1285: “Furacão” de matéria escura vai colidir com a Terra

NASA / JPL-Caltech
Terra cercada por filamentos de matéria escura

Se os cálculos de uma equipa de astrónomos estiverem correctos, o Sistema Solar estará, em breve, no meio de um evento turbulento: um “furacão” de matéria escura, a soprar a uma velocidade de 500 quilómetros por segundo.

Apesar de não conseguirmos ver nem sentir, está para muito breve uma detecção directa de matéria escura, avança uma equipa de astrónomos que desconfia que um “furacão” de matéria escura colidirá com a Terra.

A matéria escura continua a ser um dos grandes enigmas do Universo. Não sabemos o que é, mas sabemos que existe. E como é que temos a certeza disso? Os astrónomos sabem-no com base nos movimentos das estrelas e galáxias, que são rápidas demais para a quantidade de massa observável.

Há, então, uma outra massa a criar gravidade e a influenciar esses movimentos cósmicos. Aliás, com base nesses movimentos, os astrónomos conseguem calcular essa massa invisível – ou “matéria escura”, como lhe chamam os entendidos.

Os cientistas trabalham diariamente para conseguir novas e inovadoras formas de detectar esse tipo de matéria, mas ainda não chegaram lá. No entanto, isso não impediu um conjunto de físicos de afirmar que estamos o meio de uma tremenda tempestade de matéria escura. Mas como sabem isso?

Com o lançamento dos dados do satélite Gaia, no ano passado, os astrónomos descobriram uma corrente estelar, deixada para trás por uma grande galáxia anã esferoidal que foi “engolida” pela Via Láctea há muitos anos. Apesar de ter havido várias detecções de fluxos parecidos na Via Láctea, o S1 (como agora é conhecido) é incomum.

Segundo os astrónomos, a corrente estelar associada à matéria escura move-se como se fosse um riacho. Ciaran O’Hare, físico da Universidade de Zaragoza, em Espanha, liderou uma equipa de investigadores para descobrir o efeito de S1 na matéria escura no nosso cantinho da Via Láctea. O estudo foi publicado recentemente na Physical Review D.

Assim, através da análise de modelos diferentes para a densidade e distribuição da matéria escura que flui no fluxo de S1, os cientistas previram assinaturas de matéria escura para cada um desses modelos, passíveis de serem detectadas na Terra.

Uma dessas assinaturas é produzida pelas partículas massivas de interacção fraca hipotética, conhecidas como WIMPs. Se essas partículas existirem, devemos ser capazes de detectá-las através das suas colisões com electrões ou núcleos atómicos. Isso faria com que as partículas carregadas na Terra recuassem, produzindo uma luz que poderia ser captada por xénon líquido ou detectores de cristal.

Através de vários cálculos, a equipa determinou que é muito improvável que estes detectores de WIMP captem qualquer efeito de S1, apesar de ser possível no futuro, conforme a tecnologia progride.

Detectores de axiões – como o Axion Dark Matter Experiment – têm uma maior probabilidade de detectar, mas, para já, são apenas hipotéticos. Os axiões, se existirem, são incrivelmente leves – cerca de 500 milhões de vezes mais leves do que um electrão. Além disso, é possível que os axiões sejam um dos componentes principais da matéria escura.

Segundo os cálculos dos físicos, estas partículas ultra-leves (que não conseguimos observar) poderiam ser convertidas em fotões, passíveis de serem detectados.

Na verdade, não passam de partículas hipotéticas. No entanto, como o fluxo de S1 viaja directamente através do Sistema Solar, o furacão de matéria escura provavelmente cruzará o caminho de vários detectores espalhados pelo mundo.

O estudo admite que os detectores WIMP provavelmente não verão matéria escura do fluxo S1. No entanto, estes são voltados para detectar “matéria escura axiónica“, baseada no axião.

Como a matéria escura é teorizada para representar cerca de 85% da matéria no Universo, a detecção da partícula ou das partículas que a compõem mudaria fundamentalmente a maneira como olhamos para o Universo. Na verdade, não há motivo para temermos o “furacão de matéria escura” – na verdade, é uma coisa boa.

ZAP // ScienceAlert

Por ZAP
14 Novembro, 2018

 

1270: Cadeira de rodas e tese de Stephen Hawking leiloadas por um milhão de euros

NOTÍCIAS

lwpkommunikacio / Flickr
O físico teórico Stephen Hawking

A cadeira de rodas usada pelo físico britânico Stephen Hawking e uma cópia da sua tese de doutoramento foram leiloadas por 881 mil libras (um milhão de euros).

A cadeira motorizada, que Hawking usou depois de ter ficado paralisado por uma doença neuro-degenerativa, foi vendida por 296.750 libras (340.790 euros), com o dinheiro a reverter para a fundação do cosmólogo e uma associação britânica de apoio a pessoas com doenças neuro-degenerativas.

Uma das cópias da tese de doutoramento, que o físico teórico escreveu em 1965 sobre as origens do Universo, foi leiloada por 584.750 libras (671.509 euros), um valor três vezes superior ao estimado.

No leilão, promovido na Internet pela leiloeira britânica Christie’s, foi igualmente vendida uma colecção de medalhas e prémios, por 296.750 libras (340.790 euros).

Stephen Hawking, que sofria desde jovem de esclerose lateral amiotrófica, doença que o deixou numa cadeira de rodas e a comunicar através de um sintetizador de voz, morreu em Março com 76 anos.

As suas cinzas estão depositadas na Abadia de Westminster, em Londres, entre as sepulturas do físico Isaac Newton (1643-1727), que formulou a lei da gravitação universal, e do naturalista Charles Darwin (1809-1882), que postulou a teoria da evolução das espécies por selecção natural.

O último livro de Hawking, “Breves respostas a grandes perguntas”, que compila as suas últimas reflexões sobre o Universo, foi lançado há cerca de um mês no Reino Unido. Numa mensagem póstuma, transmitida na apresentação da obra, o físico advertiu que a ciência e a educação estão ameaçadas no mundo.

ZAP // Lusa

Por Lusa
9 Novembro, 2018

– Até depois de morto, fazem negócios com os bens dele… Chiça…!!! E não leiloaram as cinzas dele?

1244: Nova e rápida forma de gelo pode estar a aniquilar os extraterrestres

durera_tojours / Flickr

Há uma nova forma de gelo. Conhecida como Gelo VII, esta forma exótica de água é muito veloz e pode estar a aniquilar a vida extraterrestre.

De acordo com uma nova pesquisa, publicada no início de Outubro na revista Physical Review Letters, o Gelo VII pode crescer a velocidades superiores a 1600 quilómetros por horas em condições atmosféricas encontradas em mundos com oceanos.

Tendo em conta a sua enorme velocidade de crescimento, os cientistas estimam que este tipo de gelo poderia, sob condições certas, congelar o vapor de água do mundo oceânico em apenas algumas horas.

As fases do gelo variam de acordo com a forma dos átomos dos seus cristais. Cada aumento no número de gelo ((I, II, II)) corresponde ao aumento na pressão necessária para formar esta fase.

O extraordinário Gelo VII ficou conhecido em Março, quando foi descoberto preso no interior de diamantes que se formavam a mais de 600 quilómetros abaixo da superfície terrestre – foi a primeira vez que este tipo de gelo foi observado fora de um laboratório.

Especialistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), nos Estados Unidos, demonstraram como é que a água se transforma em Gelo VII, processo conhecido como “nucleação”. Compreender este processo pode ajudar a explicar com esta fase exótica de gelo se forma em planetas oceânicos.

Durante as simulações, os físicos descobriram que o Gelo VII forma-se inicialmente em grupos de 100 moléculas antes mesmo de se começar a espalhar a alta velocidade.

Do Gelo VII à procura de novas formas de vida

A descoberta desta rara forma de gelo pode ainda ajudar a esclarecer uma questão que teima em prolongar-se – a vida extraterrestre. Supõe-se que este novo estudo possa ajudar os exobiólogos que procuram vida em planetas distantes que são cobertos por água, escreve o jornal Physics Central.

Embora a água seja a base necessária para a vida na concessão humana, em alguns casos extremos, os fenómenos astrofísicos podem levar a um cenário onde a maior parte dos oceanos de um planeta se convertem em Gelo VII, impedindo assim a formação de vida – e se a vida alienígena não se chega a formar, nunca poderá ser encontrada.

“A água nesses mundos oceânicos, que são bombardeados por outros corpos planetários, como meteoros ou cometas, sofre intensas mudanças pelas quais a vida não consegue sobreviver”, explicou Jonathan Belof, físico da LLNL.

“A onda de choque lançada por explosões desses eventos em escala planetária pode comprimir a água a uma pressão 10 mil vezes maior comparativamente com a superfície da Terra, fazendo que a água se transforme no Gelo VII”, concluiu o cientista.

Apesar de incrível, o Gelo VII pode estar a aniquilar qualquer forma de vida extraterrestre antes mesmo desta conseguir nascer. Boas notícias para a Física, más notícias para a Astrobiologia e para a caça à vida alienígena – assim é a Ciência.

ZAP // SputnikNews / LiveScience

Por ZAP
5 Novembro, 2018

 

1219: O Universo pode não ser real

ESO/M. Kornmesser

Através da variação da entropia de um sistema criada por Ludwig Boltzmann, surgiu a ideia de que o Universo poderá ser o resultado de uma flutuação quântica que criou as nossas entidades auto-conscientes.

Ludwig Boltzmann, um físico austríaco nascido em 1844,  chegou à conclusão, durante os seus estudos, que enquanto a entropia de um sistema – a medida da desordem das partículas num sistema físico – aumenta, há uma pequena possibilidade de uma flutuação quântica organizar um outro sistema em desordem.

Essa flutuação quântica, segundo alguns cientistas, terá originado o nosso Universo.

Contudo, a partir deste trabalho já antigo, surgiu a ideia de que é mais provável que uma flutuação quântica origine algo mais simples do que algo tão complexo como todo o Universo que nos envolve.

Ora, essa conclusão de que a flutuação quântica teve de originar algo mais simples do que o Universo, levou os cientistas a equacionar o que poderia ser.

A solução apresentada pelos cientistas afirma que a solução para esse enigma é a nossa própria entidade consciente que acredita ser uma pessoa inserida num mundo cheio de pessoas e histórias.

Contudo, a pessoa (que afinal seria apenas uma entidade auto-consciente) só teria conhecimentos e experiências “pessoais” criadas pela flutuação quântica que a originou.

Em conclusão, a teoria afirma que nada existe no Universo para além da nossa autoconsciência – ou seja, nós não existimos, apenas a nossa autoconsciência existe e cria todo o Universo.

Estas entidades auto-conscientes são chamadas “Cérebros de Boltzmann”, expressão cunhada em 2004 pelos físicos Andreas Albrecht e Lorenzo Sorbo,

O conceito destes “Cérebros de Boltzman” tem sido criticado por alguns cientistas, essencialmente por ser um paradoxo filosófico que não pode ser provado.

O cosmologista e professor de física Sean Caroll, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, diz que estes cérebros são “cognitivamente instáveis” e “não podem simultaneamente ser reais e justificadamente credíveis”.

Apesar de parecer uma ideia demasiado “fora da caixa”, a teoria não consegue ser desmontada e contradita pois, qualquer argumento utilizado contra ela poderá ser uma simples alucinação criada pela nossa entidade auto-consciente.

Apoiantes destes pensamentos solipsistas têm aparecido com mais frequência e até o visionário Elon Musk já afirmou acreditar que vivemos numa simulação.

ZAP // HypeScience / Big Think

Por HS
30 Outubro, 2018

 

1177: Cientistas confirmam que electrões são perfeitamente redondos

CIÊNCIA

DESY/Science Communication Lab

Com uma precisão sem precedentes, cientistas mediram a forma da carga de um electrão confirmando que é extremamente redonda. O resultado apoia o Modelo Padrão das Partículas Física e força a revisão de várias teorias alternativas.

O Modelo Padrão da Física explica como os blocos básicos de construção da matéria interagem através das quatro forças fundamentais sendo um modelo matemático da realidade e, até ao momento, indesmentível.

Porém, é mesmo o facto de ninguém conseguir contradizer o Modelo Padrão que tem intrigado os físicos de todo o mundo.

“O Modelo Padrão, tal como está descrito, não pode estar certo porque não consegue prever por que é que o Universo existe. E isso é uma grande lacuna”, conta o professor na Universidade do Northwestern e membro do ACME Collaboration, Gerald Gabrielse.

De acordo com a Sci-News, para corrigir essa falha do modelo e contrariar o Modelo Padrão, muitos modelos alternativos surgiram que previam que a esfera aparentemente uniforme de um electrão seria, na verdade, assimetricamente esmagada.

Modelos alternativos

A teoria dentro do Modelo Super-simétrico prevê uma partícula parceira para cada partícula no Modelo Padrão para justificar a massa das partículas e diz ainda que as partículas subatómicas pesadas e ainda por detectar influenciam o electrão a alterar a sua forma esférica – num fenómeno ainda não comprovado chamado de “momento do dipolo eléctrico”.

Segundo esta teoria, estas partículas mais pesadas ainda não descobertas podem ser as responsáveis pelos maiores mistérios do Universo e podem até explicar porque é que o Universo é feito de matéria e não de anti-matéria.

“Quase todos os modelos alternativos dizem que a carga de electrões pode muito bem estar a ser esmagada, mas nós não verificamos a hipótese com sensibilidade suficiente. É por isso que decidimos olhar para lá com uma maior precisão”, disse o professor Gabrielse.

O novo estudo

Para o novo estudo, que concluí que os electrões são, de facto, extremamente redondos, os investigadores da ACME dispararam um feixe de moléculas frias de óxido de tório para uma câmara. Depois do disparo, os cientistas estudaram a luz emitida pelas moléculas.

O tipo de luz emitida indicaria aos cientistas a existência, ou não, do “momento do dipolo eléctrico”. Na experiência, a luz, ao não se contorcer sobre ela própria, indicou que a forma dos electrões era, de facto, redonda, confirmando a previsão do Modelo Padrão e atirando por terra todas as outras teorias alternativas como o Modelo Super-simétrico.

A inexistência do “momento do dipolo eléctrico” significou a inexistência das hipotéticas partículas subatómicas pesadas.

Contudo, a investigação publicada dia 17 de Outubro na revista Nature, não exclui por completo a existência dessas partículas – apenas afirma que as suas hipotéticas propriedades diferem daquelas que foram previstas pelos teóricos.

“Se tivéssemos descoberto que a forma não era redonda, essa sim seria a maior notícia da física nas últimas décadas”, revelou o professor Gabrielse. “Mas a nossa descoberta ainda é significativa porque fortalece ainda mais o Modelo Padrão da física de partículas e exclui os modelos alternativos”, acrescenta.

O professor da Universidade de Yale e membro da ACME Collaboration, David DeMille, afirma ainda que “o resultado diz à comunidade científica que precisa de repensar seriamente algumas das teorias alternativas”.

Outro membro da equipa, John Doyle, da Universidade de Harvard acrescentou que a investigação “é um desenvolvimento empolgante para a física de partículas“.

ZAP //

Por ZAP
21 Outubro, 2018

 

1153: Cientistas alcançam a primeira aceleração de electrões em ondas de plasma

rupertomiller / Flickr
Detalhe do LHC, Large Hadron Collider, acelerador de partículas do CERN

Físicos demonstraram uma nova técnica para acelerar electrões a energias muito altas em distâncias muito curtas, uma técnica que permitirá alcançar novos avanços na física de partículas a preços mais modestos.

O Large Hadron Collider (LHC) da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN) é considerado o maior acelerador de partículas do mundo. O acelerador encontra-se num túnel de 27 quilómetros de circunferência, a uma profundidade de 175 metros abaixo da fronteira franco-suíça, em Genebra. Foi ele o principal responsável pela descoberta do bosão de Higgs.

Apesar de ter havido alguns desenvolvimentos na tecnologia do acelerador de partículas, as tecnologias usadas até hoje só podem ser aprimoradas e expandidas com uma grande despesa. Esta razão financeira faz com que seja mais difícil tornar os aceleradores de alta energia mais úteis… mas é extremamente necessário.

Uma equipa internacional de físicos, que trabalha no Advanced Acceleration Acceleration Driven Plasma Wakefield (AWAKE), no CERN, realizaram uma experiência inovadora que demonstra uma nova forma de acelerar electrões a altas energias, reduzindo drasticamente o tamanho dos aceleradores e, assim, reduzindo, também drasticamente, os custos. O artigo científico foi publicado no dia 29 de Agosto na revista Nature.

“Esta recente tecnologia desenvolvida pelo AWAKE vai concretizar uma mudança de paradigma no desenvolvimento de futuros aceleradores de partículas de alta energia”, diz Moses Chung professor e membro da equipa.

“Esta conquista poderá permitir que os engenheiros reduzam drasticamente o tamanho dos aceleradores de partículas, reduzindo as vastas quantias de dinheiro normalmente necessárias para construí-los”. Além disso, acrescenta, “as colisões de partículas de alta energia que essas instalações produzem permitem que os físicos investiguem as leis fundamentais da natureza, fornecendo a base para avanços futuros”.

Habitualmente, as ferramentas usadas nas experiências da física de partículas usam campos eléctricos oscilantes – as cavidades de radiofrequência – e ímanes de alta potência para acelerar partículas a altas energias.

Como uma opção alternativa e mais em conta surge o acelerador wakefield: os físicos enviam um feixe de electrões, protões ou lasers através de um plasma. Os electrões livres no plasma movem-se em direcção ao feixe, ultrapassam-no e regressa, criando uma bolha atrás do feixe e campos eléctricos intensos.

Os campos eléctricos extremamente fortes foram conseguidos através de um conjunto de electrões, que foram acelerados até 2GeV em, aproximadamente, 10m de plasma e medidos usando um espectrómetro magnético. Segundo o EurekAlert, esta técnica tem o potencial de acelerar os electrões para a escala TeV em apenas único estágio de aceleração.

O programa está ainda em fase inicial, mas promete ser um passo importante no caminho para a realização de novas experiências de física de partículas de alta energia.

ZAP //

Por ZAP
16 Outubro, 2018

 

Stephen Hawking previu raça de “super-humanos” que irá destruir a humanidade

O físico e cosmólogo britânico, que morreu no passado mês de Março, deixou artigos e ensaios nos quais prevê a existência de uma raça modificada geneticamente que irá acabar por destruir a humanidade

O físico e cosmólogo britânico Stephen Hawking morreu no dia 14 de Março
© REUTERS/Lucas Jackson

Antes de morrer, Stephen Hawking deixou um aviso: o físico britânico previu que os avanços na engenharia genética vão levar à criação de uma raça de super-humanos, que acabará por destruir a humanidade.

“Acredito que durante este século, as pessoas vão descobrir como modificar a inteligência e os instintos, tal como a agressão. ​​​Vão ser criadas leis contra a engenharia genética em humanos, mas algumas pessoas não vão ser capazes de resistir à tentação de melhorar as características humanas como a memória, a resistência a doenças e a longevidade da vida”, escreveu Stephen Hawking num conjunto de artigos e ensaios, revelados pelo The Sunday Times , e que vão ser publicados esta terça-feira, 16 de Outubro, no livro “Brief Answers to the Big Questions” (“Breves Respostas para as Grandes Questões”, em tradução livre).

Nos seus últimos pensamentos, o físico e o cosmólogo britânico, que morreu no dia 14 de Março, aos 76 anos, refere que as pessoas mais ricas vão, em breve, poder editar o seu próprio ADN e o dos seus filhos com o objectivo de “criar super-humanos com uma memória aprimorada, resistência a doenças, inteligência e longevidade”, escreve a publicação.

Edição genética

Estes super-humanos vão ser uma ameaça à humanidade, avisa Stephen Hawking nos artigos e ensaios que deixou. O professor britânico, que sofria de esclerose lateral amiotrófica, diagnosticada aos 21 anos, refere nos textos que quem não conseguir recorrer à alteração genética vai sofrer com a raça modificada. “Assim que os super-humanos aparecerem vai haver problemas políticos significativos com os humanos que não foram melhorados, que não serão capazes de competir”, argumenta. Hawkings refere que os humanos comuns vão, presumivelmente, acabar por “morrer, ou deixar de ter importância”.

No conjunto de artigos e ensaios, o físico alerta para a possibilidade de existir no futuro “uma raça de seres auto desenhados que vai melhorando a um ritmo acelerado”.

De acordo com o The Guardian, as afirmações de Stephen Hawkings são baseadas na técnica de edição genética CRISPR-Cas9, que permite cortar o genoma (informação genética modificada no ADN) onde se quer para depois repará-lo. Um sistema que tem gerado controvérsia entre a comunidade científica.

Diário de Notícias
DN
15 Outubro 2018 — 15:14

 

1130: Publicado o último trabalho de Stephen Hawking

Black hole entropy and soft hair é o título do último trabalho em que o físico colaborou e dá um contributo para resolver o “paradoxo da informação” relativo aos buracos negros

Imagem de buraco negro na galáxia MCG 6-30-15
Foto ESA

Stephen Hawking

Stephen Hawking morreu no dia 14 de Março, aos 76 anos, mas até aos últimos dias de vida fez parte da equipa formada por cientistas de Cambridge e Harvard que desenvolveu um trabalho sobre o “centro da vida de Hawking” durante mais de 40 anos, segundo palavras do seu colega de equipa, o físico teórico Malcolm Perry.

O resultado é Black hole entropy and soft hair, publicado na terça-feira. Assinado por Sasha Haco, Stephen Hawking, Malcolm Perry e Andrew Strominger, debruça-se sobre o chamado “paradoxo da informação”, questão relacionada com a preservação da informação de um objeto que caia num buraco negro.

Seis décadas depois de Albert Einstein definir a massa, carga eléctrica e momento angular na teoria da relatividade, Hawking acrescentou outra propriedade aos buracos negros: a temperatura. Como todos os objectos perdem calor no espaço, previu que os buracos negros acabassem por deixar de existir. Porém, o cientista britânico estabeleceu a hipótese de que de alguma forma a informação dos objectos que lá tivessem caído permanecesse.

“Como é que a informação pode ser recuperada se o próprio buraco negro acaba por desaparecer?”, questiona Perry, em declarações ao The Guardian. A resposta está na hipótese de o objecto alterar a temperatura do buraco negro – e que a sua entropia pode ser registada através de fotões ou outras partículas à volta do buraco negro.

A fórmula para a temperatura dos buracos negros é conhecida como a temperatura de Hawking. Como escreve Malcolm Perry no Guardian, “todo o objecto que tem temperatura tem entropia e a entropia é uma medida de quantas formas formas diferentes um objecto pode ser feito através dos seus ingredientes microscópicos e continuar a parecer o mesmo”.

O físico John Wheeler e colegas defendiam a ideia de que os buracos negros não têm cabelo (teorema da calvície), uma metáfora que significava que todos os buracos negros eram idênticos.

Mas como todos os buracos negros se assemelham, a “origem da entropia estava no centro do paradoxo da informação”, continua Perry. Este físico, em conjunto com Hawking e Strominger descobriu em 2016 que afinal os buracos negros “têm cabelo”. E neste trabalho os cientistas descrevem a forma de calcular a entropia dos buracos negros.

Perry explica que este paper não tem a solução para o paradoxo da informação, mas que é um contributo nesse sentido. “É necessário mais trabalho, mas sentimo-nos muito encorajados a continuar a nossa investigação nesta área. O paradoxo da informação está intimamente ligado à nossa busca por uma teoria da gravidade que seja compatível com a mecânica quântica”, concluiu o professor de Cambridge.

Diário de Notícias
DN
11 Outubro 2018 — 14:03

 

1097: Bizarras partículas do gelo da Antárctida podem acabar com a física moderna

azure_radiation / Flickr
Detalhe do LHC, Large Hadron Collider, acelerador de partículas do CERN

Físicos identificaram uma partícula de alta energia muito estranha vinda da Antárctida. É uma espécie de raio cósmico e atravessa a Terra, o que não acontece com as partículas que os físicos conhecem e que compõem o que os cientistas chamam de modelo padrão (SM) da física de partículas.

Há neutrinos de baixa energia que podem perfurar quilómetros de rocha sem sofrerem nenhuma alteração. Mas neutrinos de alta energia, bem como outras partículas de alta energia, têm “grandes secções cruzadas”. Isto significa que quase sempre vão colidir com algo logo depois de entrarem na Terra, e nunca conseguiriam sair do outro lado.

No entanto, desde Março de 2016, os investigadores têm ficado intrigados sobre dois acontecimentos na Antárctida, onde os raios cósmicos saíram da terra. Estes foram detectados pelo inferómetro NASA Anita, uma antena de balão que sobrevoa o continente.

O Anita foi projectado para procurar raios cósmicos do espaço sideral. Quando o instrumento detectou partículas que pareciam estar a partir da própria Terra em vez de virem do espaço, a comunidade científica especializada em neutrinos de alta energia deu saltos de emoção.

Uma vez que os raios cósmicos não deveriam fazer isto, os cientistas começaram a perguntar-se se estes feixes misteriosos são feitos de partículas desconhecidas.

Desde então, os físicos têm proposto todos os tipos de explicações para estes raios cósmicos “que vão para cima”, de neutrinos estéreis (neutrinos que raramente batem em matéria) para “distribuição de matéria escura atípica dentro da Terra”, referenciando a misteriosa forma de matéria que não interage com a luz.

Todas as explicações são intrigantes, e sugerem que o Anita poderá ter detectado uma partícula não contabilizada no modelo padrão. Mas nenhuma das explicações demonstrou conclusivamente que algo mais simples não pudesse ter causado o sinal em Anita.

Um novo artigo publicado no directório científico arXiv.org muda tudo. Nele, uma equipa de astrofísicos da Universidade Estadual da Pensilvânia (EUA) mostrou que outras partículas de alta energia foram lançadas para cima, além das detectadas durante os dois eventos captados pelo Anita. O maior observatório de neutrinos na Antárctida, IceCube, detectou também partículas similares em três outras ocasiões.

Combinando os dados do IceCube com o Anita, os investigadores calcularam que, seja qual for a partícula que está a surgir da Terra, tem muito menos de 1 hipótese em 3,5 milhões de ser parte do modelo padrão.

Partindo a física…

O principal autor da pesquisa, Derek Fox, refere que se deparou com os eventos do Anita em Maio de 2018. “Pensei: ‘bem, este modelo não faz muito sentido, mas o resultado é muito intrigante’. Então, comecei a investigá-lo”, destaca Fox ao Live Science.

Fox foi trocar ideias com o seu vizinho de escritório, Steinn Sigurdsson, e ali surgiu uma parceria para propor explicações mais plausíveis para os eventos. Fox, Sigurdsson e os seus colegas começaram a procurar eventos semelhantes em dados colectados por outros detectores. Quando se depararam com possíveis eventos ascendentes em IceCube, perceberam que poderiam ter-se deparado com algo que mudaria a física.

A física de partículas de alta energia não tem avançado muito nos últimos anos. Quando o Grande Colisor de Hadrões (LHC) foi concluído na fronteira entre França e Suíça, em 2009, os cientistas pensaram que poderia desbloquear os mistérios da super-simetria, a enigmática classe teórica de partículas que os cientistas suspeitam que pode existir, mas que nunca detectaram.

De acordo com a super-simetria, cada partícula existente no modelo padrão tem um parceiro super-simétrico.

Em vez disso, o LHC confirmou o Bosão de Higgs, a parte final não detectada do modelo padrão, em 2012. E então, não voltou a detectar qualquer outra coisa importante. Os investigadores começaram a questionar se qualquer experiência de física existente poderia detectar uma partícula super-simétrica.

Se a partícula modelo padrão criou essas anomalias, elas deveriam ter sido neutrinos. Os investigadores sabem disso porque nenhuma outra partícula modelo padrão teria qualquer hipótese de atravessar a Terra.

Mas detectores de neutrinos como o Anita e o IceCube não detectam neutrinos directamente. Em vez disso, detectam as partículas que os neutrinos decompõem depois de colidir na atmosfera da Terra ou no gelo antárctico. E há outros eventos, possivelmente super-simétricos, que podem gerar essas partículas, desencadeando a detecção.

Fox e os seus colegas passaram a argumentar que as partículas são mais susceptíveis de ser uma espécie de partícula super-simétrica chamada “stau sleptons. Os stau sleptons são versões super-simétricas de uma partícula modelo padrão chamado “Tau lépton”.

Os autores apontam que nenhuma partícula convencional conseguiria viajar através da Terra desta forma, mas ainda não há dados suficientes para ter certezas. E não há como comprovar que a partícula fez essa viagem.

Agora, os cientistas só sabem que o que quer que esta partícula seja, ela interage muito fracamente com outras partículas, ou então nunca teria sobrevivido à viagem através da massa densa do planeta.

É possível que quando os investigadores do IceCube esmiuçarem os arquivos de dados deste instrumento, encontrem mais eventos semelhantes que já tinham passado despercebidos.

As anomalias do Anita podem oferecer aos cientistas a informação necessária para sintonizar adequadamente o LHC para descobrir mais sobre a super-simetria. Estas experiências podem até fornecer uma explicação para a matéria escura.

Por ZAP
3 Outubro, 2018

 

1067: Físicos produziram o campo magnético mais forte e controlável de sempre

NASA Goddard / Flickr

Um grupo de cientistas do Instituto de Física do Estado Sólido da Universidade de Tóquio, no Japão, produziu o campo magnético mais forte e controlável já criado em ambientes fechados – é um macro para a Física.

Energia barata, limpa e quase ilimitada parece-nos sempre um sonho muito distante. Há muito que os cientistas acreditam que a fusão nuclear – o tipo de reacção que alimenta estrelas como o Sol – pode ser uma fonte potencial para esta ideia contudo, a reacção tem-se mostrado muito difícil de manter – pelo menos, até agora.

Com a nova descoberta, publicada na semana passada na Review of Scientific Instruments, estamos mais perto do que nunca de fazer esta energia acontecer.

De acordo com a publicação, o campo magnético criado foi mantido por mais tempo do que qualquer outro campo de força semelhante testado até então. Este avanço pode conduzir os cientistas a poderosas ferramentas de investigação, bem como ser aplicada para gerar a tão esperada energia de fusão.

“Uma forma de produzir energia de fusão é confinar plasma – um mar de partículas carregadas – num grande anel chamado tokamak de forma extrair energia”, disse o pesquisador Shojiro Takeyama num comunicado. O campo magnético que um tokamak exigira é “tentadoramente semelhante ao dispositivo que nós conseguimos produzir”.

Para gerar o campo magnético, os investigadores da Universidade de Tóquio construíram um dispositivo altamente sofisticado capaz da compressão electromagnética de fluxo (EMFC) – técnica conhecida para gerar um campo adequado em condições internas.

Recorde: 50 milhões de vezes mais forte que o campo da Terra

Recorrendo ao dispositivo, os cientistas foram capazes de produzir um campo magnético de 1200 Teslas (T) – cerca de 120 000 vezes mais forte do que um simples íman que “colamos” aos nossos frigoríficos.

Ainda em termos de comparação, o campo magnético da Terra tem uns “meros” 50 microtesla (µT) e os super-condutores campos do Grande Colisonador de Hadrões do CERN são de 8 T – ou seja, o campo magnético criado pelo japoneses é cerca de 50 milhões de vezes mais forte do que da Terra

Embora um campo magnético mais forte já tivesse sido criado, agora os físicos conseguiram controlá-lo durante 100 micro-segundos, milhares de vezes superior ao que tinha sido registados nos procedimentos experimentais anteriorizes.

Os cientistas foram ainda capazes de controlar o campo magnético, evitando que este destruísse equipamentos científicos, tal como já aconteceu em outras experiências, nas quais os investigadores tentaram criar campos magnéticos poderosos.

Tal como Takeyama revelou na nota divulgada, esta experiência significa que o dispositivo criado pode gerar a força quase mínima de um campo magnético e a duração necessária para que se dê uma fusão nuclear estável – desta forma, estamos um passo mais perto da energia limpa e ilimitada com que sonhamos há cerca de um século.

Por ZAP
24 Setembro, 2018

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1046: Um buraco negro pode comportar-se como uma gota de água?

Uma investigação do Departamento de Física da UA indica que sim!

A forma de uma simples gota de água e a de um buraco negro são semelhantes, mas estes dois elementos completamente antagónicos do ponto de vista de dimensão poderão ter nas suas semelhanças algo mais que a sua forma. Perante uma descarga eléctrica, estas gotas de água e os buracos negros poderão comportar-se da mesma forma.

Quando pensamos numa gota de água a cair, pensamos normalmente em algo que se assemelha a uma cebola, pelas ilustrações que sempre nos habituámos a ver. Mas esta ilustração não representa a realidade.

Na realidade, uma gota de água cai sob a forma de uma esfera perfeita, a mesma esfera perfeita de um buraco negro mais simples.

Apesar da sua forma esférica, se for acrescentada uma carga eléctrica, esta pode adquirir novas formas. O mesmo acontecerá a um buraco negro? A resposta permanecia desconhecida até agora. Afinal, os buracos negros quando sujeitos a cargas eléctricas podem comportar-se de uma maneira semelhante à das gotas de água. A descoberta é de uma equipa de físicos da Universidade de Aveiro (UA).

Perceber o Universo

Havia até agora uma interessante, mas incompleta, semelhança entre o comportamento da familiar gota de água e o comportamento de um buraco negro, uma região do espaço tempo da qual a luz não consegue escapar.

O físico britânico Lord Rayleigh, que ganhou o prémio Nobel da física em 1904 pela descoberta do gás nobre Árgon, demonstrou em 1879 que uma gota de água, isolada de forças externas (incluindo o campo gravítico) tem uma forma esférica. Rayleigh demonstrou ainda que esta forma é estável: se a gota for ligeiramente perturbada, oscila um pouco e retorna à forma esférica.

Três anos mais tarde, o britânico obteve outro resultado fundamental em dinâmica de fluidos. Se a gota tiver carga eléctrica, pode continuar esférica, mas se a carga exceder um certo limiar, o denominado limite de Rayleigh, a gota deixa de ter preferência pela forma esférica. Isto é, se for perturbada um pouco, a gota desvia-se da forma esférica. Gotas com carga excedendo o limite de Rayleigh podem adquirir novas formas não esféricas, que são mais estáveis – porque minimizam a repulsão entre as cargas eléctricas – do que uma esfera perfeita.

As semelhanças

Tal como uma gota de água neutra [sem rotação], um buraco negro em equilíbrio tem de ser esférico e esta é a sua forma mais estável. Mas a semelhança entre a gota de água e o buraco negro não tinha continuidade se introduzíssemos carga eléctrica.

Esta explicação é dada por Carlos Herdeiro, investigador do Departamento de Física e do Centro para a Investigação e Desenvolvimento da Matemática e Aplicações (CIDMA) da UA, e coordenador do estudo publicado este mês na revista Physical Review Letters.

Explica ainda que enquanto que uma gota de água carregada, apenas prefere ser esférica até ao limite de Rayleigh, o buraco negro com carga eléctrica parecia preferir sempre ser esférico. Mas nesta nova investigação é provado que buracos negros carregados podem-se comportar de uma maneira muito semelhante a uma gota de água com carga eléctrica.

O artigo intitula-se de Spontaneous scalarisation of charged black holes, que Carlos Herdeiro considera no âmbito da Física-Matemática e não da Astrofísica. Neste trabalho, os investigadores mostram que, tal como a gota de água, os buracos negros carregados apenas têm que ser esféricos até um certo limiar de carga. “A partir desse limiar, outras formas não esféricas tornam-se possíveis, e até preferenciais, exactamente como no caso das gotas carregadas”, refere o investigador.

O campo electromagnético e outras partículas

O ingrediente fundamental que permitiu aos investigadores da UA encontrarem este novo comportamento de buracos negros carregados, foi considerar a interacção entre o campo electromagnético e outras partículas.

Quando esta interacção é considerada, surge um novo “canal” para o buraco negro se aliviar da repulsão entre as suas cargas eléctricas, ao criar uma nuvem de partículas carregadas ao seu redor.

Esta nuvem, adianta Carlos Herdeiro, pode tomar várias formas geométricas não esféricas, e como contém uma parte considerável da energia do buraco negro, a forma do buraco negro, que é determinada pela forma da fronteira deste – denominado por horizonte de acontecimentos – adapta-se à forma da nuvem, deixando o buraco negro de ser esférico.

Para além de mostrar que estes buracos negros não esféricos existem, o artigo mostra, para o caso mais simples, que esta transferência de energia e carga eléctrica do buraco negro para a nuvem de partículas em seu redor pode ocorrer dinâmica e espontaneamente.

Universidade de Aveiro

pplware
18 Set 2018
Maria Inês Coelho
Gestora de conteúdo e de redes sociais do Pplware. Mestre em Economia, foi o fascínio pelo universo da tecnologia e da comunicação que falou mais alto.

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