2200: Cientistas descobrem uma família de partículas imortais

CIÊNCIA

K. Verresen / TUM
As interações quânticas fortes impedem que estas estranhas partículas decaiam

Desafiando as leis que regem o universo da Física, uma equipa de cientistas acaba de descobrir uma família de partículas (quasipartículas) que, em sistemas quânticos, é capaz de se desintegrar e voltar a renascer numa série de ciclos sem fim – na prática, tratam-se de partículas imortais. 

De acordo com as leis da Física, em particular a segunda lei da termodinâmica, toda actividade ou processo aumenta a entropia de um sistema, isto é, a desordem molecular. O envelhecimento e o facto de um copo de vidro não voltar ao normal depois de partido são alguns dos exemplos deste fenómeno.

Agora, uma equipa de cientistas da Universidade Técnica de Munique (TUM), na Alemanha, descobriu uma excepção à norma universal: as regras tidas como impossível no mundo tal como o conhecemos, são possíveis na esfera microscópica.

“Até agora acreditava-se que as quasipartículas em sistemas quânticos interactivos decaíam depois de um determinado tempo, mas agora sabemos que este não é o caso: as interacções fortes pode inclusivamente para deter por completo a descomposição”, explicou Frank Pollmann, autor do estudo e professor na TUM, citado em comunicado.

De acordo com a nova investigação, cujos resultados foram esta semana publicados na revista científica Nature Physics, estas estranhas partículas podem decair e voltar a organizar-se, tornando-se virtualmente imortais.

Descritas pela primeira vez pelo Nobel da Física Lev Davidovich Landau, as quasipartículas representam um estado de “excitação colectiva” de várias partículas que ocorre no interior de corpos sólidos. Devido à interacção magnética ou eléctrica, o conjunto de partículas passa a comportar-se como se se tratasse de uma só. Os fotões são exemplos de quasipartículas.

“Até então não sabíamos detalhadamente quais os processos que influenciavam o destino destas quasipartículas nos sistemas interactivos, mas agora temos métodos numéricos com os quais podemos calcular interacções complexas e computadores com um desempenho alto o suficiente para resolver estas equações, sustentou Pollmann.

Recorrendo a estas tecnologias, a equipa realizou uma série de simulações complexas para perceber o comportamentos destas partículas. “É verdade que [as quasipartículas] se desintegram, mas novas entidades de partículas idênticas emergem dos seus escombros”, afirmou Ruben Verresen, autor principal do estudo, explicando o mecanismo pelo qual estas partículas voltam à “vida”.

“Se o decaimento ocorre muito rapidamente, após um certo período de tempo dá-se uma reacção inversa e os detritos convergem novamente. Este processo pode ser repetido indefinidamente, como uma oscilação sustentada no tempo entre a decadência e o renascimento”, argumentou o especialista.

Do ponto de vista da Física, pode ler-se na mesma nota da universidade, a oscilação em causa é uma onda que é depois transformada em matéria que, de acordo com a dualidade onda-partícula prevista na mecânica quântica, é possível. Por isso, concluem os cientistas, as imortais quasipartículas não transgridem a segunda lei da termodinâmica: a sua entropia permanece constante, a decadência foi interrompida.

“O nosso trabalho é pura investigação básica“, acrescentou Pollmann, dando conta que no futuro “é perfeitamente possível” que algum destes resultados possam ser aplicados, por exemplo, na construção de memórias de dados de longo prazo para futuros computadores quânticos.

SA, ZAP //

Por SA
19 Junho, 2019

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1204: Cientistas contaram quantos neutrinos tem o Sol (e são mais do que pensávamos)

NASA

Pela primeira vez, uma equipa internacional de cientistas conseguiu calcular o número de neutrinos distintos que surgem das entranhas do sol durante as reacções de fusão que ocorrem à sua superfície – e são bem mais do que pensávamos.

Os resultados da investigação, realizada no âmbito do projecto italiano Borexino, foram publicados nesta quarta-feira na revista Nature.

“Os neutrinos que nascem das diferentes reacções que ocorrem no Sol possuem diferentes cargas de energia”, começou por explicar Aleksandr Chepurnov, professor do Instituto de Investigações Científicas da Universidade Estatal de Moscovo.

“Como consequência, o seu estudo permite-nos procurar os seus efeitos para lá do modelo padrão da Física de Partículas, como, por exemplo, as interacções menos padronizadas entre neutrinos e neutrinos estéreis”, prosseguiu.

Os neutrinos são as partículas elementares mais pequenas na superfície solar, que comunicam com a matéria que as rodeia graças à gravidade e às conhecidas “interacções fracas” – presentes apenas entre distâncias bastantes mais pequenas que o tamanho do núcleo de um átomo.

Em 1960, os cientistas descobriram que neutrinos de um determinado tipo eram capazes de se transformar em outro tipo e, não possuíam massa nula, esta era apenas muito pequena. Desde então, e com base nesta descoberta, a comunidade científica tem estudado cuidadosamente estas partículas minúsculas, tentando calcular a sua massa com base nos diferentes tipos de neutrinos que são convertidos noutros.

Lançado em 2007, o projecto Borexino foi projectado exactamente para responder a esta questão, bem como a outros enigmas relacionado com os neutrinos.

Quantos tipos de neutrinos há no Sol?

Tal como explica Chepurnov, dependendo do tipo de reacção de fusão que ocorre no subsolo solar, cria-se um ou outro tipo de neutrino. Se soubermos em que proporção e número estão estas partículas, é possível determinar o que está a acontecer dentro da estrela – e, além disso, é também possível verificar se o que acontece corresponde ao que é descrito nas teorias já conhecidas e no próprio modelo padrão.

Visando atingir este objectivo, nos últimos 10 anos a equipa tem desenvolvido um “censo” sobres estas partículas, tendo por base a quantidade de neutrinos de carga diferente que são gerados pelo Sol e identificados pelo detector Borexino.

Cada centímetro quadrado do Sol produz cerca de 6 mil milhões de neutrinos por segundo. Outros 5 mil milhões são gerados a partir da desintegração do mineral berílio. Por sua vez, o nascimento de elementos pesados gera aproximadamente mais 800 milhões destas partículas. Os cientistas do projecto consideram uma margem de erro de 10%.

De acordo com Chepurnov, as três estimativas realizada são mais precisas do que as previsões do modelo padrão da Física de partículas.

No futuro, os cientistas pretendem medir o número exacto de neutrinos que surgem na formação de núcleos de carbono, nitrogénio e oxigénio. Os resultados serão essenciais para avaliar a quantidade de metais — de elementos mais pesados do que o hidrogénio e o hélio — existem sob a crosta solar e, finalmente, explorar os mistérios do ciclo de vida das maiores estrelas do Universo.

ZAP // SputnikNews

Por SN
27 Outubro, 2018

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