Minha crónica noi "Sol" de hoje:Poderíamos viver sem impressoras laser, sem os CD e DVD com músicas e filmes, sem a leitura óptica nos supermercados, sem a transmissão de informação por fibra óptica (usada na Internet e na TV por cabo), sem as várias formas de cirurgia laser, etc.? Sim, há 50 anos vivíamos sem nada disso, mas não era, temos de o reconhecer, a mesma coisa. Foi a 16 de Maio de 1960, faz agora exactamente 50 anos, que o físico Theodore Maiman pôs a funcionar, pela primeira vez, no Hughes Research Laboratory, na Califónia, Estados Unidos, o primeiro laser, feito de rubi, activado intermitentemente por uma lâmpada de flash. A palavra laser, hoje comum, era muito recente, nesse tempo e, por isso, quase desconhecida. Trata-se da abreviatura de light amplification by stimulated emission of radiation, amplificação de luz por emissão estimulada de radiação. Foi criada três anos antes por Gordon Gould, um estudante de doutoramento na Universidade de Columbia, Nova Iorque, que esboçou num bloco-notas a ideia da nova tecnologia, e que haveria mais tarde de conduzir, com sucesso, uma longa batalha jurídica para obter uma quota parte da propriedade industrial. Valeu-lhe o facto de ter autenticado notarialmente as folhas do seu bloco logo que as escrevinhou.A ideia pairava no ar. O supervisor de Gould, Charles Townes, tinha sido um dos criadores do maser, abreviatura de uma expressão igual à que deu laser, mas onde, em vez da palavra luz, se usa a palavra microondas. As microondas, que tinham sido aproveitadas durante a Segunda Guerra Mundial para inventar o radar (sem o qual a moderna massificação das viagens aéreas não teria sido possível!), não são mais do que uma forma de luz, distinguindo-se da luz visível apenas por terem maiores comprimentos de onda. Portanto, criou-se em primeiro lugar um feixe de microondas monocromático, coerente e alinhado – o maser - e só depois um feixe de luz visível, vermelha, com idênticas propriedades – o laser. Em 1958, Townes escreveu, juntamente com o seu cunhado Arthur Schachlow, um artigo expondo as bases teóricas do laser. Os dois receberam o Prémio Nobel, o primeiro em 1964 e o segundo em 1981. Nem Maiman nem Gould foram distinguidos pela Academia Sueca. De todos eles, Townes, com 95 anos, é o único que está vivo para apagar as 50 velas do bolo de aniversário do laser.Townes e Schachlow, quando conceberam o maser e o laser, Gould, quando escreveu o novo nome, e Maiman, quando viu a luz laser irradiada pelo rubi, não podiam fazer ideia da enorme quantidade de aplicações que, passados 50 anos, o laser teria. Quando o laser foi criado, dizia-se que era “uma solução à procura de um problema”. Não encontrou apenas um, mas vários problemas. E, felizmente para nós, solucionou-os...
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O LASER FAZ 50 ANOS
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May 14 2010, 3:12am | Comments »
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AS DESCOBERTAS DO SÉCULO
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Minha crónica na última "Gazeta da Física" (na imagem o acelerador LHC do CERN):No final de cada década é costume fazer uma lista do que se passou de mais importante. A física não foge à regra, razão pela qual o APS News, boletim da Sociedade Americana de Física, apresenta no seu número de Fevereiro passado um top ten das notícias da Física mais badaladas nos últimos dez anos.Mais badaladas significa que foram as histórias da Física que, amplificadas pelos média, suscitaram mais interesse. Tomaram no passado recente o nosso tempo, embora isso não signifique que, na história da Física, sejam aquelas que ocupem mais espaço, ou que venham sequer a ocupar espaço.Em primeiro lugar, surge, destacada, a construção e entrada em funcionamento do Grande Colisionador de Hadrões (LHC), no CERN, perto de Genebra na Suíça. É a maior máquina do mundo e também a mais cara. É bem conhecido que, inaugurada em 2008, sofreu uma avaria e só há pouco tempo começou a fornecer dados. Espera-se a descoberta da partícula de Higgs ou... de outras. Como já alguém disse, espera-se o inesperado. Relacionada com o LHC está a sopa de quarks-gluões, que existiu pouco depois do Big Bang, que foi recriada no CERN em 2000 e em Brookhaven em 2005, e que poderá vir a ser revisitada no CERN. E ainda descobertas astrofísicas fundamentais: o pormenorizado scanning da radiação cósmica do fundo efectuado pela WMAP (Sonda de Anisotropia de Microondas Wilkinson), em operação desde 2001, que permitiu datar o Big Bang há 13,7 mil milhões de anos; a prova directa da matéria negra encontrada, em 2006, numa colisão de galáxias, matéria essa cuja constituição está ainda por identificar; e ainda os primeiros resultados da Gravity Probe B, a sonda lançada em 2004 para testar a teoria da relatividade geral, ao medir a curvatura do espaço-tempo.Baixando dos céus à Terra, a década passada assistiu à criação e manipulação do carbono sob várias formas, como os nanotubos e o grafeno. Essas formas prometem novos materiais ultra-resistentes e nova electrónica. Ou muito me engano ou o grafeno, isto é, as folhas isoladas da grafite, ainda poderá dar um Prémio Nobel. Assistiu ainda à criação, desde 2006, de materiais com índice de refracção negativo, com potencial para proporcionar a capa da invisibilidade da série Star Trek. E, ainda no domínio da ficção científica, a década passada deu-nos espectaculares progressos em experiências ditas de teletransporte quântico, que, apesar do nome, está ainda longe das ascensões do capitão Kirk da mesma série. Um outro fenómeno que só aparecia na ficção científica foi materializado com a paragem de um feixe de luz numa nuvem de rubídio, conseguida por físicos norte-americanos em 2001.Finalmente, a década que em breve terminará assistiu à construção de supercomputadores cada vez mais poderosos, através da ligação em paralelo de milhares de processadores. Estas máquinas têm fornecido uma maior compreensão de uma grande variedade de sistemas físicos e não só. Não é arriscado prever que os computadores vão ficar ainda mais poderosos e, com isso, crescerá ainda mais a nossa compreensão de muitos sistemas complexos.A primeira década do século XX deu-nos a teoria quântica e a teoria da relatividade. Nem uma nem outra parecem estar por ora em causa. Mas as duas continuam a espantar-nos ao permitir a descrição de novos fenómenos. Quem diria, no final do século XX, que o top ten mediático da Física era este?
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May 12 2010, 3:48pm | Comments »
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O VELHO ZIRCÃO (1)
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Nova crónica de António Piedade publicada há pouco n'"O Despertar":É comum dizermos que o nosso planeta Terra se formou há cerca de 4500 milhões de anos. Que a vida surgiu no planeta, na forma unicelular, há cerca de 3400 milhões de anos. Que a atmosfera, desta Terra primeva, era pobre em oxigénio - hoje essencial à nossa respiração -, mas rica em outros gases hoje tóxicos à vida (como o dióxido de carbono, o amoníaco ou metano). Mas como sabemos isso?Sabemos hoje que as células eucarióticas, com núcleo e outros organelos, semelhantes àquelas que hoje nos edificam, terão surgido há cerca de 2000 a 1400 milhões de anos. E que 700 milhões de anos depois, terão ganho estabilidade uma miríade de organismos multicelulares, e uma explosão de formas inundou o planeta. Sabemos isso pela biodiversidade lacrada em estratos geológicos com essa e posteriores idades. Mas como é que marcamos os ponteiros dessas movimentações da crusta e manto terrestre?Perante estes números, de uma cronologia astronómica em escala, surge-me sempre uma mesma pergunta curiosa: como é que sabemos datar estes eventos, que ocorreram há tanto tempo, um tempo inalcançável pela imaginação mais abstracta, tangível quiçá pela brisa imagética de inúmeras poesias, mas que se volatiliza ao a tentarmos focar?É, com certeza, através de alguma coisa que, estando presente entre nós, hoje, possa ser analisada pelas técnicas mais finas e nos forneça um número, que nos abra uma janela sobre o passado. Não um número qualquer, mas aguçado pela aresta de acontecimentos catastróficos que evoluíram num determinado sentido e, aparentemente, só nesse, direccionando a história do planeta e da vida que nele floresceu.Por exemplo, fomos interrogativamente encontrando esqueletos fósseis que, pela análise comparada com os dos animais (e plantas, apesar de elas não terem um esqueleto com um mesmo significado) nos indicaram que já não existia nada igual hoje que vivesse na Terra. Mas quando teriam então vivido, há quanto tempo teriam deixado de existir? Como determinar o há quanto tempo?As ciências geológicas, físicas e químicas foram determinantes para este conhecimento, ao fornecerem ferramentas analíticas, qualitativas e quantitativas.O progressivo conhecimento da natureza da matéria e principalmente de uma das suas propriedades intrínsecas veio permitir ler a escala de tempos remotos. Estou a referir-me à radioactividade. Esta, enquanto fenómeno físico, foi descoberta em 1896 por A.H. Becquerel, pela observação que o elemento urânio escurecia uma chapa fotográfica, mesmo quando esta era isolada por um vidro ou papel negro. Mas a dedução que este fenómeno é expressão da natureza dos átomos e que ele é independente do estado físico ou químico em que eles se encontram, foi realizada em 1898 pelos químicos Marie e Pierre Curie.Na próxima crónica, sobre este tema, irei mostrar como é que o conhecimento da radioactividade foi determinante para a datação das “idades da Terra” e como é que o mineral conhecido por Zircão (de formula química ZrSiO4) nos permite saber quão nova ela é (em relação ao Universo!).(continua)Antómio Piedade
May 6 2010, 6:30pm | Comments »
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GRANDES ERROS - A VIDA DE BRIAN
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Já aqui referi que nem um grau em Física nem sequer o Prémio Nobel da Física conferiam imunidade contra o cometimento de grandes erros. O grande Wolfgang Pauli, Prémio Nobel da Física pela sua proposta do princípio de exclusão de Pauli, enveredou a certa altura da sua vida pelo misticismo, procurando soluções mais ou menos esotéricas para problemas de física.Mas há outros casos com algumas semelhanças. O físico britânico Brian David Josephson, que obteve em 1973, com apenas 33 anos (o que é, de facto, notável), o Prémio Nobel da Física, em merecido tributo à sua previsão do chamado efeito Josephson, um fenómeno da área da supercondutividade, conheceu também, tal como Pauli, uma grave crise pessoal a dada altura da sua vida. Procurou sair dela através do desenvolvimento do interesse por temas que os seus colegas de física acharam estranhos e da prática da meditação. Hoje, com 72 anos, Josephson ainda acredita em fenómenos paranormais, para os quais não existe qualquer evidência científica, como a telepatia, julgando ver na teoria quântica as bases de uma explicação. Tem procurado, embora debalde, soluções físicas para questões esotéricas.No ano de 2000, muitos colegas seus criticaram um parágrafo que ele escreveu sobre a teoria quântica para uma publicação dos correios britânicos:"Quantum theory is now being fruitfully combined with theories of information and computation. These developments may lead to an explanation of processes still not understood within conventional science such as telepathy, an area where Britain is at the forefront of research."David Deutsch, físico da Universidade de Oxford, não teve papas na língua:"It is utter rubbish. Telepathy simply does not exist. The Royal Mail has let itself be hoodwinked into supporting ideas that are complete nonsense".Essas críticas não impediram Josephson de continuar a liderar o Projecto de Unificação Mente-matéria na Universidade de Cambridge, cujos resultados têm tido dificuldade em serem aceites em revistas científicas de topo.A crença na telepatia não é o único erro na vida de Brian Josephson. Ele também acredita, por exemplo, que o fenómeno da fusão fria, anunciado por Fleishmann e Pons, deve ser real e merece mais investigação. Um erro raramente vem sozinho...
April 29 2010, 3:25pm | Comments »
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O "TIP TOP"
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O "tip top" é um pião, semelhante aum cogumelo, que se vira quando gira.
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April 28 2010, 6:20pm | Comments »
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UM ESTUDO INÚTIL SOBRE TELEMÓVEIS
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Habitual destaque semanal à coluna electrónica de Robert Park "What's New", desta vez sobre um estudo grande e caro sobre segurança de telemóveis que o físico considera pura e simplesmente inútil:"COSMOS: THE COHORT STUDY ON MOBILE COMMUNICATIONS.Yesterday, the cell-phone controversy was taken to a new and substantially lower level. The Cohort Study on Mobile Communications (COSMOS) was launched in the UK to determine whether microwave radiation from wireless devices can induce cancer. It will track 250,000 users for 30 years to catch any slow growing cancers. Note the built-in job protection. The study will look for neurological diseases such as Parkinson’s and Alzheimer’s as well. Participants aged 18-69 are being recruited in Britain, Finland, the Netherlands, Sweden and Denmark. In Britain, COSMOS is inviting 2.4 million cell phone users to take part, and hoping 100,000 or so will accept. If they do the study really well, it will confirm Albert Einstein’s 1905 explanation of the photoelectric effect, for which he was awarded the 1921 Nobel Prize. Of course, the photoelectric effect is confirmed thousands of times annually by students in elementary physics lab courses. If it is done badly, this tedious and expensive study could perpetuate the public’s unfounded fear of radiation below the ultraviolet threshold. This must be stopped."Robert Park
April 24 2010, 2:45pm | Comments »
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O BERÇO DE NEWTON
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April 20 2010, 6:39pm | Comments »
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MAIS HISTÓRIAS DA LUZ E DAS CORES
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Não há duas sem três. Acaba de sair, na Editora da Universidade do Porto, o terceiro e último volume da obra Histórias da Luz e das Cores, de Luís Miguel Bernardo, professor de Física naquela Universidade. Se o primeiro volume tinha tratado a lenda, superstição, magia, história, ciência e técnica associadas ao tema da luz e da cor desde a remota Antiguidade até ao século XIX e se o segundo volume se tinha debruçado sobre esse século, o período0 no qual se decifrou a natureza da luz e se inventou a fotografia e o cinema, o presente volume foca o século XX, o século da teoria quântica da luz e, muito, em particular da invenção do laser que, por estes dias, está a fazer 50 anos. Trata-se, no seu conjunto, de um impressionante trabalho de scholarship que honra a Universidade que hospeda o autor e o publica.Com efeito, é difícil, mesmo noutra língua, encontrar uma história cultural da luz tão bem documentada e explanada. Mas este longo ensaio em língua portuguesa tem o mérito adicional de reportar a descoberta e aplicação dos conteúdos da óptica que se foram fazendo entre nós. Podemos aqui encontrar alguns dos avanços científicos, para muitos quiçá surpreendentes, e também os atrasos, por vezes também inesperados, que se foram registando entre nós. Entre os avanços, o leitor da obra ficará a saber que um padre português, de seu nome Amadeu de Vasconcelos, foi no primeiro quarto do século XX um pioneiro da divulgação científica, chegando a divulgar a teoria quântica vários anos antes de ela ser ensinada em universidades portuguesas (a história deste desconhecido sacerdote dava um romance!). Em 1925 Vasconcelos, por vezes conhecido por Padre Mariotte, publicava uma revista semanal de divulgação científica Sciência para todos. E mais fica a saber que um cientista estrangeiro escrevia nos anos 30 que “Portugal é dos poucos países que possuem valiosos e modernos aparelhos científicos para investigações solares”, propondo que esses estudos fossem alargados aos territórios ultramarinos. Estava-se a referir ao Observatório Astronómico de Coimbra, equipado com um moderno espectroheliógrafo desde 1925, considerado na época, no quadro da física escolar, um dos quatro ou cinco melhores do mundo. Entre os atrasos, regista-se o da adopção da dioptria como unidade da potência de uma lente, no início do século XX, mais de três décadas depois de um acordo internacional sobre esse assunto, e o início também tardio da televisão em Portugal, no ano de 1956, quando ela já existia nos países mais desenvolvidos. E encontra-se a engraçadíssima história de um tal Prof. Artur d’Albuquerque, autor do livro Bomba radiognética (Bomba Atómica) – 1936-1940, no qual o autor revela segredos que teria feiro chegar aos americanos em 1941. Segundo um autor anónimo de um anúncio do Diário de Notícias aquele professor seria o “verdadeiro autor” da bomba atómica. Mais recentemente, o Coronel de Artilharia Bernardes de Miranda foi autor de uma mão cheia de livros igualmente heterodoxos (para dizer o mínimo), nem todos publicados a suas expensas, apresentando uma “teoria fotónica” completamente ao arrepio da ciência conhecida.Poder-se-á pensar que, com os grandes avanços realizados ao longo do século XX no que respeita à compreensão da luz, que se revelou ser tanto uma onda estendida no espaço como uma colecção de corpúsculos, o livro estivesse mais expurgado de mitos sobre a luz do que os anteriores. Pois desengane-se quem pensar isso. De facto, foi no século XX que se continuaram a fazer, ou melhor a tentar fazer, fotografias espíritas (em Portugal o espiritismo também chegou atrasado, pois tardavam a chegar fotografias decentes de almas do outro mundo). Foi ainda no século XX, mais precisamente em 1958, que o Papa Pio XII proclamou Santa Clara de Assis padroeira da televisão, por ela, no ano da graça de 1252, no seu convento de Damião, ter assistido, com som e a cores, às celebrações do Natal na basílica de S. Francisco, a 2 km de distância... O autor do presente estudo não resiste a informar os seus leitores servindo-se de duas enfáticas exclamações:“Após a declaração de Pio XII, passou a afirmar-se que a colocação de uma imagem da santa sobre o televisor garantia uma boa recepção!... É que nem todos os problemas técnicos tinham sido resolvidos – e quando se queria ver em boas condições o programa preferido, uma ajuda do Céu era sempre benvinda!...”A história do laser, uma tecnologia que ocupa cerca de metade do livro pois a história do século XX é dividida em “antes do laser” (pré 1960) e “após o laser”, está bem contada, ou não fosse o autor reputado especialista no assunto. A evolução dessa técnica, que no início dos anos 60 foi considerada uma boa resposta à espera de perguntas, é muito instrutiva sobre os desenvolvimentos imprevisíveis da ciência e da engenharia. Se a invenção do laser pelo físico norte-americano Theodore Maiman em Maio de 1960 era esperada pois o caminho tinha sido aberto com o maser, de certa forma resultado do esforço de guerra (a pesquisa em microondas desenvolveu-se com o radar), já as múltiplas aplicações do laser que hoje pululam não eram simplesmente inimagináveis no início dos anos 60: quem diria que hoje usamos os lasers para ouvir CD e DVD, para imprimir em papel a partir do computador, para ler códigos de supermercado, para apontar uma imagem projectada, para fazer operações cirúrgicas, para fazer cortes industriais, etc.? O autor poderia ter contado, se o livro não estivesse já grande, que a palavra laser (acrónimo de light amplification by stimulated emission of radiation) foi inventada por um estudante de doutoramento norte-americano, que lutou durante quase toda a vida pelo reconhecimento em sede de repartições de patentes da ideia desse raio coerente de luz, num dos casos mais prolongados de disputa de propriedade intelectual. O autor preferiu, contudo, e está no seu direito, elencar os vários tipos de laser e listar as suas utilizações mais correntes. Temas recentes ou muito recentes como a holografia, o aproveitamento da energia solar, a produção e visualização de imagens 3D, os novos telescópios e microscópios e os novos sistemas optoelectrónicos são também tratados. Não sobrou, por isso, espaço para falar da recepção destas novidades no nosso país. Talvez por modéstia, só numa breve nota de fim de capítulo revela a quem não souber que grande parte dos estudos dos lasers em Portugal se realizaram na Universidade do Porto...Luís Miguel Bernardo não esquece as humanidades. Abre o livro com um poema sobre a cor de Regina Gouveia, poetisa contemporânea e professora aposentada de Físico-Química, inclui um belo texto de Raul Brandão, extraído de Os Pescadores, sobre as cores do pôr do Sol, e mostra uma imagem de um manuscrito original de Gomes Teixeira que ele próprio desencantou num antiquário portuense, onde o grande matemático deixou escrito: “Os crepúsculos – Os crepúsculos são sinfonias de luz compostas pela Atmosfera com cores que o Sol lhe manda”.Quase a terminar o seu livro, o autor sumaria os progressos da ciência e da tecnologia, que ele tão bem retratou no que diz respeito à óptica, com um optimismo contagiante:“Em três séculos a ciência transformou radicalmente a vida dos seres humanos. Proporcionando-lhes padrões de qualidade material, ética e moral, nunca antes sonhados. Com as actuais taxas de desenvolvimento científico e tecnológico, os progressos que se de verificarão no bem-estar e na qualidade de vida dos homens do século XX serão ainda maiores. “Só resta acrescentar, para que a história da luz e das cores continue: cumpra-se essa previsão!- Luís Miguel Bernardo, “Histórias da Luz e das Cores”, vol. 3, Porto: Editora da Universidade do Porto, 2010.
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April 12 2010, 8:16pm | Comments »
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AGREGADOS ATÓMICOS E NANOTECNOLOGIA
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Um dos domínios de maior actualidade da Física da Matéria Condensada é a Física de Agregados (em inglês “Cluster Physics”). Trata de estudar tanto do ponto de vista teórico como experimental conjuntos de alguns átomos (de dois até milhares e mesmo milhões). Do ponto de vista do objecto de estudo, assemelha-se portanto à Física Molecular e à Química-Física mas o seu âmbito ultrapassa o da Física Molecular convencional porque trata de “moléculas” que não são produzidas usando as técnicas usuais e que ao contrário das moléculas inorgânicas usuais podem ser extremamente grandes. De facto, de um metal simples como o sódio podem produzir-se agregados de dois átomos (dímero), três átomos (trímero), quatro átomos, e por aí adiante até, em princípio, ao número de Avogadro de átomos, quando já não se fala em agregados mas em matéria sólida. O mesmo se pode dizer de um material semicondutor como o silício. E de muitos não metais, incluindo os gases raros. Interessa conhecer o modo como aparecem as propriedades dos sólidos a partir das propriedades dos átomos. Uma questão particular é a seguinte: qual é o número mínimo de átomos de um certo elemento para que se tenha uma amostra com as propriedades dos sólidos. A resposta é que esse número depende da propriedade e depende do elemento...Os agregados metálicos produzem-se por meio da vaporização de um material, usando raios laser, arrefecendo em seguida o conjunto de fragmentos que foram separados, e conduzindo-os a um sítio onde eles podem ser identificados. Este último processo consegue-se usando um feixe de átomos de gases raros, que não reagem quimicamente com os agregados. Só foi conseguido com eficácia a partir dos anos 80. A medida das massas dos agregados obtidos neste tipo de experiências permititu concluir que certos agregados eram mais abundantes do que outros e que estes agregados eram mais abundantes porque eram mais estáveis. Continham certos números de electrões de valência, chamados números mágicos. Procuraram-se e procuram-se números mágicos muito grandes, números que se poderão chamar super - mágicos.Do ponto de vista teórico, os agregados metálicos podem ser vistos numa primeira aproximação como um conjunto de electrões independentes movendo-se num fundo de carga positiva que substitui os iões. Este modelo, chamado modelo de geleia, é muito semelhante ao modelo atómico de Thomson - modelo do pudim de passas. Apesar de ser extremamente simples, conduziu à explicação de muitas propriedades dos agregados, como por exemplo os números mágicos e super-mágicos e os valores da energia de ionização, isto é, a energia que é necessária para extrair um electrão do agregado. A resposta a uma excitação provocada pela recepção de luz foi também estudada, concluindo-se que os electrões de condução vibravam para um lado e para outro na superfície do agregado. Só certos comprimentos de onda é que são absorvidos num processo de ressonância... Uma aplicação deste tipo de estudos que no entanto os precedeu encontra-se nos vitrais das igrejas: os artistas, sem saber nada de agregados, colocaram grãos metálicos no interior do vidro para absorver certos tipos de luz visível e não outros, conseguindo cores diferentes consoante o metal particular utilizado.Mas uma segunda aproximação consiste em saber qual é a estrutura detalhada do agregado, isto é, em conhecer as posições que os iões ocupam a baixas temperaturas. Estudos teóricos baseados em simulações computacionais permitem determinar qual é a energia correspondente a várias estruturas e procurar assim a estrutura de energia mínima. Acontece, porém, que há estruturas (e portanto formas) de energias muito parecidas, que são os chamados isómeros. Para distinguir qual é o isómero de energia mais baixa torna-se muitas vezes necessário aumentar o rigor dos cálculos o que, na prática significa, um aumento do tempo de processamento, colocando-se desafios aos novos processadores e arquitecturas de processadores. As experiências no laboratório dificilmente distinguem agregados de diferente forma. Mas a forma é uma propriedade que deve influenciar o comportamento químico do agregado.Um dos sonhos dos físicos que estudam agregados consiste em construir agregados com certas propriedades estabelecidas a priori. Trata-se de um processo de engenharia à escala atómica, que é a escala dos nanometros e que por isso se pode chamar nanoengenharia ou nanotecnologia. Feynman afirmou uma vez que “há muito espaço lá em baixo”, querendo com isso dizer que a nível molecular se podem arranjar os átomos da maneira que se pretender. Tinha razão antes do tempo. Hoje, investigações teóricas e experimentais confirmam dia a dia que técnicas desse tipo, apesar de delicadas, são viáveis. Há, de facto, “muito espaço lá em baixo” que será preenchido com a imaginação e a habilidade dos físicos.Naimagem: simulação computacional do agregado de sódio 9+ (isto é, agregado com nove átomos de sódio e um electrão retirado, que origina uma estrutura particularmente) obtida há alguns anos no Centro de Física Computacional da Universidade de Coimbra.
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April 3 2010, 4:01pm | Comments »
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MINIBURACOS NEGROS
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Do livro “Mundos Paralelos” do fisico Michio Kaku, cuja 2ª edição (inteiramente revista) acaba de aparecer na Bizâncio transcrevemos, pela sua actualidade o excerto em que fala da eventual produção de mini-buracos negros no acelerador LHC do CERN, que já está a produzir colisões a alta energia.Como a teoria de cordas é, na realidade, uma teoria de todo o Universo, testá-la directamente requer a criação de um Universo no laboratório. Normalmente, espera-se que os efeitos quânticos resultantes da gravidade se verifiquem na energia de Planck, que é um muitas vezes maior do que se pode obter com o nosso mais poderoso acelerador de partículas, o que impossibilita testar directamente a teoria de cordas.Mas se, de facto, existir um Universo paralelo a menos de um milímetro do nosso, então a energia a que a unificação e os efeitos quânticos ocorrem talvez seja muito baixa, e esteja ao alcance da próxima geração de aceleradores de partículas, como o Large Hadron Collider (LHC). Isto, por sua vez, suscitou um enorme interesse pela física dos buracos negros, em particular pelo mais excitante, o «miniburaco negro». Os miniburacos negros, que actuam como se fossem partículas subatómicas, são um «laboratório» onde é possível testar algumas das previsões da teoria de cordas. Os físicos estão entusiasmados com a possibilidade de os criar no LHC. (Os miniburacos negros são tão pequenos, quando comparados com um electrão, que não ameaçam engolir a Terra. Os raios cósmicos atingem rotineiramente a Terra com energias que excedem a dos miniburacos negros, sem efeitos danosos para o planeta.)Por mais revolucionário que possa parecer, um buraco negro disfarçado de partícula subatómica é, na realidade, uma ideia antiga, introduzida por Einstein em 1935. Segundo Einstein, tem de haver uma teoria do campo unificado em que a matéria, constituída por partículas subatómicas, podia ser vista como uma espécie de distorção na estrutura do espaço-tempo. Para ele, as partículas subatómicas como o electrão eram, na realidade, «singularidades» ou buracos de verme no espaço curvo, que, à distância, pareciam uma partícula. Einstein e Nathan Rosen brincaram com a ideia de que um electrão pudesse ser, na realidade, um miniburaco negro disfarçado. Desta maneira, tentou incorporar matéria na sua teoria do campo unificado, o que reduziria as partículas subatómicas a pura geometria.Os miniburacos negros voltaram a ser introduzidos por Stephen Hawking, que provou que os buracos negros têm de se evaporar e emitir um brilho ténue de energia. Ao longo de muitos eões, um buraco negro emitirá tanta energia que diminuirá gradualmente de tamanho, acabando por ficar do tamanho de uma partícula subatómica.A teoria de cordas está agora a reintroduzir o conceito de miniburaco negro. Convém lembrar que os buracos negros se formam quando uma grande quantidade de matéria é comprimida além do seu raio de Schwarzschild. Como a massa e a energia se podem converter uma na outra, os buracos negros também podem ser criados pela compressão de energia. Há um considerável interesse em saber se o LHC poderá produzir miniburacos negros entre os destroços resultantes do esmagamento de dois protões a 14 biliões de electrões-volt de energia. Estes buracos negros seriam muito pequenos, pesando talvez apenas mil vezes a massa de um electrão e durariam apenas 10-23 segundos. Mas seriam claramente visíveis entre os vestígios das partículas subatómicas criadas pelo LHC.Os físicos também esperam que os raios cósmicos provenientes do espaço exterior possam conter miniburacos negros. O Observatório de Raios Cósmicos Pierre Auger, na Argentina, é tão sensível que pode detectar algumas das maiores emissões de raios cósmicos jamais registadas pelos cientistas. A esperança é que os miniburacos negros possam ser encontrados naturalmente entre os raios cósmicos, o que produziria uma chuva característica quando atingissem a atmosfera superior da Terra. Um cálculo mostra que o detector Auger Cosmic Ray pode observar até dez chuvas de raios cósmicos por ano disparadas por um miniburaco negro.A detecção de um miniburaco negro pelo LHC, na Suíça, ou pelo detector do Observatório Pierre Auger, na Argentina, talvez venha a produzir ainda nesta década provas consistentes da existência de universos paralelos. Em bora não venha a provar conclusivamente a correcção da teoria de cordas, convencerá a comunidade dos físicos de que a teoria de cordas é coerente com todos os resultados experimentais e está, por isso, no caminho certo.
April 2 2010, 11:36am | Comments »
