5328: É possível viajar mais rápido do que a luz (mesmo na Física de Einstein)

CIÊNCIA/FÍSICA

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Viajar para outras estrelas é um sonho para muitos, mas os sistemas estelares estão tão distantes que, com a ajuda dos voos espaciais convencionais, seriam necessárias dezenas de milhares de anos para lá chegar – mesmo até ao mais próximo.

Na física convencional, de acordo com as teorias da relatividade de Albert Einstein, não há uma forma de alcançar ou exceder a velocidade da luz, mas isso não impediu os físicos de tentar quebrar este limite universal de velocidade.

Viajar para estrelas distantes requer um meio de propulsão mais rápido do que a luz. Até ao momento, todas as pesquisas sobre transporte super-luminal baseadas na teoria da relatividade geral exigiriam grandes quantidades de partículas hipotéticas e estados da matéria com propriedades físicas “exóticas”, como densidade de energia negativa.

Este tipo de matéria não existe nem pode ser fabricado em quantidades viáveis.

Uma nova investigação, levada a cabo por uma equipa de cientistas da Universidade de Göttingen, na Alemanha, contornou este problema.

O artigo científico, publicado no dia 9 de Março na Classical and Quantum Gravity, baseia-se na construção de uma nova classe de “solitões” hiper-rápidos a partir de fontes com energias positivas, capazes de permitir uma viagem a qualquer velocidade.

Segundo o EurekAlert, Erik Lentz, principal autor do estudo, analisou algumas pesquisas sobre o tema e descobriu lacunas em estudos anteriores sobre a “dobra espacial”. O investigador chegou à conclusão de que há configurações da curvatura do espaço-tempo, organizadas em “solitões”, que ainda não foram exploradas – e são fisicamente viáveis.

Um solitão – também conhecido, neste contexto, como “bolha de dobra” – é uma onda compacta que mantém a sua forma e se move a uma velocidade constante.

O cientista derivou as equações de Einstein para configurações de solitão inexploradas e descobriu que as geometrias espaço-temporais alteradas poderiam ser formadas de uma forma que funciona mesmo com fontes de energia convencionais.

Este novo método usa a própria estrutura de espaço-tempo encontrada num só solitão para proporcionar uma solução para viagens a velocidades mais rápidas do que a velocidade da luz. A solução precisaria apenas de fontes com densidades de energia positivas.

Se pudesse ser gerada a energia suficiente, as equações usadas permitiriam realizar viagens espaciais de ida e volta até à Proxima Centauri, a estrela mais próxima da Terra, em alguns anos, em vez de décadas ou milénios.

Os solitões também foram configurados para conter uma região com forças de maré mínimas. Desta forma, a passagem do tempo dentro de um solitão coincidiria com o tempo externo: um ambiente ideal para uma nave espacial.

Isto significa que não haveria as complicações com o chamado “paradoxo dos gémeos”, em que um gémeo a viajar perto da velocidade da luz envelheceria muito mais lentamente do que o outro gémeo que ficou na Terra. Na verdade, de acordo com as equações recentes, ambos teriam a mesma idade quando se reunissem.

“Este trabalho afastou o problema da viagem mais rápida do que a luz da pesquisa teórica em física fundamental e aproximou-se da engenharia. A próxima etapa é descobrir como reduzir a quantidade astronómica de energia necessária”, disse Lentz. Depois disso, “podemos falar sobre a construção dos primeiros protótipos”.

Por Liliana Malainho
15 Março, 2021


4916: Revelada origem das ondas Oobleck

CIÊNCIA/FÍSICA

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O Oobleck é um fluido não-newtoniano

Uma equipa de cientistas conseguiu desmistificar a origem do Oobleck, um fluido não-newtoniano que pode imitar as qualidades de um sólido ou de um líquido.

O Oobleck é um líquido em que a tensão tangencial é proporcional à velocidade na direcção da tangente. Nos fluidos newtonianos, como a água, a tensão é proporcional à taxa de deformação e não à velocidade.

No fundo, um fluido não-newtoniano comporta-se “ao contrário” da areia movediça: se ficarmos quietos afundamo-nos, mas se nos mexermos e provocarmos vibrações, o fluido reage “endurecendo”. Manuseado com suavidade, comporta-se como líquido, mas se atingido violentamente, comporta-se como um sólido.

Investigadores da Universidade Aix-Marseille, em França, analisaram em pormenor as ondas de superfície regulares e proeminentes que se formam quando um Oobleck desce uma encosta inclinada. Um fenómeno muito semelhante a este são as gotas de água que se observam nas janelas em dias de chuva.

Contudo, ao contrário das ondas de água, as ondas de Oobleck crescem e saturam-se muito mais rapidamente. Para descobrir os mistérios deste fluido, os cientistas conduziram várias experiências com uma mistura de amido de milho e água num plano inclinado, escreve o Tech Explorist. O estudo foi publicado em Dezembro na Communications Physics.

A equipa mediu o início do aparecimento das ondas e a sua velocidade e usaram um laser para estimar a espessura do filme de fluido. No caso do Oobleck concentrado, o início da desestabilização é diferente da desestabilização de um fluido newtoniano como a água.

Nos testes, o Oobleck mudou repentinamente de líquido para sólido devido aos contactos friccionais entre as partículas de amido.

Ao descer uma encosta, a abundância de contactos friccionais levou a um comportamento curioso: a velocidade do fluxo diminuiu quando o stress imposto aumentou. A equipa demonstrou que este efeito se acopla à superfície sem fluxo e pode produzir imediatamente um padrão de onda regular.

Em 2014, a We Are KIX, agência de publicidade e eventos de Kuala Lumpur, na Malásia, promoveu uma acção de marketing, chamada “Can You Walk on Water?”, para a qual montou uma piscina com 8.000 litros de Oobleck e convidou a modelo malaia Cay Kuijpers a atravessar a piscina a correr — proeza que a modelo realizou com facilidade.

Liliana Malainho, ZAP //

Por Liliana Malainho
6 Janeiro, 2021


4906: CERN descobre pista para o mistério da antimatéria perdida do Universo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA

NRAO/AUI/NSF; D. Berry

A antimatéria é um dos maiores mistérios da Física: todas as partículas que constituem a matéria têm versões de antimatéria quase idênticas, mas com propriedades espelhadas, como carga eléctrica oposta. A curiosidade levou os cientistas a abordar questões como esta, que o Universo parece querer esconder. 

Lars Eklund, professor de Física de Partículas da Universidade de Glasgow, na Escócia, escreveu recentemente um artigo no The Conversation no qual explica os novos resultados obtidos pelo LHCb, um dos seis detectores de partículas do CERN, sobre a antimatéria.

A busca pela antimatéria deu o primeiro passo em 1928 com Paul Dirac, físico britânico que lançou as primeiras luzes sobre as características da mecânica quântica. Em 1932, Carl Anderson, um médico do Instituto de Tecnologia da Califórnia, descobriu o positrão, uma partícula com a mesma massa eléctrica do electrão, mas positiva – e associada à antimatéria.

No artigo, Eklund explica que, após uma grande explosão primitiva, a matéria excedeu a antimatéria. Apesar de não haver uma razão para que esta interacção primordial não seja conhecida, o físico propõe que o Universo em que vivemos é o sobrevivente de uma aniquilação de energias.

O mesão é uma partícula subatómica que contém um quark e um antiquark, que se aniquilam mutuamente. O professor explica que a partícula “pode transformar-se espontaneamente no seu parceiro antipartícula e depois voltar, um fenómeno que foi observado pela primeira vez na década de 1960”.

No interior do LHCb, foi gerado um tipo de mesão quando protões colidiram com outros protões no Grande Colisionador de Hadrões (LHC), onde “oscilaram no seu antimesão” e voltaram três biliões de vezes por segundo. No entanto, a amostra é muito pequena e inconclusiva.

“Investigar este mecanismo que sabemos que pode gerar assimetrias matéria-antimatéria, sondando-o de diferentes ângulos, pode dizer-nos onde está o problema“, escreveu Eklund, destacando que monitorizar o mundo em pequena escala é uma oportunidade valiosa para o entender em escalas maiores.

Por Liliana Malainho
4 Janeiro, 2021


4823: Criado novo relógio atómico capaz de chegar aos maiores mistérios da física

CIÊNCIA/FÍSICA

National Institute of Standards and Technology

Cientistas do Instituto de Tecnologia do Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, criaram um novo tipo de relógio atómico que poderá iluminar segredos da física até agora impossíveis de descobrir.

Os relógios atómicos são os instrumentos de medição de tempo com maior precisão do mundo: usam lasers para medir as vibrações dos átomos, que oscilam numa frequência constante, como se fossem pêndulos microscópicos sincronizados.

Os melhores relógios são tão exactos que, se tivessem começado a funcionar desde o princípio do Universo, há 13.800 milhões de anos, hoje só estariam atrasados cerca de meio segundo.

No entanto, se conseguissem ser mais precisos, conseguiriam até detectar fenómenos como a matéria negra e as ondas gravitacionais e permitir aos cientistas responder a perguntas que desafiam a mente: que efeito terá a gravidade na passagem do tempo? O tempo muda à medida que o Universo envelhece?

A proposta dos físicos do MIT, revelada esta quarta-feira num artigo publicado na revista Nature, é construir um relógio atómico que mede não só um conjunto de átomos na sua coreografia oscilante, mas átomos que estão “entrelaçados quanticamente”. Na física quântica, essa noção significa que duas partículas estão ligadas de tal forma que o que acontece com uma afecta a outra, mesmo que estejam em lados opostos do Universo.

Este conceito permitiria medir as vibrações atómicas com maior precisão e chegar ao tempo exacto 4 vezes mais depressa do que os relógios atómicos convencionais, alegam os investigadores.

Segundo o principal autor do estudo, Edwin Pedrozo-Peñafiel, do Laboratório de Investigação em Electrónica do MIT, os relógios que conseguirem medir os átomos entrelaçados só se atrasariam, em todo a história do Universo, apenas 100 milissegundos.

As vibrações atómicas são os acontecimentos periódicos mais precisos que os seres humanos conseguem observar: por exemplo, um átomo de césio oscila exactamente à mesma frequência do que outro átomo de césio, explica um comunicado do MIT.

Para medir o tempo de forma perfeita, idealmente os relógios mediriam as oscilações de um único átomo, mas a essa escala, uma única partícula é tão pequena que se comporta conforme as leis misteriosas da mecânica quântica.

Assim, quando é medido, um átomo comporta-se como uma moeda atirada ao ar: só se consegue prever a probabilidade de aparecer um lado ou outro depois de muitas tentativas, uma limitação designada como o limite quântico padrão.

“Quando se aumenta o número de átomos, a média de todos eles contribui para nos aproximarmos do valor correto”, afirmou o investigador do MIT.

É por isso que os relógios atómicos actuais usam um gás composto por milhares de átomos do mesmo tipo, mas, mesmo assim, ainda há alguma incerteza em relação às suas frequências individuais.

No novo relógio que criaram, os investigadores juntaram cerca de 350 átomos entrelaçados do metal itérbio, que oscilam à mesma alta frequência da luz visível, o que quer dizer que cada átomo vibra cerca de 100.000 vezes mais por segundo do que um átomo de césio.

Medir as oscilações do itérbio tornará possível distinguir intervalos de tempo ainda mais pequenos do que com os relógios atómicos convencionais.

ZAP // Lusa

Por ZAP
18 Dezembro, 2020


4421: Matemática prova que é possível viajar no tempo (mas não mostra como se faz)

CIÊNCIA/FÍSICA/MATEMÁTICA

Hartwig HKD / Flickr

Com a tecnologia e conhecimento actuais, não é possível viajar no tempo. No entanto, este pressuposto não impede os cientistas de desenhar teorias sobre como tornar estas viagens reais.

Dois matemáticos afirmam que a inconsistência lógica que se pensa estar no coração da viagem no tempo não existe e que é teoricamente possível viajar no tempo. O artigo científico foi recentemente publicado na Classical and Quantum Gravity.

Uma proposta apresentada pelos especialistas seria considerar um passado imutável, onde a pessoa que viaja no tempo é, de alguma forma, impedida de realizar acções que possam resultar num paradoxo, ou seja, não tem livre arbítrio.

Germain Tobar, um estudante de física da Universidade de Queensland, na Austrália, garante ter chegado a um modelo matemático que resolve o problema: segundo Tobar, o espaço-tempo pode adaptar-se para evitar este tipo de paradoxos.

O investigador Fábio Costa supervisionou a pesquisa e garante que os cálculos podem ter consequências “fascinantes” para a Ciência. “A matemática é sólida e os resultados parecem coisa de ficção científica.”

“Digamos que alguém viajou no tempo, numa tentativa de impedir que o paciente zero da covid-19 seja exposto ao vírus. Se essa pessoa não pudesse impedir que aquele indivíduo fosse infectado, isso eliminaria a motivação para regressar no tempo e pôr um ponto final na pandemia que hoje vivemos”, explicou, citado pelo IFL Science.

Com este novo modelo, “a pessoa que viaja no tempo pode tentar impedir que o paciente zero seja infectado, mas, ao fazê-lo, ela própria irá contrair o vírus e, como consequência, tonar-se-á no paciente zero”. Há também a possibilidade de um terceiro interveniente se tornar o paciente zero, o que significa que “os eventos importantes seriam recalibrados”.

“Isto significaria que, independentemente das suas acções, a pandemia ocorreria, dando ao seu eu mais jovem a motivação para voltar atrás e detê-la. Por mais que tente criar um paradoxo, os acontecimentos sempre se ajustarão, para evitar qualquer inconsistência”, acrescentou o investigador.

Para Tobar, “a gama de processos matemáticos que descobrimos mostra que a viagem no tempo como livre arbítrio é logicamente possível no nosso Universo, sem qualquer paradoxo”.

ZAP //

Por ZAP
2 Outubro, 2020

 

 

2817: “Loucura absoluta”. Nobel da Física diz que os humanos nunca poderão “migrar” para exoplanetas

CIÊNCIA

David Fernandez / EPA

Michel Mayor, vencedor do Prémio Nobel de Física de 2019, considerou, em declarações à agência AFP, que os humanos nunca serão capazes de viajar para fora do Sistema Solar e colonizar exoplanetas.

“Se falamos de exoplanetas, tem que ficar muito claro: não vamos migrar para lá”, afirmou, numa conferência de imprensa que decorreu Espanha, explicando que esta impossibilidade se prende com a distância que separa a Terra dos demais exoplanetas, mesmo dos mundos que nos são mais próximos.

Se uma dia a vida na Terra se tornasse impossível, seria uma “loucura absoluta” pensar que o Homem será capaz de estabelecer colónias em exoplanetas, disse, citado pela AFP.

“Mesmo que tivéssemos a sorte de encontrar um planeta habitável que não estivesse muito longe, vamos levar várias dezenas de anos-luz” para lá chegar. “Falamos de centenas de milhões de dias utilizando os meios que temos disponíveis nos dias que correm”.

Foi em Outubro de 1995 que o primeiro exoplaneta, algo que à data parecia só e apenas parte do mundo da ficção científica, foi descoberto. A descoberta foi da responsabilidade do cientista suíço e do estudante de doutoramento Didier Queloz.

Um quarto de século depois, mais de 4.000 exoplanetas foram detectados na nossa galáxia. “Juntamente com o meu colega, começamos essa busca por planetas, mostramos que é possível estudá-los, disse Michel Mayor.

No entanto, frisou, cabe à “próxima geração” responder à questão sobre se há vida noutros mundos. “Não sabemos. A única forma de o fazer é desenvolver estratégias que nos permitam detectar vida à distância. Por este mesmo motivo, apontou, é necessário cuidar do nosso planeta, que é “muito bonito e ainda absolutamente habitável”.

Na passada terça-feira, os cientistas James Peebles, Michel Mayor e Didier Queloz foram galardoados com o Prémio Nobel de Física pela “contribuição à nossa compreensão da evolução do Universo e do lugar da Terra no Cosmos”.

ZAP //

Por ZAP
11 Outubro, 2019

 

2800: Nobel da Física atribuído a astrónomos que descobriram exoplaneta com estrela semelhante ao Sol

CIÊNCIA

Nobel Prize / Twitter
Da esquerda para a direita: James Peebles, Michel Mayor e Didier Queloz

O Prémio Nobel da Física foi atribuído, esta terça-feira, ao físico canadiano James Peebles, por descobertas em cosmologia física, e aos astrónomos suíços Michel Mayor e Didier Queloz, pela descoberta de um exoplaneta que orbita à volta de uma estrela semelhante ao Sol.

Os prémios Nobel, os mais prestigiados do mundo atribuídos nas áreas de Medicina, Física, Química, Literatura, Economia e Paz cumprem um desejo que o inventor da dinamite, Alfred Nobel (1833-1896), deixou em testamento, em 1895. O cientista e industrial sueco quis legar grande parte da sua fortuna a pessoas que trabalhem por “um mundo melhor”. Os vencedores recebem, actualmente, 9 milhões de coroas suecas (cerca de 830 mil euros).

The Nobel Prize

@NobelPrize

BREAKING NEWS:
The 2019 #NobelPrize in Physics has been awarded with one half to James Peebles “for theoretical discoveries in physical cosmology” and the other half jointly to Michel Mayor and Didier Queloz “for the discovery of an exoplanet orbiting a solar-type star.”

Segundo os termos do testamento assinado em 185 (um ano antes da morte de Nobel), cerca de 31,5 milhões de coroas suecas, o equivalente a 2,2 mil milhões de coroas na actualidade (203 milhões de euros), foram alocados a uma espécie de fundo cujos juros deviam ser redistribuídos anualmente “àqueles que, durante o ano, tenham prestado os maiores serviços à humanidade”, escreve a TSF.

O testamento previa que os juros do capital investido fossem distribuídos ao autor da descoberta ou invenção mais importante do ano no campo da Física, da Química, da Fisiologia ou Medicina, e da obra de Literatura de inspiração idealista que mais se tenha destacado. Uma última parte seria atribuída à personalidade que mais ou melhor contribuísse para “a aproximação dos povos”.

Esta segunda-feira, foram anunciados os vencedores do Nobel da Medicina. Na quarta-feira, será anunciado o prémio da Química, na quinta-feira, serão atribuídos os Nobel da Literatura de 2018 e 2019, e, na sexta-feira, será conhecido o nome do novo Nobel da Paz. O último anúncio será feito no dia 14 de outubro e determinará o vencedor do Nobel da Economia.

ZAP //

Por ZAP
8 Outubro, 2019

 

2709: Medir a massa dos neutrinos pode levar-nos a toda uma nova Física

CIÊNCIA

Image Team / Canva

Quanto pesa um neutrino? Esta é a pergunta que não quer calar e que há anos baralha os números da Física, Cosmologia e da Astrofísica. Agora, uma equipa internacional cientistas chegou mais perto deste valor.

A nova investigação, cujos resultados foram recentemente apresentados na conferência Astroparticle and Underground Physics, que decorreu em Tóquio, no Japão, balizou o valor máximo da massa destas partículas elementares do Universo que, apesar de serem extremamente abundantes – só perdem para os fotões -, são também altamente fugazes e raramente interagem com a matéria – o que dificulta a sua detecção.

De acordo com os cientistas, um neutrino não terá mais do que um electrão-volt (eV) de massa. Este valor, obtido no início do ano devido ao procedimento experimental Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN), reduziu em mais de metade o valor máximo da massa do neutrino que passa assim de 2 eV para 1 eV.

O valor mínimo, por sua vez, está nos 0,02 eV, tendo este número sido definido por outras equipas de cientistas, tal como explicam os autores da investigação em comunicado.

“Estas descobertas em colaboração com o KATRIN reduzem o intervalo de massa anteriormente definido para o neutrino num factor de dois, colocando critérios mais rigorosos sobre a verdadeira massa do neutrino e fornecendo ainda um caminho a seguir para medir definitivamente o seu valor”, explicou Hamish Robertson, cientista do KATRIN e professor emérito de Física na Universidade de Washington, nos Estados Unidos.

“Conhecer a massa do neutrino permitirá que os cientistas respondam a perguntas fundamentais em Cosmologia, Astrofísica e Física de Partículas, tais como a evolução do Universo ou que tipo Física existe para além do Modelo Padrão”, sustentou.

A partícula que não devia ter massa pode levar-nos a uma nova Física

De acordo com o Modelo Padrão que rege o Cosmos, os neutrinos não deviam ter massa, à semelhança do que acontece com os fotões. Na verdade, estas partículas elementares que atravessam o nosso corpo a cada segundo sem notarmos são um “buraco” nesta teoria que pode obrigar à criação de uma nova Física para explicar a sua massa.

Existem várias fontes de neutrinos – o próprio Big Bang, morte de uma estrela numa grande explosão, interacção das radiações cósmicas com a atmosfera terrestre, entre outros -, mas a grande maioria destas partículas chega à Terra oriunda do Sol.

Foi em 1930 que foi pela primeira vez proposta a existência dos neutrinos. Mais tarde, em 1956, os cientistas conseguiram levar a cabo detecções destas partículas.

Mais foi necessário quase mais meio século para contrariar o Modelo Padrão: em 2001, dois detectores – o Super-Kamiokande, no Japão, e o Observatório de Neutrinos de Sudbury, no Canadá -, mostraram que estas partículas tem uma massa diferente de zero, avanço científico que foi reconhecido posteriormente, em 2015, com o Prémio Nobel da Física.

@NobelPrize

Torn between identities – tau-, electron- or myon-neutrino? Neutrino means ”small neutral one” in Italian #NobelPrize

A definição exacta do valor da sua massa está agora mais perto e, de acordo com os cientistas, quando este feito for alcançado, pode ser necessário criar uma nova Física. “Resolver a massa do neutrino levar-nos-ia a um admirável mundo novo para criar um novo Modelo Padrão”, disse Pedro Doe, cientista da Universidade de Washington, que também participou na nova investigação.

Contudo, e ainda de acordo com o cientista, o conhecimento não ficará apenas pelo valor da massa. Na verdade, este valor permitirá descobrir muito mais sobre estas estranhas partículas que há anos tiram o sono à comunidade científica.

“Os neutrinos são pequenas partículas bizarras (…) São tão omnipresentes e há muito que podemos aprender depois de terminar esse valor”, rematou.

Todo este “mundo novo” ganha mais força caso se venha a descobrir que existem regras desconhecidas que também governam o Universo.

O Modelo Padrão pode não ser suficiente para a bizarria dos neutrinos.

SA, ZAP //

Por SA
25 Setembro, 2019