligação da proteína, mostram os autores, existe uma alta probabilidade de que um exato agregado se forme nas proximidades dos dois cromossomos. O agregado vai, rapidamente, se ligar a um dos X, trancafiando seu gene XIST e impedindo, assim, que o cromossomo se "suicide". O modelo explica, também, como as células podem "contar" seus X. Nos machos, o complexo de proteínas só tem um cromossomo para se ligar, de forma que isso salvará do único X de se suicidar. Em cromossomos não associados ao sexo, um mecanismo similar também pode determinar quais das duas versões de certos genes será expressada e qual será silenciada.
(Nicodemi e Prisco, artigo a ser publicado na Physical Review Letters; Mario Nicodemi da Universidade "Frederico II" em Nápoles, Itália. Ver também: Na Xu et al., Science, 24 de fevereiro de 2006; Bacher et al., Nature Cell Biology, março de 2006; e Donohoe et al., Molecular Cell, 12 de janeiro de 2007.)

TEORIA DAS CORDAS EXPLICA A SUPRESSÃO DE JATO NO RHIC. A Teoria das Cordas argumenta que toda a matéria é composta de fios semelhantes a cordas em um hiperespaço com 10 dimensões, arranjadas de diversas formas. Esta Teoria obteve aclamação de muitos que apreciam a matemática elegante da teoria e têm a ambição de unificar a mecânica quântica e a relatividade geral, e o ceticismo de outros que citam a falta de provas empíricas da teoria. Dizem estes que a Teoria das Cordas não faz qualquer previsão verificável.
Mas isto não é exatamente verídico. Na verdade, a teoria ainda não foi experimentalmente comprovada no reino da gravidade quântica, mas já entrou em jogo no reino das colisões de íons em altas energias, do tipo das conduzidas no Colisor de Íons Pesados Relativístico (Relativistic Heavy Ion Collider = RHIC) em Brookhaven.
A poucos anos atrás, os experimentalistas de cordas tentaram estabelecer uma relação entre o universo a 10 dimensões e o universo de 4 dimensões (as 3 espaciais mais a de tempo) no qual observamos as interações entre partículas cheias de quarks, tais como prótons (para um background ver Physics Today, maio de 2005). Esta dualidade entre a Teoria das Cordas e a Força Nuclear Forte, Cromodinâmica Quântica (Quantum ChromoDinamics = QCD), foi recentemente usada para interpretar alguns intrigantes resultados antigos do RHIC, especificamente a supressão de jatos energéticos de quarks que deveriam emergir da bola de fogo que se forma quando dois núcleos pesados (tais como os de Ouro) colidem de frente. A idéia era que, talvez, o plasma de quarks e gluons (quarks libertados de seus costumeiros agrupamentos em prótons e mésons), não fosse um gás de partículas fracamente interativas (como se pensou originalmente), mas um gás de partículas fortemente interativas, tão fortemente que quaisquer quarks energéticos que pudessem escapar da bola de fogo (que iniciariam uma avalanche secndária, ou jato, ou quarks), seriam rapidamente dissolvidos e despidos de sua energia em seu caminho através do ambiente tumultuoso do plasma de quarks e gluons (Quark-Gluon Plasma = QGP).
Dois novos artigos, de autoria de Hong Liu e Krishna Rajagopal (do MIT) e Urs Wiedmann (do CERN), abordam este problema. O primeiro artigo calcula um parâmetro específico para a supressão de quarks (especificamente, quanto dos quarks, cada um dos quais afixado a uma Corda que se inclina "para baixo" em uma quinta dimensão, são empurrados, à medida em que atravessam o Plasma de Quarks-Gluons), que concorda, com grande aproximação, com o valor experimentalmente observado.
Rajagopal diz que, no segundo artigo, os mesmos autores fazem uma previsão específica testável, empregando a Teoria das Cordas, que se aplica não só nos jatos ausentes de quarks energéticos leves (quarks "up", "down" e "strange"), mas também às temperaturas de fusão ou dissociação de estados interligados de quarks pesados (pares "charm"-"anticharm", ou "bottom"-"antibottom") que se movem através do Plasma de Quarks-Gluons com uma velocidade suficientemente alta, tal como serão produzidos em experimentos futuros no RHIC e no LHC (Large Haron Collider = Colisor de Grandes Hadrons), em construção no CERN. (Physical Review Letters: primeiro artigo na edição de 3 de novembro de 2006; segundo artigo a ser publicado)

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Physics News Update nº 812

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 812, de 7 de fevereiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

FORNECIMENTO DE LUZ DESACELERADA. Muitos anos atrás, os físicos obtiveram a capacidade de desacelerar um feixe de luz em um gás de átomos; pela maipulação dos spins dos átomos, a energia e a informação contidas na luz podiam ser transferidas para os átomos de maneira coerente (ver matéria em http://www.aip.org/pnu/2001/split/521-1.html). Ligando-se feixes de laser adicionais, o sinal de luz original, que se pode considerar como tendo ficado inerte ou temporariamente armazenado na nuvem de átomos, pode ser reconstituído e mandado seguir destino. Agora, um dos primeiros pesquisadores a fazer isto, Lene Hau de Harvard, adicionou uma nova camada a esta história. Ela e seus colegas param e armazenam um sinal de luz em átomos frios - no caso um Condensado de Bose Einstein (BEC) de átomos de Sódio - transferem, então, o sinal, agora na forma de um pulso coerente de ondas de átomos, em lugar de ondas de luz, para um segundo BEC de átomos de Sódio, a uns 160 microns de distância, do qual, finalmente, o sinal é reativado como um pulso de luz convencional. Este feito, o partilhamento de informação quântica na forma de luz e, não só em uma, mas em duas formas de átomos, oferece grandes esperanças àqueles que esperam desenvolver computadores quânticos. (Ginsberg et al., Nature, 8 de fevereiro de 2007.)

ULISSES NO SUBMUNDO. Retirar uma espaçonave muito para fora do plano da eclíptica, onde residem todos os planetas, é difícil de fazer somente com a energia de foguetes. Entretanto, usando o empuxo gravitacional de Júpiter como estilingue, a sonda Ulisses, lançada em 1990, conseguiu se alavancar até uma órbita quase circumpolar, por cima e por baixo do Sol. Presentemente, Ulisses se encontra abaixo do Polo Sul do Sol pela terceira vez e continuará a realizar uma série de medições de radiações e partículas (http://ulysses.jpl.nasa.gov/).

ÁTOMOS DE RÁDIO CAPTURADOS. Os físicos no Laboratório Nacional Argonne conseguiram resfriar a laser e aprisionar átomos de Rádio pela primeira vez. Surpreendentemente, descobriu-se que os fótons de corpo negro à temperatura ambiente - radiação térmica sobre um largo espectro, emitida pela própria aparelhagem - têm um papel crítico no confinamento a laser deste elemento raro e instável. Isto representa o átomo mais pesado jamais capturado por luz laser. Usando apenas 20 nanogramas de Ra-225 (meia-vida de 15 dias) e um micrograma de Ra-226 (meia-vida de 1600 anos), os cientistas do Argonne pegaram dezenas de átomos de Ra-225 e centenas de Ra-226 na armadilha laser. Capturar Rádio foi um desafio todo particular porque as quantidades são escassas e a estrutura atômica não é bem estudada e conhecida. Por que, então, ter o trabalho de capturar átomos de Rádio? Porque isso pode fornecer uma oportunidade para detectar uma violação da simetria de inversão do tempo (abreviada pela letra T), que se manifestaria como um momento dipolo elétrico (EDM); isto é, mesmo que o átomo, como um todo, tenha uma carga neutra, pode existir uma pequena diferença entre as cargas positiva e negativa ao longo o eixo de rotação. Os pesquisadores de EDM têm insistido por mais de 50 anos e continuam a obter limites sempre menores no tamanho dessas interações violadoras de T. Esses limites impõem restrições a teorias além do Modelo Padrão de física de partículas e às explicações sobre a assimetria entre matéria e antimatéria no universo. A próxima geração de pesquisas EDM pode tirar vantagens de isótopos raros, tais como o Ra-225, que, se espera, sejam extremamente sensíveis à volação T, por conta de seu núcelo não-esférico, mas ovóide. Para os raros e instáveis átomos de Rádio, uma armadilha laser dá um caminho promissor para tal medição. (Guest et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; website do laboratório: ,
http://www-mep.phy.anl.gov/atta/research/radiumedm.html)

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Ciência vs, Religião?...

«Ciência sem religião é capenga.
Religião sem ciência é cega.»
Albert Einstein

«A fé é a esperança infundada
na ocorrência do improvável»
Henry Louis Mencken

«Se você fala com Deus, você está rezando.
Se Deus fala com você, você está maluco»
Ditado Popular

O tema deste mês no Roda de Ciência é um pouco delicado para mim: eu não só sou religioso, como pratico uma religião particularmente discutível, a Umbanda.

É... Eu acredito em espíritos, Orixás e todas essas coisas consideradas "coisa de gente de pouca cultura" e que - aparentemente - só são aceitas por pessoas de uma credulidade absurda.

Como é que alguém que se diz apaixonado por ciência consegue conciliar o indispensável ceticismo científico com a necessára credulidade do religioso?

Simples... Eu não misturo uma coisa com a outra. Não procuro explicar fatos científicos com "manifestações divinas", nem procuro entender os fatos ligados à experiência religiosa, com "explicações científicas".

Toda a vez que as religiões se meteram a "explicar" o Universo, quebraram a cara. Aliás, eu sou o primeiro a admitir que existe uma enorme quantidade de obras de suposta "inspiração divina", ou "psicografadas" por médiuns, que são de uma tolice e uma banalidade incríveis. Coisa de "quem ouviu cantar o galo, mas não sabe onde". E é bem fácil ser mistificado por essas asneiras simplistas: basta pegar em alguns termos pseudo-científicos - com base em termos científicos de difícil compreensão - e você vai ter algo que passa por "alta ciência". Nem os papers verdadeiramente científicos estão livres desse tipo de asneira.

O chato é que o reverso também é verdadeiro. Toda vez que a ciência se mete a "desprovar" a religião, acaba esbarrando em "efeitos placebo" que desafiam o "estado-da-arte". Tudo bem... A ciência verdadeira só se preocupa em registrar os fatos experimentais, tenham eles explicação conhecida ou não (vide o Efeito Mpemba) e procurar, dentro das limitações tecnológicas, obter as explicações mais plausíveis para os fenômenos observados.

Todo este blá-blá-blá sobre "ciência vs. religião" se deve a um ressurgimento da intolerância ignorante de fanáticos religiosos - mais exatamente de Cristãos Fundamentalistas e nos Estados Unidos - que insistem em fazer com que a ciência se encaixe em suas concepções pré-moldadas por "Escrituras Sagradas" e são tão arrogantes que pretendem ter percebido um "Intelligent Design" no Universo, porque o mero fato de que estamos aqui demonstra que a evolução do Universo passa pela existência do ser humano, e tomam tal constatação como "prova" de sua megalomaníaca certeza de que fomos "criados à imagem e semelhança de Deus"... embora qualquer análise um pouco mais isenta demonstre claramente que isso - nos próprios termos da religião que dizem professar - seja uma blasfêmia.

Por outro lado, os céticos impedernidos caem na esparrela e procuram demonstar o indemonstrável: a não-existência de algo. E o argumento é sempre o mesmo: a ausência de prova de existência... coisa que qualquer cético que se preze, sabe que não vale como prova.

Não estou aqui para fazer proselitismo religioso: não quero "converter" pessoa alguma. Inclusive acho que a maioria dos ateus é mais decente e merecedora do suposto "Reino dos Céus" do que a maioria dos religiosos. Não me consta que ateu algum tenha mandado alguém para a fogueira por professar uma religião... E - apesar de crer em um "algo maior" que pode ser chamado de "Deus" por falta de termo melhor - não entra em minha cabeça que este "Criador" tenha feito um universo com regras tão rígidas e "universais" (também por falta de termo melhor) e vá ficar quebrando essas regras, só para extasiar os caipiras de um planetinha xinfrim que orbita uma estrela de quinta, na periferia de uma galáxia perfeitamente medíocre...

Enquanto isso, vou continuar traduzindo o Physics News Update, sempre que não estiver fazendo minha macumbinha... E - se acharem que eu sou maluco - eu respondo o que Pai João Benguelê me disse: «Tá malucado, fiaco?... Malucado, mas feliz...»

(Quem quiser comentar, por favor, o faça aqui)

Physics News Update nº 811

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 811, de 7 de fevereiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

O EFITO CASIMIR FICA QUENTE. Pela primeira vez, um grupo liderado pelo laureado com um Nobel Eric Cornell no National Institute of Standards and Technology (NIST) e da Universidade do Colorado em Boulder confirmou uma previsão feita em 1955 pelo físico Evgeny Lifschitz de que a temperatura afeta a Força de Casimir, a atração entre dois objetos que são colocados a uma distância de 5 milhonésimos de metro entre si, ou menos. Estes esforços aumentam a compreensão da força e permite futuras experiências para uma melhor compreensão de seus efeitos. Pequeno como é, o efeito Casimir faz com que sistemas nano e microeletromecânicos (NEMS e MEMS) se grudem. Ele confunde os esforços das experiências em laboratório para detectar novas forças estranhas, além daquelas previstas pela gravidade newtoniana e pelo Modelo Padrão da física de partículas.
Em seu trabalho, os pesquisadores investigaram a força de Casimir-Polder, a atração entre um átomo neutro e uma superfície próxima. [Obrigado, Daniel!]
O grupo do Colorado enviou átomos de Rubídio super resfriados até uns poucos mícrons de uma superfície de vidro. Dobrar a temperatura da superfície de vidro até 600° K, enquanto se mantinha o resto do ambiente à temperatura normal, fez com que a força atrativa do vidro triplicasse, confirmando as previsões teóricas feitas recentemente pelos co-autores teóricos de Trento, Itália.
Afinal, o que acontece? A força de Casimir surge dos efeitos do vácuo (espaço vazio). De acordo com a mecânica quântica, o vácuo consiste de ondas eletromagnéticas errantes, que, por sua vez, consistem de campos elétricos e magnéticos. Os campos elétricos podem redirecionar levemente a carga em átomos. Tais átomos "polarizados" podem, então, sentir uma força de um campo elétrico. Os campos elétricos do vácuo podem ser alterados pela presença de vidro, criando uma região de um campo elétrico máximo que atrai os átomos. Além disso, o calor dentro do vidro também direciona as ondas eletromagnéticas errantes, algumas das quais vazam para a superfície como "ondas evanescentes". Essas ondas evanescentes têm um campo elétrico máximo na superfície e atraem mais ainda os átomos. As ondas eletromagnéticas no restante do ambiente deveriam, usualmente, cancelar a atração térmica da superfície de vidro. Entretanto, o aumento apenas na temperatura do vidro desquilibra o jogo em favor da força térmica do vidro e aumenta a atração entre a parede e os átomos. (Obrecht et al., Physical Review Letters, 9 de fevereiro de 2007)

DERMATOLOGIA DE NANOTUBOS. O processo pelo qual nanotubos de carbono se auto-reparam foi, agora, explicado e modelado em detalhes. Esses tubos, algumas vezes com a espessura de cerca de um nanômetro, mas com mícrons de comprimento, estão entre os materiais mais resistentes, porém também flexíveis, conhecidos. E, quando eles sofrem uma ruptura, não importa se por meio de irradiação ou da aplicação de calor ou tensão extremos, eles são capazes de se "costurarem" sozinhos, sem que fiquem quaisquer cicatrizes ou falhas. A maneira como eles o fazem - mostra um novo estudo conduzido por cientistas da Universidade Rice - é através da propagação de um tipo de "equipe de reparos de carbono" deslizante. A "equipe" consiste de uma "falange" de 10 átomos de carbono, na forma pentágono-heptágono, que se move ao longo do tubo, preenchendo a rachadura criada, emitindo átomos de carbono e reorganizando as ligações locais ao irem embora. Os carbonos ejetados podem tanto ir embora, quanto serem utilizados no serviço de reparo em outro local (ver a figura em http://www.aip.org/png/2007/276.htm ). O reparo de outros materiais com base em carbono, tais como proteínas ou DNA, é muito mais complicado e, usualmente, deixa cicatrizes ou outros indícios do reparo. Mas o engenheiro da Rice, Boris Yakobson acredita que a "máquina de reparos 5/7" que funciona nos nanotubos de carbono pode funcionar também em micelas (dispositivos de moléculas superficiais disposta em um colóide) ou em microtubulos. n carbon nanotubes might operate too in other 2-dimensional. (Ding et al., Physical Review Letters, artigo em publicação)

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Physics News Update nº 810

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 810, de 30 de janeiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

BATIMENTOS CARDÍACOS E CICLOS RESPIRATÓRIOS podem se tornar sincronizados, é o que mostra um novo estudo. A procura por padrões na seqüência de batimentos cardíacos humanos é um assunto muito estudado; até (a teoria do) caos e geometrias fractal ou espiral têm sido tentados para obter indícios reveladores de padrões. A respiração, que é muito mais controlável do que o batimento cardíaco, é muito menos estudada. Parte do problema em procurar uma correlação entre respiração e batimentos cardíacos, é que esses sistemas têm rítmos muito diferentes. O coração normalmente bate de 60 a 70 vezes por minuto, enquanto que a respiração fica a cerca de um quinto desta taxa. Além disso, os fenômenos do coração e da respiração são complexos; consequentemente, ao menos nos períodos desperto e de movimento rápido dos olhos (rapid eye movement = REM) no sono, foi encontrada pouca (ou inexiste, totalmente) sincronia de fase (ou seja: a ocorrência de respiração e batimentos cardíacos não guardam uma relação consistente entre si). Entretanto, sólidos indícios de que existe uma correlação entre respiração e batimentos cardíacos, nos períodos de sono profundo, foram encontrados, agora. Alguns indícios dessa sincronia de fase tinham sido encontrados antes, mas apenas em amostras de mais ou menos uma dúzia de indivíduos. Em contraste, o estudo realizado pelos cientistas da Universidade Bar-Ilan (Israel) e as Universidades Martin-Luther e Phillips (ambas na Alemanha), inclui 112 indivíduos saudáveis de várias idades, homens e mulheres, em diversos estágios de sono. Os pesquisadores concluem, entre outras coisas, que o rítmo da respiração afeta o rítmo do coração, mas não vice-versa. Tanto a oscilação na respiração, quanto a oscilação do batimento cardíaco são perturbados pelos tipos de ruído imposto por atividade cerebral mais alta presente, como no caso da fase REM do sono. Jan Kantelhardt está tão seguro sobre a correlação entre respiração e batimento cardíaco que ele acredita que os estágios do sono possam ser, agora, determinados pela medição do batimento cardíaco, em lugar de medir as ondas cerebrais. Os pesquisadores também esperam poder estabelecer cuidadosas correlações entre coração e respiração para pacientes com problemas cardíacos, para desenvolver melhores dispositivos de diagnóstico. (Bartsch et al., Physical Review Letters, 26 de janeiro de 2007; jornalistas podem obter o texto em www.aip.org/physnews/select )

CAOS EM UM CHIP. Pela primeira vez físicos demonstraram que um caos bem estruturado pode ser iniciado em um circuito integrado fotônico. Mais ainda, isso representa a primeira vez que os cientistas foram capazes de estudar um caos óptico em freqüências de gigahertz. A vazão de um laser de semicondutor é normalmente regular. Entretanto, se certos parâmetros do laser forem distorcidos, tal como se modulando a corrente eletrônica que bombeia o laser, ou pela realimentação de parte da luz laser a partir de um espelho externo, a vazão média total do laser se tornará caótica; isto é, a vazão do laser será imprevisível. Para tornar o caos ainda mais dramático (e explorável) Mirvais Yousefi e seus colegas na Technische Universiteit Eindhoven (na Holanda) usam lasers emparelhados, lasers constrídos muito perto entre si em um chip, de maneira que cada um afeta o funcionamento do outro. O chip de Eindhoven, que usa a abordagem de lasers-emparelhados mutuamente-perturbativos para disparar o caos, é o primeiro a exibir estranhos atratores, diretamente reveladores do caos, em plotagens da potência do laser em um instante versus a potência do laser em um intante imediatament posterior – em lugar de exibí-lo indiretamente através da gravação dos espectros dos lasers. Olhando à frente para o dia quando os chips opto-fotônicos serão cobertos por milhares ou milhões de lasers, a abordagem de Eindhoven pode permitir aos "troubleshooters" localizar precisamente as cercanias de lasers mal- comportados — não somente isso, mas possivelmente até explorar efeitos caóticos localizados para seu proveito.
De acordo com Yousefi, outros possíveis usos para caos com base em chips serão criptografia, tomografia e possivelmente mesmo no estabelcimento de protocolos lógicos multi-camadas, aqueles baseados não apenas na lógica binária de zeros e uns, mas nos diversos níveis de intensidade correspondentes à vazão em banda larga do sistema caótico de lasers. (Yousefi et al., Physical Review Letters, 26 de janeiro de 2007; texto em www.aip.org/physnews/select )

ADDENDUM: No PNU n° 809 nós escrevemos sobre o Fundo de Ondas Gravitacionais. Para trabalhos comparáveis nesta área, sugerimos aos leitores interessados que leiam também a publicação de Easther e Lim no Journal of Astroparticle Physics, JCAP04(2006)010 ( http://www.iop.org/EJ/jcap/).


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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 809

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 809, de 22 de janeiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

FUNDO DE ONDAS GRAVITACIONAIS. No Modelo Padrão da cosmologia, o universo, em seus primórdios, passou por um período de fantástica expansão. Esta Fase Inflacionária, após um trilhonésimo de segundo, acabou com uma violenta conversão de energia em matéria quente e radiação. Este processo de "reaquecimento" também resultou em uma inundação de ondas gravitacionais (curiosamente, alguns cosmologistas preferem identificar o "Big Bang" com este momento e não com o instante anterior tempo = 0). Comparemos, então, este Fundo de Ondas Gravitacionais (gravitational wave background = GWB) com o mais familiar Fundo Cósmico de Microondas (cosmic microwave background = CMB). O GWB data da marca de um trilhonésimo de segundo, enquanto o CMB é estabelecido cerca de 380.000 anos mais tarde, quando se formaram os primeiros átomos. O CMB representa uma única avalanche de fótons que estavam (naquela época remota) em equilíbrio com os circunstantes átomos em formação; as microondas que vemos hoje nos céus eram (antes de sofrerem o desvio para o vermelho para freqüências mais baixas pela expansão do universo) ondas de ultravioleta e foram subitamente liberadas para viajar através do espaço desimpedido. Elas são, atualmente, observadas como estando principalmente em uma temperatura uniforme de cerca de 3° K, mas o mapa geral das microondas nos céus mostra realmente as fracas marcas da falta de homogeneidade da matéria (calombos) que existiam mesmo então. O que, em contraste, representa o GWB? Ele se origina de três processos de produção, em funcionamento durante a Era Inflacionária: ondas originárias da expansão inflacionária do próprio universo; ondas provenientes da colisão de "bolhas" da matéria recente no reaquecimento após a inflação; e ondas resultantes da turbulência da mistura fluida das primeiras fontes de matéria e radiação, antes que se chegasse ao equilíbrio entre elas (conhecido como "termalização"). As ondas de gravidade nunca entrariam em equilíbrio com a matéria (uma vez que a gravidade é uma força tão fraca que não existe tempo suficiente para se misturar adequadamente); consequentemente, o GWB não parecerá para um observador como estando a uma mesma temperatura média.
Uma nova publicação, da autoria de Juan Garcia-Bellido e Daniel Figueroa (Universidade Autônoma de Madrid), explica como esses processos distintos poderiam ser detectados e diferenciados em modernos detectores, construídos para "ver" ondas gravitacionais, tais como LIGO, LISA ou BBO (Big Bang Observer = Observador do Big Bang). Em primeiro lugar, o GWB estaria desviado para o vermelho, tal como o CMB. Mas, por causa da origem anterior do GWB, o desvio para o vermelho seria ainda mais dramático: a energia (e a freqüência) das ondas estariam degradadas de 24 ordens de magnitude. Em segundo, as ondas do GWB seriam diferentes das ondas gravitacionais de fontes puntuais (tais como a colisão de dois Buracos Negros), uma vez que uma tal colisão emitiria ondas com um sinal espectral mais definido. Contrariamente, o GWB originário do reaquecimento após a inflação teria um espectro muito mais largo, com centro em torno de 1Hz até 1 GHz, dependendo da escala da inflação. Garcia-Bellido sugere que, se um detector tal como o proposto BBO pudesse desemaranhar os sinais separados do GWB do fim-da-inflação, tal sinal poderia ser usado como uma sonda da inflação e poderia auxiliar a explorar algumas questões fundamentais, tais como a assimetria entre matéria e antimatéria, a produção de defeitos topológicos tais como cordas cósmicas, campos magnéticos primordiais e, possivelmente, matéria escura super-pesada (Physical Review Letters, artigo a ser publicado; ver também http://lattice.ft.uam.es/)

TOMOGRAFIA DE PRÓTONS. Na obtenção de imagens na medicina, tais como a Ressonância Magnética (MRI), uma fatia plana de tecido pode ser fotografada em um espaço longitudinal. Uma imagem tridimensional da estrutura do corpo pode ser construída a partir de uma composição de vistas planas. Por analogia, os físicos no Laboratório Jefferson em Virginia estão tentando obter imagens dos quarks dentro dos prótons, uma fatia plana de cada vez no espaço do momento, sendo seu objetivo formar uma imagem de uma mapa tridimensional de quarks dentro de um próton. No caso da tomografia do próton, o "microscópio" consiste de um intenso feixe de elétrons que atinge um alvo de Hidrogênio. Um elétron pode ser defletido por um próton de várias maneiras, mas aqui se visualiza uma única colisão, um evento muito raro chamado de Espalhamento (Efeito) Compton Profundamente Virtual (deeply virtual Compton scattering = DVCS); o elétron penetrante é "espalhado" mediante a emissão de um fóton virtual (um raio Gama de alta energia) a sua frente. Isso se espalha a partir não do próton como um todo, mas de um dos quarks elementares que, junto com os glúons, constituem os tijolos do próton. O quark reemite um Raio Gama, mas não modifica de outra forma sua identidade. Desta forma, o próton-alvo original permanece intacto. Assim, a reação geral é a seguinte: um elétron e um próton colidem, e saem um elétron, um próton e um Raio Gama; o elétron e o Raio Gama são detectados e dessas informações se pode inferir muita coisa sobre o status dos quarks dentro do próton. Por exemplo, a posição espacial do quark dentro do próton (transversa à direção do fóton virtual) pode ser relacionada aos ângulos e energias do Raio Gama emitido. É como se um qurk fosse tirado de dentro do seu lugar dentro do próton e reposto em outro lugar.
Em um sentido importante a experiência do Laboratório Jefferson não é igual à obtenção das imagens médicas. Na microscopia convencional, a diminuição do comprimento de onda da fonte luminosa permite enxergar maiores detalhes e isso é ótimo quando se olha para o interior de tumores e células. Porém as estruturas dentro de um próton - quarks - são puntuais, além do poder de resolução de qualquer sondagem. Assim sendo, a estrutura dos prótons pode ser observada, mas a dos quarks, não. Na tomografia dos prótons, o momento transferido (na verdade o quadrado do momento de transferência, ou Q²) do elétron para o quark na forma de um Raio Gama virtual deveria, até certo ponto, fornecer uma resolução espacial melhor. Além de certo ponto, entretanto, um Q² não fornece um poder de resolução melhor. O que isso significa é que o Gama não estará mais sondando o próton, mas os quarks individualmente. O melhor que se pode fazer é mapear as probabilidades da presença de quarks com um determinado momento ficar em vários lugares dentro do próton; isto guarda semlhança com as nuvens de "orbitais" usadas para ilustrar as prováveis posições dos elétrons nos vários níveis energéticos dentro dos átomos.
Na verdade, talvez a coisa mais importante obtida pela presente experiência, é poder afirmar que o espalhamento se torna independente de Q² acima de um nível de cerca de 2 GeV². Isto indica que uma verdadeira tomografia do próton está acontecendo. Os eventos DVCS que foram vistos em outras experiências anteriores, mas nunca com a exatidão empregada aqui, são raros. Não obstante, os físicos do Jefferson foram capazes de reunir um milhão deles.
Com uma melhoria, já requisitada, na qualidade da energia do feixe de elétrons, os pesquisadores esperam levar seu mapeamento do próton a quarks que portam uma parte maior do momento do próton. Isto permitirá que os físicos do Laboratório Jefferson explorem a origem da massa e do spin do próton. (Munoz Camacho et al., Physical Review Letters, 31 de dezembro de 2006)

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Physics News Update nº 808

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 808, de 12 de janeiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

AS FOLHAS DE CHÁ DE EINSTEIN INSPIRAM UMA NOVA TÉCNICA PARA SEPARAÇÃO DE SANGUE. Os cientistas da Universidade Monash da Austrália desenvolveram um processo para separar rápida e eficientemente separar o plasma sanguíneo no nível microscópico, sem quaisquer peças móveis, o que tem o potencial de permitir aos médicos realizar exames de sangue sem ter que enviar amostras para um laboratório. O novo processo emprega o mesmo princípio que faz com que as folhas de chá se acumulem no centro do fundo de uma chícara de chá mexida, um fenômeno explicado pela primeira vez por Einstein na década de 1920. A técnica é descrita na última edição do novo periódico de livre acesso Biomicrofluidics (1, 014103, 2007; http://bmf.aip.org/)). Separar o plasma sanguíneo de células vermelhas, proteínas e outras partículas microscópicas é um passo essencial em diversos exames médicos comuns, inclusive a medição de níveis de colesterol, drogas em atletas, tipo sanguíneo em doadores e níveis de glicose em diabéticos. Os processos de exame correntes necessitam da coleta de amostras que são enviadas a um laboratório e analisadas com uma grande centrífuga, um processo que pode demorar vários dias. No novo processo, uma pequena quantidade de sangue entra em uma câmara para fluidos e uma ponta de agulha é colocada próxima à superfície do sangue, em um ângulo predeterminado. Aplica-se uma voltagem à agulha, gerando íons na sua ponta que repelem os íons opostamente carregados nas proximidades. Isto cria um fluxo de ar, conhecido como "vento iônico", que varre a superfície do sangue, fazendo com que ele circule. As partículas microscópicas no sangue se deslocam em uma espiral descendente, por causa do ângulo da agulha com relação à superfície. Quando o fluido começa a circular, se poderia esperar (intuitivamente) que as partículas microscópicas, tais como as hemácias, fossem empurradas na direção da parede externa da câmara pela força centrífuga. Mas, por causa do fenômeno chamado de "Paradoxo das Folhas de Chá", as partículas são, ao contrário, empurradas para dentro, junto ao fundo da câmara. Einstein propôs uma explicação para esse fenômeno em 1926, quando percebeu que as folhas de chá se acumulavam no centro do fundo de uma xícara de chá mexida, em lugar de serem expelidas para as bordas. A pequena câmara de sangue, da mesma forma como a xícara de chá, é um cilindro de líquido que é girado no topo, enquanto permanece estacionário na base. Para satisfazer a condição de velocidade zero na base, é gerada uma força "para dentro" no fundo do líquido, a qual suprime a força centrífuga nesse local. Assim, as partículas microscópicas espiralam para dentro, na direção do fundo da câmara, como um tornado em miniatura, deixando uma clara camada de plasma acima.
Leslie Y. Yeo antecipa que essa tecnologia pode ser incorporada em um chip, mais ou menos do tamanho de um cartão de crédito. Ele diz que os dispositivos podem ser correntemente produzidos a custos reduzidos com as correntes técnicas de manufatura - cerca de 50 centavos de dólar por chip - mas podem estar ainda de 5 a 10 anos da produção em massa. (Arifin, Yeo, and Friend, Biomicrofluidics, edição de Janeiro-Março de 2007).

OUVINDO MADEIRA DE LEI. O finlandeses são muito preocupados com suas florestas. Jean Sibelius escreveu uma obra musical, "Tapiola", acerca delas. Um tipo de árvore particularmente valioso, com uma madeira de lei usada na fabricação de mobília de alta qualidade, é bétula crespa, uma mutação natural da bétula prateada. A primeira é cerca de 20% mais densa e possue veios curiosamente crespos, e é muito rara, enquanto que a outra, usada para compensados ou polpa, é comum. Vistos de fora, os dois tipos de bétula são essencialmente idênticos. Agora, uma equipe de físicos em Helsinki desenvolveu um processo para diferenciar um tipo do outro, observando como eles conduzem ondas ultrassônicas. Com um nível de confiabilidade de 93%, uma bétula crespa pode ser detectada e resguardada, ao menos temporariamente, do machado. Ela poderia ser deixada crescer mais, enquanto a menos útil bétula prateada seria cortada na marca dos 10 aos 13 anos. (Salmi et al., Journal of Applied Physics, Janeiro de 2007)

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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 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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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.

Parte de Ausência

O mentecapto que publica suas garatujas neste Blog, estará ausente de seu esconderijo até - pelo menos - 6 de janeiro de 2007.

Como a moderação de comentários está ativada (ou seja, só são publicados depois que eu aprová-los), seus comentários sobre minha sanidade mental podem demorar um bocado a aparecer.

A todos um Feliz Natal e um Próspero Ano Novo!

INDECÊNCIA!

Motivado pelo comentário do João Giovanelli em seu Blog "Biodiverso", na matéria "Presente de Natal", venho fazer coro ao repúdio dele pelo presentinho auto-conferido pela quadrilha que compõe o Poder Legislativo deste pobre pais: um "reajuste" de mais de 90% em seus próprios vencimentos.

E mais imoral ainda foi a explicação do Deputado Aldo Rebelo, que eu vi no "Jornal Nacional", de que os recursos para esse "aumentinho" viriam de cortes nos gastos do Legislativo com "obras de manutenção de apartamentos funcionais e construção de anexos". Prova, com isso, duas coisas: os gastos com as reformas dos prédios funcionais são perfeitamente dispensáveis e os anexos não são necessários; e que os Legisladores não têm a menor vergonha na cara de subtrair dinheiro destinado a aumentar e manter o Patrimônio Público e metê-lo no bolso...

E o Deputado Aldo Rebelo é do Partido Comunista do Brasil!... Ou não se fazem mais comunistas como antigamente, ou temos que dar graças a Deus pelo golpe militar de 1964...

Podem escolher, senhores: autocracia ou latrocracia... "Democracia" é que certamente não é!...

Physcis News Update nº 805

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 805, de 13 de dezembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, Turner Brinton e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

ARCO-ÍRIS DE RAIOS-X. Em 1670, Isaac Newton demonstrou a natureza composta da luz do Sol, quando enviou um raio de Sol cuidadosamente colimado através de um prisma, que decompôs a luz em um acro-íris de cores; enviando um feixe de luz singela através de um segundo prisma (sem que houvesse nova decomposição) Newton demonstrou que a cor não estava sendo imposta pelo prisma, mas era intrínseca à própria luz. Agora, usando a Fonte Avançada de Fótons (Advanced Photn Source) no Labratório Nacional Argonne, os físicos decompuseram um feixe de Raios=X (que são, ao fim e ao cabo, apenas uma versão mais energética da luz visível) em um arco-íris de cores. Tentar obter a reflexão de Raios-X em uma superfície é difícil porque os comprimentos de onda dos Raios-X são algo como 10.000 mais curtos do que os da luz visível. Uma reflexão bem obtusa de uns poucos décimos de grau é normalmente possível e, mesmo aí, o feixe de Raios-X sofre uma decomposição muito pequena com base no comprimento de onda. Entretanto, outro fenômento, a "Difração de Bragg", permite a decomposição de Raios-X por um cristal em ângulos largos; neste caso os Raios-X que entram não se decompoem somente de uma camada no topo do cristal, mas de vários planos atômicos. Além disso, se os planos atômicos não forem paralelos à superfície o cristal, o feixe de Raios-X vai se espalhar prismaticamente em uma faixa de comprimentos de onda componentes (ou cores). Na experiência do Argonne, um feixe penetrante de fótons de Raios-X de 9 keV, com uma dispersão angular de apenas 1 mircro-radiano (dois décimos de uma arco-segundo) foi decomposto para trás e espalhado em um arco-íris com uma dispersão angular de 230 micro-radianos (ver figura em http://www.aip.org/png/2006/272.htm). O físico Yuri Shvyd'ko diz que esse arco=íris não é somente uma novidade, mas tera várias aplicações práticas na óptica de Raios-X. Estas incluem o desenvolvimento de monocromatizadores de Raios-X (que produziriam feixes de Raios-X de comprimento de onda puro, ou monocromáticos) e espectrômetros de Raios-X com uma resolução muito mais alta. (Shvyd'ko et al., Physical Review Letters, 8 de dezembro)

O MELHOR INDÍCIO, ATÉ AGORA, PARA A EXISTÊNCIA DE ÁGUA RECENTE EM MARTE. Fotografias enviadas pela espaçonave "Mars Global Surveyor" revelaram a existência de novos depósitos brilhantes em sulcos na superfície de Marte que sugerem que correu água na superfície do planeta em algum momento nos últimos sete anos. As imagens, feitas em 2004 e 2005, mostram o que parecem ser depósitos de minerais, deixados por jatos de água escorrendo pelos lados de dois sulcos, de acordo com Michael Malin, o cientista-chefe do sistema de câmeras da espaçonave. Os depósitos de cor clara nõ estavam lá em fotografias tiradas em 1999. Enquanto que indícios anteriores mostravam a existência de gelo e vapor d'água abaixo da superfície de Marte, este é "o mais forte indício, até agora, de que a água ainda flui ocasionalmente na superfície de Marte", disse Malin na conferência de imprensa da NASA em 6 de dezembro. As baixas temperaturas do planeta, em conjunto com uma rarefeita atmosfera, não permitem que a água presista na superfície de Marte. Os pesquisadores acreditam que a água possa permanecer liquida por suficiente tempo, após aflorar de uma fonte subterrânea [ nota do tradutor: ou seria subariana? De qualquer forma, abaixo da superfície ], para carregar resíduos morro abaixo, antes de congelar ou evaporar. Estas novas descobertas aumentam as interrogações que cercam o potencial para a existência de vida em Marte; dadas água e uma fonte estável de calor, bactérias podem crescer em ambientes extremamente hostís. As formas dos depósitos são consistentes com o que esperaria ver se os materiais fossem carregados pela água, dizem os cientistas da NASA. As fotorafias mostram que um líquido fluiu facilmente em torno de pequenos obstáculos em seu caminho, montanha abaixo, ramificando-se, eventualmente, como dedos na extremidade. Com os padrões do fluxo se estendendo pela encosta de 500 a 600 metros [ outra nota do tradutor: "jardas" no original. Já que os americanos convertem livremente as jardas em metros, eu vou fazer o mesmo] , o cientista do Projeto, Kenneth Edgett, estima que o volume de cada jato de líquido era equivalente a "cinco a dez piscinas caseiras de água" [ mais uma nota do tradutor: sei lá quantos litros tem a "piscina doméstica americana média". Como a da minha casa tem cerca de 30.000 litros, eu fiquei com um valor entre 15.000 e 30.000 litros ]. O tom claro dos depósitos pode ser de material congelado que foi continuamente preenchido com gelo de dentro do corpo do depósito. Ou a cor clara poderia ser uma crosta salgada, que seria um sinal dos efeitos da água a concentração dos sais. Os depósitos provavelmente não são causados por poeira seca deslizando pelas encostas, porque a poeira movida por trilhas a esmo, redemoinhos e crateras novas em Marte, é tipicamente mais escura do que as áreas circunjacentes. (Mais informações - em inglês - na página da NASA. )

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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 804

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 804, de 5 de dezembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE

A MELHOR NOTÍCIA DO ANO DE 2006 foi - nós acreditamos - a nova alta precisão (0,76 partes por trilhão de incerteza) da medida do momento magnético o elétron por Gerald Gabrielse e seus colegas em Harvard. Em um segundo artigo, os mesmos experimentadores usaram o novo momento em conjunto com uma nova formulação da Quanto Eletrodinâmica (QED), fornecida por colegas, para formular um novo valor para a constante de estrutura fina (representada pela letra alfa), o parâmetro base para o estabelecimento da força genérica da interação eletromagnética. Este novo valor tem uma incerteza e 0,7 partes por bilhão, a primeira grande revisão de alfa em 20 anos. Uma comparação entre este novo valor e os valores estabelecidos por outros métodos dão o melhor teste, até agora, da QED (PNU nº 783, matéria 1), original publicado na Physics Today Ago 2006).
Outras matérias relevantes no ano - sem qualquer ordem em particular - são relacionadas abaixo, com os correspondentes links para os Boletins PNU.
Essas matérias incluem a observação de diversas outras supernovas com desvios para o vermelho de 1, o que estabelece que a Energia Escura estava por aí, desde a infância do universo (PNU nº 802, matéria 1); a primeira medição direta de turbulência no espaço (PNU nº 802, matéria 2); o melhor teste da fórmula de Einstein E=mc² (PNU nº 761, matéria 1); as novas medições da WMAP da radiação de fundo de microondas cósmica, incluindo informações sobre a polarização, que ajudam a refinar os números cosmológicos tais como a era plana do universo (PNU nº 769, matéria 1) e (PNU nº 794, matéria 2); a primeira reação química entre matéria e antimatéria (PNU nº 796, matéria 1); elementos 116 e 118 (PNU nº 798, matéria 1); o Prêmio Nobel de Física para Smoot e Mather (PNU nº 795, matéria 1); os avanços na "plasmônica" ou "luz bidimensional" (PNU nº 770, matéria 1); avanços no estudo do Grafeno, inclusive a descoberta de uma nova forma de Efeito de Hall (PNU nº 769, matéria 2); progressos em diversos laboratórios na modelagem da transmisão de ondas gravitacionais na fusão de Buracos Negros, os tipos de eventos que o LIGO e LISA posivelmente poderão detectar (PNU nº 771, matéria 1); a medição de quarks "strange" virtuais no interior dos prótons (PNU nº 776, matéria 1); lasers acústicos (PNU nº 779, matéria 1); indícios de resistência elétrica negativa (PNU nº 780, matéria 1); um laser de partículas, ou "PASER" (PNU nº 792, matéria 1); a descoberta dos bárions mais pesados (PNU nº 798, matéria 1); a investigação sobre se a razão entre as massas do próton e do elétron têm mudado com o tempo (PNU nº 774 matéria 1); teleclonagem (PNU nº 765, matéria 1); um raro íon de Positrônio (PNU nº 763, matéria 1); transferência de energia sem fio (PNU nº 801, matéria 1); o objeto mais afiado já feito (PNU nº 788, matéria 2); transistor químico (PNU nº 788, matéria 1); veneno de escorpião radiativo para terapia de câncer no cérebro (PNU nº 782, matéria 1); líquidos que fluem "ladeira acima" ( PNU nº 772, matéria 1); e períodos críticos do mercado de ações (PNU nº 765, matéria 2)

ESTADOS SUPERFLUIDOS POLARIZADOS E NÃO-POLARIZADOS. Em várias áreas da ciência, tais como o estudo das reações químicas entre os átomos ou as interações nucleares entre prótons, nas colisões em aceleradores, a intensidade da interação entre as espécies é imposta pela natureza. Entretanto, em alguns casos, o pesquisador tem algum controle sobre a intensidade da interação e pode, assim, obter os estados "exóticos" da matéria. Um importante exemplo desta destreza é o estudo de átomos fermiônicos a [temperaturas de] nanokelvin (átomos com um spin fracionário total, como 1/2). O Princípio de Exclusão de Pauli proíbe que partículas "Fermiônicas" se distilem em um fluido quântico monolítico como um Condensado de Bose-Einstein (Bose-Einstein Condensate = BEC). Entretanto, quando emparelhados, os férmions se tornam bósons (objetos de spin inteiro) e podem condensar. Átomos fermiônicos, tais como Lítio-6, podem se acasalar de várias maneiras e é esta a razão deles terem sido valorizados pelos cientistas, nos poucos últimos anos, em seu esforço para intervir nas interações básicas entre as partículas. Usualmente, o acasalamento é induzido pela ajustagem de um campo magnético externo. O resultado pode ser uma ligação química: os átomos de Lítio se tornam estreitas moléculas diatômicas que, então, se condensam em um BEC molecular. Em outra alternativa, os átomos podem formar "Pares de Cooper", ligados pela interação fraca, de grande tamanho (muitas vezes maior do que o espaço interatômico médio). Ou o acasalamento pode ser algum tipo de estado intermediário. Este estado intermediário de acasalamento é pouco compreendido, mas muito interessante, uma vez que descobertas nessa área podem proporcionar grandes revelações sobre as interações básicas na matéria condensada. Os físicos teóricos dizem que um caminho em potencial para descobertas de novos condensados atômicos exóticos, é o uso de nuvens desbalanceadas com um excesso de átomos com spin para cima ou para baixo. Tais sistemas são relevantes para o estudo de supercondutores magnetizados e, possivelmente, até para o acasalamento em matéria de quarks fria no núcleo de estrelas de nêutrons. Recentemente, estes sistemas passaram a ficar ao alcance das experiências, já que, além de serem capaes de fazer variar a intensidade da interação, os experimentadores que usam átomos frios, podem fazer variar o número relativo de átomos com spin para cima ou para baixo. Um resultado de um tal desbalanceamento pode ser a separação em um gás em duas fases, constituído de um núcleo superfluido de átomos acasalados, rodeado por um manto de fluido normal, constituído por átomos não-acasalados. Randy Hulet e seus colegas da Univeridade Rice e Universidade de Utrecht encontraram, agora, indícios de dois regimes de superfluidos distintos em um gás desbalanceado de átomos fermiônicos de Lítio-6. A temperaturas mais baixas, se observa uma nítida fronteira entre o núcleo superfluido totalmente acasalado e o restante de átomos desacasalados, tal como se espera em uma transição de fase de primeira ordem. (o tipo de transição – tal como a água que se torna gelo – na qual a energia interna da substância dá um salto descontínuo). Em uma temperatura ligeiramente superior, o núcleo totalmente acasalado e o manto de fluido normal são separados por uma fase mista difusa que é também superfluida. Além disto, enquanto o gás em temperatura mais alta mantem a forma de um longo charuto (razão de aspecto 30), imposta pelos campos da armadilha atômica, o núcleo superfluido do gás em temperatura mais baixa, sob a ação da tensão superficial entre as fases superfluida e normal, se deforma na direção de um formato mais esférico (razão de aspecto tão pequena como 2). (Partridge et al., Physical Review Letters, 10 de novembro de 2006; texto [em inglês, é óbvio] em www.aip.org/physnews/select)

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Nota de pé de página: putz! Que trabalheira foi traduzir este boletim, as referências que não estavam neste Blog (ver matéria anterior), sendo interrompido a cada cinco minutos pelos mais variados motivos...)

Physics News Update - Algumas Matérias Selecionadas

Estas são algumas das matérias contidas em boletins anteriores ao primeiro que eu traduzi e postei. A troco de que? Vocês vão ver quando eu traduzir e publicar o próximo.

Número 761, matéria 1, 11 de janeiro de 2006 por Phil Schewe e Ben Stein

O MELHOR TESTE DIRETO DE E=mc². A fórmula de Albert Einstein de como a matéria e a energia são equivalentes, é um importante enunciado do princípio da conservação de energia. Em tanto quanto sabemos, ela está funcionando no momento em que uma bomba atômica explode, quando a fissão de Urânio é explorada para gerar energia elétrica, ou quando um elétron e um posítron se aniquilam dentro de um scanner PET. Uma nova experiência – realizada por cientistas do MIT, da Universidade Laval de Quebec, Canadá, Univeridade do Estado da Flórida, Universidade de Oxford, NIST e o Instituto Laue-Langevin de Grenoble, França – realiza uma cuidadosa contabilidade de matéria e energia eletromagnética para um processo no qual íons de Enxôfre e Silício absorvem nêutrons, transformando-os em novos isótopos, enquanto emitem raios gama. Nesta transação, a equação de Einstein é provada correta até um nível de 0,00004%, um fator 55 vezes melhor do que o melhor teste anterior. (Rainville et al., Nature, 22/29 de dezembro de 2005

Número 763, matéria 1, 30 de janeiro de 2006 por Phil Schewe e Ben Stein
UM RARO ESTADO e-/e+/e-. O melhor estudo do raro "átomo" constituído por dois elétrons e um posítron está sendo relatado. O "Positrônio" (abreviatura: Ps) é um objeto muito "limpo" composto por dois corpos: consiste de um elétron e um posítron que, depois de cerca de 150 nanossegundos, se aniquilam. Para o estudo da quanto-eletrodinâmica (QED), o Ps é, de certa forma, melhor do que um átomo de Hidrogênio: constituentes puntuais e sem forças nucleares para complicar (o tamanho do próton e sua própria estrutura interna injetam incertezas nas estimativas de QED do comportamento do Hidrogênio), o Ps é um sistema quântico mais simples, embora frágil. Um "átomo" ainda mais frágil é o objeto triplo que consiste em dois elétrons e um posítron. O Ps^-, como é conhecido, é menos adequado para estudos de QED o que o Ps, mas tem a virtude de ser o mais simples sistema de três corpos na física. Da mesma forma, ele é mais simples do que H^-, H²⁺ e Hélio, por ser constituído por entidades puntuais e a ausência de forças nucleares. O Ps^- é, tal como o Ps, um estado entrelaçado com estados quânticos de energia discretos, embora se calcule que apenas o estado fundamental seja estável contra a dissociação em Ps e um elétron livre. Se conhece muito pouco do Ps^- além de sua duração. Agora, uma nova experiência realizada no Instituto Max Planck de Física Nuclear, em Heildelberg, mediu a existência do Ps^- com uma precisão seis vezes melhor (o novo valor é de meio nanossegundo). O Ps^- é obtido atirando um feixe de posítrons contra uma fina folha de Carbono e seu tamanho é, na verdade, um pouco maior do que um átomo de Hidrogênio. (Fleischer et al., Physical Review Letters, artigo em fase de publicação).

Número 765, matéria 1, 14 de fevereiro de 2006 por Phil Schewe e Ben Stein
ATAQUE DOS TELECLONES. Os criptógrafos quânticos deveriam começar a se preocupar? Ao contrário da matéria cotidiana, sistemas quânticos, tais como fótons, não podem ser copiados, ao menos não perfeitamente, de acordo com o "teorema da não-clonagem". Não obstante, é permitida uma clonagem imperfeita, enquanto o Princípio de Incerteza de Heisenberg não for violado. De acordo com Heisenberg, medir a posição de uma partícula perturba a mesma e limita a precisão com que a propriedade complementar (momento) pode ser determinado, tornando impossível reproduzir confiavelmente todo o conjunto de propriedades da partícula. Agora, a clonagem quântica foi combinada com o teletransporte quântico, na primeira demonstração experimental completa de "teleclonagem", por cientistas da Universidade de Tóquio, Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia e a Universidade de York. Em um teletransporte ideal, o original é destruído e suas exatas propriedades são transmitidas a uma segunda partícula remota; o Princípio de Heisenberg não se aplica porque nenhuma medição definitiva é realizada na partícula original. Na teleclonagem, o original é destruído e suas propriedades são emitidas, não para uma, mas para duas partículas remotas, com as propriedades da partícula original sendo reconstruídas até uma fidelidade máxima de menos de 100%. (O Princípio de Heisenberg limita a capacidade de fazer clones porque, se não fosse assim, os pesquisadores poderiam continuar fazendo cópias da partícula e aprender tudo a respeito de seu estado). Em sua experiência, os pesquisadores não teleclonaram uma única partícula, porém todo um feixe de luz laser. Eles transmitiram o campor elétrico do feixe, especificamente sua amplitude e fase – mas não sua polarização – para dois feixes quase idênticos em posições remotas com 58% de precisão ou fidelidade, para um limite teórico de 66%. Esta característica notável da teleclonagem é uma ramificação da própria mágica da mecânica quântica: entrelaçamento quântico. A teleclonagem se distingue da clonagem local e da teleportação por necessitar de um entrelaçamento "multipartículas", uma forma de entrelaçamento no qual são necessárias correlações mais estritas entre as partículas ou sistemas quânticos, neste caso três feixes de luz. (Um exemplo de entrelaçamento multipartículas é o estado Gigahertz entre três partículas relatado no PNU nº 414.) Além de representar uma nova ferramenta de informação quântica, a teleclonagem pode ter uma aplicação exótica: "grampear" canais de criptografia quântica. Protocolos de criptografia quântica são tão seguros que podem descobrir "grampos". Não obstante, com a teleclonagem a identidade e a localização do bisbilhoteiro podem permanecer garantidamente não comprometidas. (Koike et al. Physical Review Letters, 17 de fevereiro de 2006. Para uma demonstração mais antiga e parcial de teleclonagem – entre um fóton original e um clone em uma localização remota e outro clone local – ver Physical Review Letters, 15 de julho de 2005.

Número 765, matéria 2, 14 de fevereiro de 2006 by Phil Schewe and Ben Stein
PERÍODOS CRÍTICOS DO MERCADO DE AÇÕES. Nos meses que antecedem e se seguem a uma grande crise no mercado, as flutuações de preços seguem padrões semelhantes aos observados nos fenômenos naturais, tais como o rítmo cardíaco e terremotos, dizem os físicos na edição de 17 de fevereiro da Physical Review Letters. Uma equipe da Universidade de Tóquio estudou o índice S&P 500, da Agência Standard & Poor, com o foco em pequenos desvios das tendências de longo prazo. Essas flutuações para cima e para baixo nos preços das ações são usualmente "Gaussianas", ou "normalmente" aleatórias, pelo menos quando medidas ao longo de intervalos de tempo suficientemente grandes – por exemplo, por mais de um dia. Isso significa que as flutuações provavelmente serão pequenas, enquanto que grandes oscilações são menos prováveis, com as respectivas probabilidades formando uma curva de sino. Porém, quando a equipe examinou períodos de 2 meses no entorno de grandes crises, tais como a "Segunda-Feira Negra" de 19 de outubro de 1987, eles viram uma história diferente: flutuações de todas as magnitudes eram igualmente prováveis. Como conseqüência, o gráfico das oscilações dos índices parecia estatiticamente similar, caso plotado sobre diferentes escalas de tempo, em qualquer parte entre escalas de 4 minutos e duas semanas. Este comportamento foi chamado de "crítico" em uma analogia com um metal ferromagnético em sua "temperatura crítica", quando se formam regiões onde os átomos do metal dispõem seus spins na mesma direção, e essas regiões parecem similares em diferentes níveis de ampliação. Esta auto-similaridade foi igualmente observada nos intervalos entre batimentos cardíacos, ou entre terremotos. Matematicamente, entretanto, o caso do mercado de ações difere dos outros porque as probabilidades não se modificam com o tamanho do evento, enquanto que no caso de auto-similaridade não-crítica, as probabilidades usualmente seguem uma, assim chamada, lei exponencial. Não fica claro quais decisões individuais de transações levam a uma fase crítica do mercado de ações, diz o co-autor Zbigniew Struzik, embora ele e a equipe na Univesidade de Tóquio estejam trabalhando para encontrar explicações. Também não fica claro se as descobertas podem levar a um sistema de "alerta antecipado" para prever crises e se um tal sistema poderia precipitar uma crise – ou criar uma artificialmente – induzindo ao pânico. "Isto poderia compensar ou neutralizar uma crise, ou torná-las piores", diz Struzik. (Kiyono et al., Physical Review Letters, 17 de fevereiro de 2006)

Número 769, matéria 1, 17 de março de 2006 por Phil Schewe e Ben Stein
UM NOVO TRIUNFO DA INFLAÇÃO. O modelo inflacionário do Big Bang passou por um teste crucial, como revelaram os cientistas que trabalham na Sonda Wilkinson de Anisotropia de Microondas (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe = WMAP), em uma longamente aguardada série de dados, em uma conferência de imprensa realizada em 17 de março. A WMAP foi lançada em 2001 mara mapear as anisotropias no fundo cósmico de microondas (Cosmic Microwave Backgound = CMB), com uma precisão muito maior do que sua predecessora, a Exploradora do Fundo Cósmico (Cosmic Background Explorer = CME), que descobriu as anisotropias na década de 1990. O primeiro lote de dados da WMAP, 3 anos atrás, fixou diversas características do universo que, anteriormente, eram conhecidas de forma muito imprecisa, inclusive: a era da recombinação (380.000 anos após o Big Bang, quando se formaram os primeiros átomos); a idade do universo (13,7 bilhões de anos, mais ou menos 200 milhões de anos); e a conformação do universo (com a Energia Escura respondendo por 73% de toda a energia – ver PNU 624). Desde o anúncio de 2003, os pesquisadores da WMAP têm trabalhado com afinco para reduzir as incertezas de seus resultados. A grande novidade no anúncio de ontem, com base em três anos de dados, foi a liberação de uma mapa do céu contendo informações acerca da polarização das microondas (ver a imagem em Physics News Graphics). As microondas são parcialmente polarizadas, ou orientadas, a partir do tempo de sua origem (emergino da assim chamada "esfera da última dispersão" – ver PNU 591) e parcialmente polarizadas pela disperão, em sua jornada em direção à Terra, a partir do plasma pervasivo da maior parte do Hidrogênio ionizado criado quando a radiação ultravioleta da primeira geração de estrelas atingiu o gás interestelar em redor. A WMAP agora estima que esta reionização, que marca efetivamente a era das primeiras estrelas, tenha ocorrido 400 milhões de anos depois do Big Bang, em lugar dos 200 milhões de anos anteriormente estimados. O principal passo adiante é que menores fatores de erro, cortesia do mapa de polarização e do mapa de temperaturas, muito melhor, do céu – com uma incerteza de apenas um bilhonésimo de grau Kelvin – fornece uma nova estimativa para as falhas de homogeneidade na temperatura do CMB. O modelo mais simples, chamado de Harrison-Zeldovich, afirma que o espectro das falhas de homogeneidade deveria ser plano; ou seja, as falhas de homgeneidade deveriam ter a mesma variação em todas as escalas. A inflação, por outro lado, preve pequenos desvios dessa planura. Os novos dados da WMAP, pela primeira vez, medem o espectro com presisão suficiente para mostrar uma preferência pela inflação, em lugar do espectro previsto pelo modelo Harrison-Zeldovic – um teste que foi longamente aguardado como a "pistola ainda fumegante" da inflação. Publicações disponíveis na página da NASA na Web; imagem disponível em Physics News Graphics. Imagens de alta resolução de mais informações disponíveis na página da NASA

Número 769, matéria 2, 17 de março de 2006 por Phil Schewe e Ben Stein
NANOTUBOS DESDOBRADOS. O Carbono bidimensional, ou Grafeno, tem muitas das propriedades do Carbono unidimensional (na forma de nanotubos): os elétrons podem ser mover a altas velocidades e sofrer apenas pequenas perdas de energia. De cordo com Walt deHeer (Georgia Tech), que falou no encontro desta semana da Sociedade Física Americana (American Physical Society = APS), em Baltimore, o Grafeno fornecerá uma plataforma muito mais controlável para eletrônica integrada do que é possível com nanotubos, uma vez que as estruturas de Grafeno podem ser fabricadas litograficamente como grandes "wafers". Folhas isoladas de Grafeno só foram isoladas em 2004 por Andre Geim (Universidade de Manchester). No Grafeno, a velocidade do elétron é independente da energia. Isto é, os elétrons se movem como ondas de luz; se comportam como se fossem partículas sem massa. Esta extraordinária propriedade foi elucidada em novembro de 2005, através de experiências (ver artigos de apoio na edição de janeiro de 2006 de Physics Today), usando o Efeito de Hall Quântico (Quantum Hall Effect = QHE), no qual elétrons, confinados em um plano e submetidos a altos campos magnéticos, executam apenas as trajetórias quânticas prescritas. Estes testes foram relaizados por grupos representados no encontro da APS por Geim e Philip Kim (Universidade de Columbia). Os estudos do QHE também revelaram que, quando um elétron completa uma trajetória circular completa no campo magntético imposto, sua função de onda (que define a natureza ondulatória quântica do elétron) sofre uma rotação de 180°. Esta modificação, chamada "Fase de Berry", funciona de modo a reduzir a propensão dos elétrons de se espalharem na direção contrária, o que, por sua vez, ajuda a reduzir as perdas em energia. Geim relatou uma nova virada nesta história. Estudando o QHE em bi-camadas de Grafeno, ele observou uma nova versão do QHE, com uma "Fase de Berry" dobrada de 360°. Geim também traçou uma comparação com certas cosmologias nas quais múltiplos universos podem coexistir, cada um com seu próprio conjunto de constantes físicas; no Grafeno, diz ele, onde os elétrons se movem de maneira semelhante à luz, com uma grande velocidade – porém uma algo menor do que a da luz no vácuo – o parâmetro que fixa a escala da força eletromagnética, mais eatamente a "constante de estrutura fina" (definida como e²/hc), tem um valor aproximadamente de 2,0, em lugar do costumeiro 1/137. A nova meta é aprender mais sobre a física do Grafeno e depois se preocupar com aplicações. Por exemplo, Walt deHeer relatou que um gráfico de resistência versus campo magnético aplicado tem um formato fractal. DeHeer declarou que, até agora, não tem explicação para isto. No tocante às aplicações, ele disse que em um chip totalmente de Grafeno, os componentes de ligação com as usuais interconexões metálicas que tendem a corromper relacionamentos quânticos, não seriam necessárias. Assim, a natureza ondulatória dos elétrons poderia ser mais inteiramente explorada para efeitos de informação quântica. O grupo de DeHeer, até agora, tem tentado construir circuitos desta forma: eles fizeram estruturas de Grafeno (inclusive um transistor de Grafeno) tão pequeno como 80 nanômetros (80 bilhonésimos de metro) e esperam chegar até o tamanho de 10 nanômetros.

Número 770, matéria 1, 23 de março de 2006 por Phil Schewe and Ben Stein
LUZ BIDIMENSIONAL. Luz bidiomensional, ou plasmons, podem ser disparados quando a luz bate contra uma superfície metálica texturizada. Os plasmons podem ser úteis para cobrir a divisão entre fotônica (alta quantidade de dados, mas também na escala relativamente larga de circuitos com dimensões de um mícron - um milésimo de milímetro) e eletrônica (quantidade relativamente baixa de dados, mas com dimensões pequenas de dezenas de nanômetros - milhonésimos de milímetro). Pode-se estabelecer uma disciplina híbrida, a "plasmônica", na qual a luz é, primeiro, transformada em plasmons, que se propagam em uma superfície metálica, porém com um comprimento de onda menor do que a luz original; os plasmons podem, então, ser processados com seus próprios dispositivos ópticos bidimensionais (espelhos, canais de ondas, lentes, etc.) e, mais tarde, os plasmons podem ser reconvertidos em luz ou em sinais elétricos. Para mostrar como este campo está criando forma, aí vão alguns resultados de "plasmônica" que foram no grande bazar de física internacional, o encontro de março da Sociedade Americana de Física, que ocorreu na semana passada em Baltimore.
1. Plasmons em biosensores e terapia do câncer: Naomi Halas (Universidade Rice) descreveu como plasmons excitados em uma superfície de partículas muito pequenas, revestidas de ouro, na forma de grãos de arroz, podem atuar como poderosas e localizadas fontes de luz para a realização de espectroscopia em moléculas orgânicas próximas. Os campos elétricos dos plasmons nas extremidades curvas do "arroz" são muito mais intensos do que a luz laser, usada para excitar os plasmons, e assim aumentam grandemente a velocidade e a precisão da espectroscopia. Sintonizados de maneira diferente, plasmons em nanopartículas podem ser usados não só para a identificação, mas também para a erradicação de células cancerosas em ratos.
2. Microscópio de plasmons: Igor Smolyaninov (Universidade de Maryland) relatou que ele e seus colegas estavam aptos a obter imagens de pequenos objetos em um plano, com resolução espacial tão boa quanto 60 nm (quando truques matemáticos são aplicados, a resolução aumenta para 30 nm), usando plasmons excitados nesse plano por luz laser em um comprimento de onda de 515 nm. Em outras palavras, eles obtêm uma microscopia com uma resolução espacial muito melhor do que a difração normalmente permitiria; além disso esta microscopia tem campo longo – a fonte de luz não tem que estar localizada a menos do que um comprimento de onda de distância do objeto. Este trabalho é, essencialmente, uma versão da "óptica da Chatolândia". Eles usam espelhos e lentes de plasmons em 2D para auxiliar na obtenção de imagens e, então, removem os plasmons por um conduto de onda.
3. Super-lentes de polarização de fótons e transmisão gigante: Gennady Shvets (Universidade do Texas) relatou seu uso de fonons excitados por luz para obter super-lentes (lentes com materiais de painel plano) com resoluções microscópicas tão boas quanto um vigésimo de um comprimento de onda na faixa do médio infravermelho. Ele e seus colegas puderam obter imagens sub-superficiais de amostras e observaram o que eles chamam de "transmissão gigante", na qual a luz cai sobre uma superfície coberta com orifícios muito menores do que o comprimento de onda da luz. Muito embora a área total dos orifícios seja somente 6% da superfície total da área, 30% da luz atravessa, por cortesia da atividade dos plasmons nos orifícios.
4. Futuros circuitos de plasmon em freqüências ópticas Nader Engheta (Universidade da Pennsylvania) argumentou que nano-partículas, algumas apoiando a excitação de plasmons, podem ser configuradas para atuar como capacitores, resistores e indutores nanométricos – os elementos básicos para qualquer circuito elétrico. Neste caso, o circuito poderia funcionar não em freqüências de rádio (10¹⁰ Hz) or microondas (10¹² Hz), mas em freqüências ópticas (10¹⁵ Hz). Isto tornaria possível a miniaturização e processamento direto de sinais ópticos com nano-antenas, nano-filtros de circuito, nano-condutores de ondas, nano-ressonadores, e poderiam levar a possíveis aplicações em nano-computação, nano-armazenagem, sinalização molecular e interfaces óptico-moleculares.

Número 771, matéria #1, 29 de março de 2006 por Phil Schewe and Ben Stein
ANIMAÇÃO DA FUSÃO DE BURACOS NEGROS. Agora se pode realizar cálculos acurados das formas de ondas gravitacionais emitidas durante a colisão de Buracos Negros. Um novo estudo computacional de como um par de Buracos Negros, orbitando um ao outro, perturbam o espaço circundante e enviam grandes rajadas de ondas gravitacionais, deve beneficiar a busca experimental por essas ondas com detectores, tais como o Observatório por Interferência de Laser de Ondas Gravitacionais (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory = LIGO) e a planejada Antena Espacial de Interferômetro Laser (Laser Interferometer Space Antenna = LISA). A relativa dificuldade da modelagem computacional do complicado comportamento físico depende, em parte, do sistema em questão e as equações que descrevem as forças atuantes. Para descrever as complicadas configurações das cargas e correntes, usa-se as Equações de Maxwell para estabelecer as forças atuantes. No caso de Buracos Negros binários, as equações são as da Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein. Buracos Negros são o máximo em termos de forças gravitacionais e isto apresenta dificuldades em modelar o comportamento do entorno. Não obstante, alguns físicos na Univesidade do Texas em Brownsville conseguiram, agora, derivar um algorítmo que não só produz acuradas estimativas das ondas gravitacionais dos Buracos Negros espiralando para dentro, mesmo nos pequenos intervalos de tempo que levam à fusão final, mas que também é facilmente implementado em computadores (ver figuras e animação em Physics News Graphics). "A importância deste trabalho", diz um dos autores o novo estudo. Carlos Lousto, "é que ele dá uma previsão acurada aos observatórios de ondas gravitacionais, tais como o LIGO, do que eles vão observar". Os novos resultados são parte de um novo estudo de relatividade numérica, relaizado na Universidade do Texas, conhecido como Projeto Lazarus. (Campanelli, Lousto, Marronetti, and Zlochower, Physical Review Letters, 24 de março de 2006).

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Ufa!... acabei... Todas essas matérias são referenciadas no PNU nº 804 e são anteriores a minha primeira tradução (nº 772).

Correções são bem vindas etc e tal, e aquele papo de sempre...