Um nó de feixos de luz! Científico e romântico!

20 01 2010

 

Ilustração de Walt Disney.

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Uma equipe de físicos britânicos conseguiu dar vários nós em feixes de luz, em uma experiência inédita relatada em artigo na revista científica Nature Physics.

Segundo o especialistas, o feito foi possível graças à chamada “Teoria dos Nós“, um ramo da matemática abstrata inspirado nos nós cotidianos, como os de cordas e sapatos. “Em um feixe, o fluxo de luz no espaço é semelhante ao das águas de um rio“, explicou Mark Dennis, da Universidade de Bristol e principal autor do estudo. “Apesar de correr em uma linha reta, a luz também pode fluir em voltas e redemoinhos, formando linhas no espaço chamadas de vórtices ópticos.”

Ao longo desses vórtices, a intensidade da luz é zero. Toda a luz à nossa volta é cheia dessas linhas negras, apesar de não podermos vê-las“, disse.

 

Foto: BBC


Vórtices ópticos podem ser criados com hologramas que direcionam o fluxo de luz. Neste estudo, a equipe desenhou hologramas usando a teoria dos nós. E com esses hologramas, conseguiram criar nós em vórtices ópticos.  Para os cientistas, a compreensão de como controlar a luz tem importantes implicações para a tecnologia a laser usada em vários campos, da medicina à indústria.

O sofisticado desenho de hologramas necessário para a nossa experiência mostra um avançado controle óptico, o que pode sem dúvida vir a ser usado em futuros aparelhos a laser“, disse Miles Padgett, da Universidade de Glasgow.

FONTE: Terra





Estrelas de nêutrons, extremamente densas!

8 05 2009

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Os raios mais fracos (vermelho), intervalo médio (verde) e demais emanações de energia (azul).

 

A Nasa, agência espacial americana, divulgou em seu site a imagem de um pulsar – estrela de nêutrons pequena e densa – situado na região central de uma nebulosa planetária que possui um formato semelhante a uma grande mão, conforme os cientistas. O PSR B1509-58 foi fotografado pelo telescópio espacial Chandra X-ray em uma zona ocupada pela grande nuvem de gás e poeira, com mais de 150 anos-luz de extensão.

 

Mesmo sendo pequeno (em torno de 19km de diâmetro), o pulsar emite uma poderosa energia composta por íons e elétrons que é capaz de criar estruturas intrigantes e complexas ao seu redor, como a “mão cósmica” da fotografia. A análise da estrela de nêutrons foi realizada a partir de fotos captadas pelo Chandra X-ray: raios X mais fracos (vermelho), intervalo médio (verde) e demais emanações de energia (azul).

 

Os pulsares são os restos de estrelas que entraram em colapso, fenômeno também conhecido como supernova. Na maioria das vezes, estas estrelas de nêutrons possuem um campo gravitacional até 1 bilhão de vezes superior ao da Terra. No entanto, o PSR B1509-58 surpreende os astrônomos pela gigantesca energia – a força gravitacional é cerca de 15 trilhões de vezes maior que a do nosso planeta.

 

De acordo com os cientistas, a combinação de uma rápida rotação com o forte campo magnético do PSR B1509-58 fazem com que ele seja um dos geradores eletromagnéticos mais potentes da galáxia.

 

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Cientistas acreditam que apenas os buracos negros são mais densos que o interior das estrelas de nêutrons.

 

Cientistas da Universidade de Indiana, nos Estados Unidos, registraram a incrível densidade e força molecular de uma estrela de nêutrons – objeto astronômico formado pelo resto do colapso gravitacional de uma estrela durante uma supernova. Segundo eles, a crosta ao redor do astro seria dez bilhões de vezes mais forte que o aço ou qualquer outro metal encontrado na Terra.

 

Somente os buracos negros são mais densos que as estrelas de nêutrons. Estimativas apontam que uma colher de chá do material retirado do seu interior pode pesar cerca de 100 milhões de toneladas.

 

De acordo com os pesquisadores, o principal objetivo da pesquisa foi avaliar os riscos de como a atração gravitacional intensa destes corpos poderia provocar ondulações no espaço-tempo. Os cientistas também sugeriram que o estudo poderia levar a uma nova compreensão sobre tremores estelares ou gigantes erupções de uma magnastar (estrela de nêutrons com intenso campo magnético).

 

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Estrela de nêutrons.

 

Uma estrela de nêutrons se forma quando o núcleo de ferro descartado por uma explosão de uma supernova não consegue mais suportar seu próprio peso.  Num instante os átomos colapsam, elétrons se fundem com prótons, para formar uma esfera neutra de matéria com a densidade de um núcleo atômico.  A estrela de nêutrons assume então o diâmetro de uma cidade de tamanho médio na Terra.

Fontes:

Portal Terra 1

Portal Terra 2





Mistérios do mundo científico ainda por resolver: as constantes variáveis.

2 04 2009

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Mistério n°3:

 

Por que o universo se expande cada vez mais rapidamente?  

 

 

 

O estudo da física é baseado em certos números ou grandezas que parecem imutáveis e aos quais os físicos chamaram de leis de constantes da Natureza.  Por exemplo: a carga do elétron ou a velocidade da luz.  Mas, desde 1937, começou-se a suspeitar que certas constantes universais da física parecem não se aplicar ao cosmos.  Uma possível variação das constantes fundamentais da Natureza ainda está sem explicação e aparenta ter motivos estritamente misteriosos. 

 

 

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No início de tudo, há 13,7 bilhões de anos, a força do Big Bang atirou o conteúdo do Universo nascente em todas as direções. A matéria e a energia se condensaram em estrelas e galáxias, mas prosseguiram em sua corrida. No entanto, em anos recentes, pesquisadores constataram — com surpresa — que o cosmos está inflando cada vez mais rápido.  E não está reduzindo sua taxa de expansão, como seria esperado pelas leis de constantes da Natureza conhecidas.  Ou seja, com os dados que temos deveria haver um limite para a expansão do universo, em um certo ponto deveria encontrar um momento de desaceleração.

No entanto, alguma coisa parece estar compensando a gravidade e sustentando o processo de crescimento, acelerando as galáxias cada vez para mais longe umas das outras.

 

 

 

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 Desenho artístico do interior de um quasar por Simmonet

 

 

 

 

Um estudo da luz de quasars (objetos celestes muito brilhantes, que se encontram no limiar do Universo observável) constatou que a luz emitida por eles (há mais de 15 mil milhões de anos) passa, no seu caminho até a Terra, através de numerosas nuvens de gás interestelar, onde é absorvida e reemitida.   

Estas nuvens de gás estão muito distantes da Terra.  Assim para os cálculos de distância e velocidade é preciso levar em consideração que elas foram emitidas e reemitidas no passado, totalizando muitas épocas diferentes.  São números que somam milhares de milhões de anos.  Ao calcular esses valores do passado, pesquisadores descobriram que os meios pelos quais calculam o valor dessa constante não se aplicam nesse caso, pois os resultados obtidos indicam que essa constante seria diferente (menor) no passado.  A diferença é pequena, mas perceptível.

 

 

 

 

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 Quasar visto de um planeta.  Desenho artístico.

 

 

 

 

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Diversas teorias já surgiram, mas nenhuma ainda se provou correta tanto para justificar a aceleração na expansão do universo, nem tampouco para a diferença do cálculo menor para o passado.  É possível que estas variantes tenham a ver com a “energia escura” e que até se consiga explicar a mudança na intensidade da atração entre prótons e elétrons.  Mas o mistério ainda cerca estas constantes.





Mistérios do mundo científico ainda por resolver: por que as naves Pioneer mudaram suas trajetórias?

1 04 2009

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Mistério n°2:

 

Quem pilota as sondas Pioneer?

 

 

A Anomalia Pioneer é uma leve divergência nas trajetórias precisamente calculadas das sondas interplanetárias norte-americanas Pioneer 10 e Pioneer 11 da NASA, lançadas em 1972 e 1973.  Por quê?   Não há ainda uma explicação científica satisfatória.  A anomalia foi notada pelo desvio na rota original que começou a ser sentida 10 anos depois do lançamento. Em cada ano do curso, as sondas se deslocam 12.800 km para mais longe do traçado original da trajetória.  Não parece muito se pensarmos que as sondas cobrem 350.400.000 km por ano.  Mas décadas de análise ainda não conseguiram encontrar uma razão simples para isso.

 

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Sabemos que o problema da Anomalia Pioneer é de origem dinâmica.  Mesmo desconsiderando os efeitos gravitacionais conhecidos sobre as naves Pioneer 10 e 11, resta ainda uma inexplicada aceleração rumo ao Sol.  Uma aceleração constante.  Este é um problema em aberto.  Podemos agrupar as possíveis soluções em três categorias de acordo com sua natureza

 

Erros de Observação erros nos programas de análises de dados,  erros do programa de modelagem de trajetória, no entanto, um a um estes erros foram descartados usando análises de computação.

 

Resultados de efeitos sistemáticos e gravitacionais  todo tipo de explicação que leva em consideração as forças sistemáticas no interior da nave  já foi abordada.  Principalmente porque se sabe que esse efeito existe e não pode ser excluído, contudo a magnitude da anomalia supera a aceleração que seria gerada por esse mecanismo.

 

Efeitos de física desconhecida – sim, é aqui que a porca torce o rabo.   Hoje procuramos por efeitos externos que possam ser explicados além da física convencional e que podem sugerir uma nova física, que desconhecemos.

 

 

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Este mistério tem despertado grande interesse.  Muito vem sendo feito na tentativa de explicar sua causa.   Apesar de  diversas propostas terem sido sugeridas ao longo dos anos, nenhuma delas é totalmente aceita e o problema  Anomalia Pioneer continua sem solução.  É interessante notar que outras naves lançadas no espaço também sofreram os efeitos de uma aceleração desconhecida e até agora inexplicável.





Mistérios do mundo científico ainda por resolver: onde está o resto do universo?

31 03 2009

lhc-acelerador-de-particulasLHC acelerador de partículas.

 

 

 

Em fevereiro deste ano, (19-2-09), o TIMES ON LINE, [Grã-Bretanha] publicou uma matéria de Michael Brooks que li com atenção e que, volte e meia, retorna aos meus pensamentos.  Diga-se de passagem, foi uma matéria publicada na parte de entretenimento, mas nem por isso deixa de nos fazer pensar.  Trata-se de 13 mistérios do mundo científico ainda por resolver, de autoria de Michael Brooks.   Como é um artigo grande, vou abordá-lo em 13 capítulos, por 13 dias consecutivos.  A minha intenção é fazer com que pensemos no assunto e aumentar o interesse pelos estudos científicos entre os jovens.

 

 

Mistério n°1:

 

Está faltando:  A MAIOR PARTE DO UNIVERSO!

 

A verdade é que nós até hoje só conseguimos dar conta de 4% do cosmos.   Surpreso?  Pense: nossa grande esperança, com o LHC – Large Hadron Collider [Grande colisor de hadrões] — que é o maior acelerador de partículas do mundo, e também a maior máquina do planeta, com um perímetro de 27Km de extensão e com um total de 9300 magnetos supercondutores no seu interior — é criar algumas partículas chamadas pelos físicos de “matéria escura“.  Acredita-se de 25 % do universo seja feito de matéria escura.  

 

Inicialmente deu-se o nome de matéria escura ao que unia todas as galáxias juntas.  Se não houvesse esta matéria escura, baseado no que conhecemos, a tendência das galáxias seria de se expandirem, e não permanecerem como membros de um sistema organizado.  É preciso que haja algo que as mantenha juntas.  Na falta de melhores explicações há muitas décadas deu-se o nome a esta “substância” de matéria escura.  

 

Mas lá pelos anos 90 d0 século passado, apareceu o conceito da energia escura, que misteriosamente parece mexer com espaço e tempo.  Este novo conceito  apareceu com a descoberta de que não só o universo está se expandindo, mas que está se expandindo numa velocidade cada vez maior.  A natureza desta energia escura é assunto de muita especulação.  Sabemos que é uma força homogênea e não muito densa.  E acredita-se que deva ter pressão negativa.  Energia escura é a forma mais popular de se explicar a expansão do universo que começou nos últimos 5 bilhões de anos.  

 

 

 

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Estimativa da distribuição de matéria escura que compõem 22% da massa do universo e da energia escura que compõem 74%, com os corpos “normais”  perfazendo apenas 4% da massa do universo.





Medalhistas em Física!

24 03 2009

pronto-que-talIlustração: Maurício de Sousa

 

 

A Sociedade Brasileira de Física (SBF) irá realizar neste sábado, em São Paulo, a cerimônia de entrega de medalhas para os melhores classificados do Estado na Olimpíada Brasileira de Física 2008 (OBF). Serão premiados 229 alunos, sendo 30 medalhas de ouro, 54 de prata, 57 de bronze e 88 menções honrosas.

A cerimônia de São Paulo faz parte de uma série de eventos que acontecerão em vários estados com essa mesma finalidade. No total do País, serão premiados 831 estudantes que receberão 82 medalhas de ouro, 168 de prata e 248 de bronze, além de 333 menções honrosas. Os alunos melhor classificados também farão parte de um grupo do qual serão selecionadas as equipes para representar o Brasil na Olimpíada Internacional de Física (IPhO-International Physics Olympiad) e na Olimpíada Ibero-americana de Física (OIbF).

Em 2008, a OBF teve a participação de 620 mil estudantes da 9ª série do ensino fundamental e da 1ª, 2ª e 3ª séries do ensino médio, de todos os estados brasileiros e do Distrito Federal. Nesta edição, o Estado de São Paulo foi representado por 72.266 estudantes.

Promovida pela Sociedade Brasileira de Física, a Olimpíada tem como objetivo despertar e estimular o interesse pela Física, melhorar seu ensino e incentivar os estudantes a seguirem carreiras científico-tecnológicas. O evento tem o apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

A Olimpíada Brasileira de Física (OBF) é um programa permanente da Sociedade Brasileira de Física (SBF) destinado a todos os estudantes do ensino médio (antigo 2º grau) e aos estudantes da última série (atual último ano) do ensino fundamental.  Os alunos melhor classificados também fazem parte de um grupo do qual são selecionadas as equipes para representar o Brasil na Olimpíada Internacional de Física (IPhO-International Physics Olympiad) e na Olimpíada Ibero-americana de Física (OIbF).

No ano passado, a equipe brasileira foi a campeã na 13ª Olimpíada Ibero-Americana de Física, realizada em Morélia, no México, de 28 de setembro a 3 de outubro.   Além de ganhar três medalhas de ouro e uma de prata, a equipe obteve a melhor nota nas provas experimental e teórica e a primeira posição na classificação geral.   Foi a primeira vez que o Brasil ganhou  três medalhas de ouro. Nesta Olimpíada Ibero-Americana, em 2008, a competição contou com a participação de 68 estudantes do ensino médio de 19 países.

 

Os contemplados com medalha de ouro em 2008 foram os cearenses Mariana Quezado Costa Lima e George Gondim Ribeiro e o paulista Leonardo Mendes Valerio Almeida. Já a prata ficou com Deric de Albuquerque Simão, também do Ceará.  Mariana foi a primeira mulher a ganhar ouro e a maior nota geral em todas as 13 edições do evento. George, por sua vez, se destacou na prova experimental. Os cearenses residem em Fortaleza e Almeida mora em Santos.

 

Já na 39ª Olimpíada Internacional de Física, que foi realizada em Hanói, capital do Vietnã, em 2008, pela primeira vez um estudante brasileiro conquistou uma medalha de prata no evento em que participaram cerca de 400 alunos do ensino médio, de 90 países.  O autor do feito foi Guilherme Victal Alves da Costa, de 16 anos, aluno,  em 2008, do terceiro ano do ensino médio em São Paulo (SP). Além da prata de Guilherme, o paranaense Alex Atsushi Takeda, de Londrina (PR), ganhou a medalha de bronze.  Enquanto André Gentil Guerra Agostinho, do Recife (PE), e Rafael Parpinel Carvina, de São Paulo (SP), foram reconhecidos com menções honrosas. Também representou o país o paulistano Vitor Mori.

 

E então?  Você não gostaria de participar?  Ou de ver a sua escola participando?  Clique aqui para mais informações:  CLIQUE.





Projeto Estrutura Elementar da Matéria: Um Cartaz em Cada Escola

15 09 2008

 

Nesta semana histórica em que houve a ativação do Large Hadron, vale a pena lembrar um projeto muito especial:

Um cartaz em cada escola

A proposta com este projeto é levar a cada escola do Ensino Médio conhecimentos básicos sobre os constituintes elementares da matéria e as interações que regem o mundo subatômico.  A distribuição de um cartaz contendo, de forma sucinta e coerente, um apanhado do conhecimento adquirido após a proposta de Mendeleiev amplia o horizonte de conhecimento dos estudantes, aguçando sua curiosidade científica e, possivelmente, despertando vocações para o estudo das ciências. 

CARTAZ
CARTAZ

 

O cartaz é acompanhado de um panfleto explicativo que permite aos professores ter acesso às informações necessárias para responder às questões levantadas pelos alunos.

Para maior informação clique aqui.

Este projeto está sob a organização do  Centro Regional de Análise de São Paulo (SPRACE) que tem como principal área de interesse a Física Experimental de Altas Energias.  Com esse interesse participa de dois experimentos nessa área: o DZero, no Tevatron, do Fermilab, Estados Unidos, e o Compact Muon Solenoid (CMS), no Large Hadron Collider, do CERN, Suíça.   Também dá grande importância às atividades de ensino e de divulgação científica.

PARTICIPE!