quarta-feira, 28 de abril de 2010

Físicos brasileiros tiram energia do vácuo

A física quântica deixa muita gente confusa quando afirma que é impossível existir o nada absoluto: o espaço vazio puro. A constatação de que o vácuo possui uma energia própria, porém, já foi provada experimentalmente, e só não percebemos isso no dia-a-dia porque esse "conteúdo" do nada é muito pequeno. Uma dupla de teóricos brasileiros, porém, acaba de descobrir um modo de fazer com que a energia do vácuo aumente sem controle, num fenômeno de alta violência.
 vácuo quântico
© energia do vácuo quântico (ilustração)
Essa energia não serviria para iluminar cidades ou mover carros, mas pode ajudar a entender alguns dos pontos mais obscuros da física moderna.
A ideia, descrita em um artigo de Daniel Vanzella e William Lima, do Instituto de Física de São Carlos, conquistou espaço na revista "Physical Review Letters", uma das mais disputadas da área. No trabalho, a dupla descreve como sacou a energia "do nada" usando um ingrediente inusitado: a gravidade, força de atração que os físicos consideram fraca.
Desdenhar o poder da gravitação pode parecer piada, mas os físicos sabem que ela perde de longe para outras forças. O exemplo clássico usado para ilustrar isso é o do ímã que ergue uma moeda: o magnetismo do ímã vence a gravidade de toda a Terra. Por isso é que o trabalho brasileiro chamou tanta atenção ao misturar o vácuo quântico com a gravidade.
"São dois conceitos que, se isolados, normalmente não desempenham papel muito dramático nas experiências do dia-a-dia, mas descobrimos que, em alguns contextos, um pode ajudar o outro a ficar dominante", explicou Vanzella.
O que ele e Lima fizeram foi aplicar as equações da energia do vácuo a um espaço onde a gravidade é fortíssima: uma estrela de nêutrons. É um tipo de astro extremamente compacto. Se uma estrela com duas vezes a massa do Sol fosse prensada até ficar com um centésimo de milésimo do tamanho, meros 25 km de diâmetro, ela seria uma estrela de nêutrons.
O que os físicos fizeram foi mostrar que a gravidade perto de um objeto desses iria interagir com o vácuo de forma tão violenta que campos de energia extremamente fracos seriam amplificados exponencialmente. Uma vez com o resultado nas mãos, porém, os físicos se perguntaram que tipo de energia contida no vácuo poderia sofrer essa explosão.
Desse exercício surgiram muitas perguntas e nenhuma resposta, mas um dos questionamentos levou Vanzella e Lima a um caminho promissor.
Os físicos verificaram que o eletromagnetismo, o tipo de energia cuja forma mais conhecida é a luz, não seria afetado pela gravidade de uma estrela de nêutrons da forma brutal como os físicos previam. Vanzella imaginou se o efeito que ele previu poderia causar essa expansão de energia eletromagnética de outra forma, agindo não no contexto de uma única estrela de nêutrons, mas no contexto cosmológico.
O maior desafio da cosmologia hoje é entender o que é a chamada "energia escura", força que faz o Universo se expandir aceleradamente. Físicos não sabem dizer por que o Big Bang, a explosão que deu origem ao cosmo, não está desacelerando, o que seria de esperar, já que a gravidade das galáxias as atrai umas às outras. Já se postulou até a existência de tipos de campo de força desconhecidos para tentar explicar a energia escura, sem sucesso.
"Se o efeito que nós verificamos realmente se manifesta no caso eletromagnético em contexto cosmológico, porém, seria uma possível explicação para a energia escura. Mas isso também já é muito especulativo da nossa parte, porque ainda estamos no meio das nossas contas", diz Vanzella.
O físico diz, porém, estar confiante em que, de um jeito ou de outro, a teoria chegará a algum tipo de previsão que pode ser colocada sob teste em observações astrofísicas num futuro próximo.
Fonte: Physical Review Letters e Folha de São Paulo

terça-feira, 27 de abril de 2010

Refletor na Lua testa a teoria de Einstein

Físicos da Universidade da Califórnia, em San Diego, nos Estados Unidos, encontraram um refletor de luz soviético, o Lunokhod 1, na superfície da Lua que pousou em 17 de novembro de 1970 e estava desaparecido desde 14 de setembro de 1971. Segundo o jornal Simmetry, do Laboratório do Acelerador Nacional de Partículas, na Universidade de Stanford, o objeto poderá ajudar a testar a lei geral da relatividade, de Albert Einstein.
 lua refletor laser
© NASA (refletor à laser na Lua durante missão da Apollo)
Segundo a revista, o objeto simplesmente reflete qualquer luz de volta para sua fonte, não importando de que direção tenha vindo. Outros refletores podem ser encontrados na Lua, três deles foram deixados pelas missões Apollo (11, 14 e 15) da Nasa, e outros dois russos (Lunokhod 1 e Lunokhod 2). O refletor Lunokhod 2 não funciona bem o suficiente quando iluminado pela luz do Sol, porém o Lunokhod 1 refletem o sinal com mais eficiência. Os cientistas costumam mandar pulsos de laser para esses refletores, sabendo que eles serão refletidos de volta. Os físicos podem, assim, medir a distância até o refletor com grande precisão milimétrica.
São necessários três refletores para descobrir a orientação da Lua. Um quarto acrescenta informações sobre a distorção causada pela gravidade da Lua, e um quinto aumenta a informação. Os cientistas afirmam que, pela sua posição, o Lunokhod 1 é fundamental para entender o núcleo líquido da Lua e para determinar a posição exata do seu centro e assim mapear a órbita. Os cientistas esperam utilizar esses dados para testar o que diz a teoria de Einstein sobre a órbita.
O professor Tom Murphy, da Universidade da Califórnia, afirma que a equipe ocasionalmente se deparou com o refletor desaparecido nos últimos dois anos. Contudo, no mês passado através de uma câmera de alta-resolução da Nasa encontrou o local exato do Lunokhod 1. Em 22 de abril, os cientistas enviaram um pulso de laser para o local do telescópio Apache, no Novo México, e conseguiram determinar a distância do telescópio até o refletor com precisão de 1 cm.
Fonte: Simmetry (Universidade de Stanford)

sexta-feira, 16 de abril de 2010

Novo elemento químico na tabela periódica

Investigadores russos e norte-americanos desenvolveram um novo elemento químico, o 117 (Ununséptio), que permitirá uma série de novas descobertas. A representação da novidade no quadro de Mendeleïev (tabela periódica) vem ocupar o espaço em branco na sétima fila, junto dos elementos ‘pesados’, aqueles com massa atômica elevada. Após as recentes descobertas dos 113, 114, 115, 116 e 118, o 117 permanecia ausente.
Tabela Periódica
© Revista Física (tabela periódica)
A equipe do Instituto de Investigação Nuclear (JINR), de Dubna, na Rússia; e nos EUA, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore e do Laboratório Oak Ridge, observou o elemento ao longo de uma experiência através de um acelerador de partículas do Dubna, onde outros também foram descobertos.
Para o 92, o urânio, cujo estado natural tem 92 prótons, os físicos tiveram de fabricar novos elementos pesados através de colisões provocadas. O 117 (que não existe na natureza) foi o último a preencher a lista devido ao fato de a preparação da experiência apresentar certas dificuldades. Foi encontrado ao manipular átomos de cálcio e berquélio.
Para além de preencher a lacuna na tabela de elementos químicos de Mendeleïev, abre novos horizontes aos investigadores da área, como por exemplo, a teoria da ilha de estabilidade, uma região onde elementos pesados (ainda desconhecidos) teriam uma grande estabilidade e os “elementos pesados fabricados” se desintegrariam em menos de um milissegundo.
Muitos cientistas acreditam que elementos ainda mais pesados possam ocupar uma "ilha de estabilidade", na qual átomos superpesados poderiam se manter íntegros por longos períodos. Esta ideia de estabilidade deve-se a um determinado número de neutrons e prótons presentes nestes átomos, e descobrir tais elementos poderia abrir a porta a novas descobertas. A descoberta do 117 é mais um passo a caminho dessa "ilha".
Resta saber também o que existe depois da ilha de estabilidade. Até onde a natureza vai permitir que o homem construa átomos cada vez mais complexos é uma das principais questões da ciência.
Fonte: Science

quinta-feira, 15 de abril de 2010

Detector Atlas no LHC redescobre o bóson W

O detector Atlas saiu na frente na disputa dentro do Grande Colisor de Hádrons (LHC), o simulador de "mini-Big Bangs". Apenas dias depois que o seu programa de Física começou a funcionar, o Atlas relatou sua primeira detecção de partículas bóson W.
monitor do experimento atlas
© CERN (monitor do experimento Atlas)
Esse é um tipo de partícula já identificado em outros colisores, mas antes que os detectores no LHC possam tentar descobrir novas delas, precisam "redescobrir" as já estabelecidas.
A detecção inicial é um "excelente sinal" para conseguir as partículas realmente desejadas em breve, diz Fabiola Gianotti, que lidera a equipe Atlas. "Isso demonstra que tanto o acelerador LHC como o detector Atlas funcionam extremamente bem", diz ela.
detector atlas
© CERN (detector Atlas) 
As partículas bóson W se degradam quase instantaneamente em léptons e neutrinos.
Em duas ocasiões, desde que a máquina começou a suas colisões a 7 TeV (trilhões de eletronvolts), no mês passado, os léptons, que podem ser pósitrons ou múons, foram detectados no calorímetro do Atlas e nas câmaras de múons.
Já os neutrinos não interagem de fato com o detector, mas sua presença foi inferida a partir do desequilíbrio na medição de momento total de decaimento ou degradação do detector, ou seja, sua "energia faltante".
A detecção é interessante porque prevê-se que novas partículas, como a desejada bóson de Higgs, também se degradem em bósons W, diz o físico do Atlas Andreas Hoecker. "O bóson W é realmente muito central."
David Barney, um membro do detector rival CMS, aponta para um "elemento de saudável competição entre os dois grandes detectores multifuncionais". Ele diz que muitos eventos interessantes serão necessários em ambos para construir um quadro completo.
Fonte: New Scientist