3139: Físico constrói calculadora para mostrar o que aconteceria se a Terra colidisse com um buraco negro

CIÊNCIA

(PD/CC0) Comfreak / pixabay

Se o planeta Terra atingisse um buraco negro seria catastrófico em termos de danos? Um nova ferramenta online calcula o nível de destruição.

A Calculadora de Colisão de Buracos Negros determina o nível de expansão de um buraco negro e a quantidade de energia libertada se este absorvesse o nosso planeta – ou outro objecto qualquer, uma vez que esta ferramenta é totalmente personalizável.

Álvaro Díez, um estudante de física de partículas da Polónia, criou esta ferramenta, que está hospedada no projecto Omni Calculator. Com base nos seus cálculos, se um buraco negro engolisse a Terra libertaria 32.204.195.564.497.649.676.480.000.000.000.000 megajoules de energia, cerca de 54 quatriliões o consumo anual de energia de todo o planeta.

Ainda assim, o nosso planeta não afectaria a aparência do cenário ao redor de um buraco negro super-massivo. Sagittarius A*, o buraco negro que mora no coração da Via Láctea, tem cerca 4 milhões de vezes a massa do Sol. Se a Terra fosse engolida por este buraco negro, o horizonte de eventos – o ponto próximo ao buraco negro de onde nada, nem mesmo a luz, consegue escapar – aumentaria em meros 0,00000000007281%.

No entanto, se tivéssemos um encontro inesperado com um buraco negro menor, com “apenas” 20 massas solares, a diferença que causaríamos no horizonte de eventos seria maior – 0,000014562%.

Esta calculadora permite escolher não apenas os efeitos da colisão da Terra com um buraco negro, como também estimar colisões com outros objectos massivos, incluindo estrelas.

A probabilidade de sermos devorados por um buraco negro não deve ser totalmente descartada. Ainda assim, podemos ficar tranquilos em relação a este evento catastrófico durante os próximos milhares de milhões de anos.

A melhor possibilidade de este evento cataclísmico acontecer será quando houver uma colisão entre a Via Láctea e a galáxia de Andrómeda, prevista para daqui a 4 mil milhões de anos.

ZAP // CanalTech

Por ZAP
4 Dezembro, 2019

spacenews

 

3101: Físicos disseram que era impossível, mas descobriram uma nova forma estável de plutónio

CIÊNCIA

(dr) Kristina Kvashnina
Nanopartícula de dióxido de plutónio

Nada é impossível, e uma equipa de químicos acaba de o provar. Os cientistas criaram um novo composto de plutónio (Pu) com um estado de oxidação pentavalente inesperado – Pu (V).

Este novo composto – Pu (V) – é sólido e estável e pode representar uma fase transitória nos repositórios de resíduos radioactivos. O artigo científico foi publicado em Outubro na Angewandte Chemie.

Uma das propriedades mais fundamentais do comportamento químico do plutónio é a variedade dos seus estados de oxidação. Este estado é definido pelo número de electrões que são removidos dos orbitais de valência de um átomo neutro.

Quatro estados de oxidação (de III a VI) podem coexistir sob condições ambientais, já  os estados (VII) e (VIII) são propostos como estáveis ​​sob condições oxidantes altamente alcalinas. O plutónio no estado de oxidação pentavalente, Pu (V), possui três electrões na camada 5f, deixando os orbitais 6d vazios.

“Tudo começou quando estávamos a tentar criar nano-partículas de dióxido de plutónio usando diferentes precursores”, contou Kristina Kvashnina, física do Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf, citada pelo Sci-News.

Quando os pesquisadores usaram o precursor Pu (VI) perceberam que uma reacção estranha ocorreu durante a formação das nano-partículas de dióxido de plutónio. “Todas as vezes que criamos nano-partículas a partir de outros precursores, Pu (III), (IV) ou (V), a reacção foi muito rápida, mas aqui notamos um fenómeno estranho”, explicou Kvashnina.

Depois de terem realizado uma experiência de detecção de fluorescência de alta energia e resolução, os cientistas concluíram que o fenómeno deveria ser o Pu (V), plutónio pentavalente, uma forma nunca observada do elemento. Experiências posteriores confirmaram as premissas iniciais e demonstraram a estabilidade a longo prazo dessa fase.

“A existência desta nova fase sólida de Pu (V), que é estável, terá que ser levada em consideração a partir de agora”, disse Kvashnina. “Esta descoberta mudará as previsões teóricas do comportamento do plutónio no ambiente ao longo de um período de um milhão de anos.”

ZAP //

Por ZAP
27 Novembro, 2019

 

2980: Nova partícula “fantasma” está a mudar o Universo, defende cientista

CIÊNCIA

(CC0/PD) insspirito / pixabay

Massimo Cerdonio, físico teorético da Universidade de Pádua, em Itália, afirma que uma partícula elementar hipotética, conhecida como axião, está a alterar a quantidade de matéria escura que existe no Universo.

Num novo estudo disponibilizado para pré-visualização no portal arXiv, Cerdonio explica que calculou o grau de mudança que tem que ocorrer nos campos quânticos para que existam alterações na matéria escura.

A matéria escura, recorde-se, compõe 80% do Cosmos. Contudo, pouco ou nada se sabe sobre este estranho tipo de matéria: aliás, os cientistas só sabem da sua existência devido ao efeito gravitacional que causa na matéria visível, que denuncia o seu “rastro”.

A nova investigação sustenta que, caso exista um novo campo quântico responsável pela mudança da matéria escura, isso significa que existe uma nova partícula no Universo, tal como escreve o jornal britânico Daily Star.

As alterações na matéria escura calculadas pelo cientista exigem uma certa quantidade de massa de partículas, que se revelou ser aproximadamente a mesma massa que possuiu a nova partícula, o axião.

Inicialmente, os físicos apontaram teoricamente o axião para resolver questões sobre a compreensão quântica da força nuclear forte. Acredita-se que esta partícula tenha surgido nas primeira etapas de formação da Terra, tendo estado em segundo plano enquanto outras forças e partículas controlavam o rumo do Universo, aponta Cerdonio.

Importa frisar que esta partícula nunca foi observada. Contudo, se os cálculo de Cerdonio estiverem correctos, estes significam que o axião está já por aí, preenchendo o Universo e os campos quânticos.

Cientistas do CERN podem ter descoberto nova “partícula fantasma”

Ainda não está confirmado, mas o Grande Colisionador de Hadrões pode ter detestado uma nova e inesperada partícula. Os teóricos…

ZAP // SputnikNews

Por ZAP
8 Novembro, 2019

 

2818: “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

 

2801: 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

 

2572: Físicos criaram um dispositivo que consegue “esquecer” memórias

CIÊNCIA

TheDigitalArtist / pixabay

O cérebro é a melhor máquina de computação, por isso, não é de admirar que os cientistas queiram imitá-lo. Agora, uma nova investigação deu um passo intrigante nessa direcção: um dispositivo capaz de “esquecer” memórias.

Este novo dispositivo, baptizado de “memoristor de segunda ordem” (uma mistura entre “memória” e “resistor”), imita uma sinapse do cérebro humano na forma como este se lembra de informações e depois as perde, de forma gradual, se não forem usadas durante um longo período de tempo, escreve o Science Alert.

Embora este memoristor ainda não tenha um uso prático, pode eventualmente ajudar os cientistas a desenvolver um novo tipo de neuro-computador — a base dos sistemas de Inteligência Artificial — que cumpriria algumas das mesmas funções que um cérebro desempenha.

Num chamado neurocomputador analógico, os componentes electrónicos no chip (como o memoristor) podem assumir o papel de neurónios e sinapses individuais, o que pode reduzir os requisitos de energia do computador e, ao mesmo tempo, acelerar os cálculos.

Actualmente, os neuro-computadores analógicos são apenas hipotéticos, uma vez que precisamos ainda de descobrir como a electrónica pode imitar a plasticidade sináptica — a forma como as sinapses cerebrais activas se fortalecem com o tempo e as inactivas ficam mais fracas.

Tentativas anteriores de produzir memoristores usavam pontes condutoras nano-métricas, que decairiam com o tempo, da mesma forma que as memórias poderiam decair na nossa mente.

“O problema com essa solução é que o dispositivo tende a mudar o seu comportamento ao longo do tempo e quebra após uma operação prolongada”, explica Anastasia Chouprik, física do Instituto de Física e Tecnologia de Moscovo (MIPT).

Sinapse, à esquerda, versus o memoristor, à direita

“O mecanismo que usamos agora para implementar a plasticidade sináptica é mais robusto. De facto, após mudar o estado do sistema 100 mil milhões de vezes, ainda estava a funcionar normalmente, por isso os meus colegas pararam o teste de resistência”.

Neste caso, a equipa utilizou um material ferroeléctrico — óxido de háfnio — em vez das pontes nano-métricas, com uma polarização eléctrica que muda em resposta a um campo eléctrico externo. Isto significa que os estados de baixa e alta resistência podem ser definidos por pulsos eléctricos.

O que torna o óxido de háfnio ideal e o coloca à frente de outros materiais ferroeléctricos é o facto de já estar a ser usado para construir micro-chips por empresas como a Intel, fazendo com que seja mais fácil e barato introduzir memoristores quando vier a existir um neuro-computador analógico.

O actual “esquecimento” é implementado através de uma imperfeição que dificulta o desenvolvimento de microprocessadores baseados em háfnio — defeitos na interface entre o silício e o óxido de háfnio. Esses mesmos defeitos permitem que a condutividade do memoristor diminua com o tempo.

É um começo promissor, mas ainda há um longo caminho a percorrer: estas células de memória ainda precisam de ser mais confiáveis, por exemplo, e a equipa também quer investigar como o seu novo dispositivo pode ser incorporado à electrónica flexível.

Os resultados desta investigação foram publicados na ACS Applied Materials & Interfaces.

ZAP //

Por ZAP
4 Setembro, 2019

 

2568: Indícios de uma exolua vulcanicamente activa

CIÊNCIA

Impressão de artista de uma exo-Io vulcânica a sofrer extrema perda de massa. A exolua escondida está rodeada por uma nuvem irradiada de gás que brilha num tom laranja-amarelado, como vista através de um filtro de sódio. As manchas de nuvens de sódio parecem seguir a órbita lunar, possivelmente conduzidas pela magnetosfera do gigante gasoso.
Crédito: Thibaut Roger/Universidade de Berna

Uma exolua com lava borbulhante pode orbitar um planeta a 550 anos-luz de distância. Isto é sugerido por uma equipa internacional de investigadores liderada pela Universidade de Berna, com base em previsões teóricas que coincidem com observações. A “exo-Io” parece ser uma versão extrema da lua de Júpiter, Io.

A lua Io de Júpiter é o corpo mais vulcanicamente activo do nosso Sistema Solar. Hoje, existem indícios de que uma lua activa para lá do nosso Sistema Solar, uma exolua, poderá estar escondida no sistema exoplanetário WASP-49b. “Seria um mundo vulcânico perigoso com uma superfície derretida de lava, uma versão lunar de super-Terras íntimas como 55 Cancri-e,” disse Apurva Oza, pós-doutorado do Instituto de Física da Universidade de Berna e associado do NCCR PlanetS (National Centre of Competence in Research PlanetS), “um local onde os Jedis vão para morrer, perigosamente familiar ao caso de Anakin Skywalker”. Mas o objecto que Oza e colegas descrevem no seu artigo científico parece ser ainda mais exótico do que a ficção da saga “Guerra das Estrelas”: a possível exolua orbitaria um gigante gasoso e quente, que por sua vez orbitaria a sua estrela hospedeira em menos de três dias – um cenário a 550 anos-luz de distância na direcção da discreta constelação de Lebre, por baixo da brilhante constelação de Orionte.

O gás sódio como evidência circunstancial

Os astrónomos ainda não descobriram uma lua rochosa para lá do nosso Sistema Solar e é com base em evidências circunstanciais que os investigadores de Berna concluem a existência da exolua: o gás sódio foi detectado em WASP-49b a uma altitude anormalmente alta. “O gás neutro de sódio está tão longe do planeta que é improvável que seja emitido apenas por um vento planetário,” explicou Oza. As observações de Júpiter e de Io, no nosso Sistema Solar, pela equipa internacional, juntamente com cálculos de perda de massa, mostram que uma exolua pode ser uma fonte muito plausível do sódio em WASP-49b. “O sódio está exactamente onde deveria estar,” diz o astrofísico.

As marés mantêm o sistema estável

Já em 2006, Bob Johnson da Universidade da Virgínia (EUA) e o falecido Patrick Huggins, da Universidade de Nova Iorque (EUA), tinham mostrado que grandes quantidades de sódio num exoplaneta podiam apontar para uma lua ou anel oculto de material e, há dez anos, os investigadores de Virginia calcularam que um sistema tão compacto de três corpos – estrela, planeta gigante muito íntimo e lua – podia permanecer estável durante milhares de milhões de anos. Apurva Oza era na altura estudante na Universidade da Virginia e, após o seu doutoramento em atmosferas lunares em Paris, decidiu continuar os cálculos teóricos destes cientistas. Ele publicou agora os resultados do seu trabalho em conjunto com Johnson e colegas na revista The Astrophysical Journal.

“As enormes forças de maré em tal sistema são a chave de tudo,” explicou o astrofísico. A energia libertada pelas marés até ao planeta e à sua lua mantêm a órbita da lua estável, simultaneamente aquecendo-a e tornando-a vulcanicamente activa. No seu trabalho, os investigadores foram capazes de mostrar que uma pequena lua rochosa pode libertar mais sódio e potássio para o espaço através deste vulcanismo extremo do que um planeta gigante gasoso, especialmente a grandes altitudes. “As linhas de sódio e potássio são tesouros quânticos para nós, astrónomos, porque são extremamente brilhantes,” acrescentou Oza. “As lâmpadas que iluminam as nossas ruas com uma neblina amarelada são semelhantes ao gás que estamos agora a detectar nos espectros de uma dúzia de exoplanetas.”

“Precisamos de encontrar mais pistas”

Os investigadores compararam os seus cálculos com estas observações e encontraram cinco sistemas candidatos onde uma exolua escondida pode sobreviver contra a evaporação térmica destrutiva. Para WASP-49b, os dados observados podem ser melhor explicados pela existência de uma exo-Io. No entanto, existem outras opções. Por exemplo, o exoplaneta pode estar rodeado por um anel de gás ionizado, ou processos não-térmicos. “Precisamos de encontrar mais pistas”, admitiu Oza. Os cientistas estão, portanto, a contar com novas observações com instrumentos terrestres e espaciais.

“Enquanto a actual onda de investigação está a caminhar para a habitabilidade e para as bio-assinaturas, a nossa assinatura é uma assinatura de destruição,” comentou o astrofísico. Alguns destes mundos poderão ser destruídos daqui a alguns milhares de milhões de anos devido à extrema perda de massa. “A parte interessante é que podemos monitorizar estes processos destrutivos em tempo real, como fogos de artifício,” disse Oza.

Astronomia On-line
3 de Setembro de 2019

 

2522: Físicos conseguiram calcular a massa da mais pequena “partícula-fantasma” (ou quase)

CIÊNCIA

DESY/Science Communication Lab

Estamos cheios de neutrinos. Estão em toda parte, quase indetectáveis, voando através da matéria normal. Não sabemos nada sobre eles – nem mesmo o quão pesados são.

Porém, sabemos que os neutrinos têm o potencial de alterar a forma de todo o universo. E como têm esse poder, podemos usar a forma do universo para pesá-los – como uma equipa de físicos já fez.

Por causa da Física, os comportamentos das menores partículas alteram o comportamento de galáxias inteiras e outras estruturas celestes gigantes. Num novo artigo, que será publicado numa edição da revista especializada Physical Review Letters, os investigadores usaram esse facto para calcular a massa do neutrino mais leve a partir de medições precisas da estrutura em larga escala do universo.

Os físicos recolheram dados sobre os movimentos de aproximadamente 1,1 milhões de galáxias do Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, misturaram-nos com outras informações cosmológicas e resultados de experiências com neutrinos de escala muito menor na Terra, colocando, por fim, toda essa informação num supercomputador.

“Utilizamos mais de meio milhão de horas de computação para processar os dados”, disse em comunicado o co-autor do estudo, Andrei Cuceu, um estudante de doutorado em astrofísica da University College London. “Isso equivale a quase 60 anos num único processador”

O resultado não ofereceu um número fixo para a massa do tipo mais leve de neutrino, mas perto: aquela espécie de neutrino tem uma massa não superior a 0,086 electrão-volts (eV), ou cerca de seis milhões de vezes menos que a massa de um único electrão.

Apesar deste número estabelecer um limite superior para a massa das espécies mais leves de neutrino, não estabelece um limite inferior. É mesmo possível que não tenha massa nenhuma. O que os físicos sabem é que pelo menos duas das três espécies de neutrinos precisam de ter alguma massa e que há uma relação entre as suas massas.

As três massas das espécies de neutrinos não se alinham com os três sabores de neutrino: electrão, muão e tau. De acordo com o Fermilab, cada sabor de neutrino é composto de uma mistura quântica das três massas. Assim, um certo neutrino tau tem um pouco de espécia 1, um pouco de espécie 2 e um pouco de espécie 3. Essas diferentes espécies de massa permitem que os neutrinos saltem de um lado para o outro entre os sabores, como uma descoberta de 1998 – Prémio Nobel de Física – mostrou.

Os físicos podem nunca conseguir identificar com precisão as massas das três espécies de neutrinos, mas podem aproximar-se. A massa continuará a diminuir à medida que as experiências na Terra e as medições no Espaço melhorem.

E quanto melhor os físicos puderem medir esses componentes minúsculos e omnipresentes do nosso Universo, melhor a Física será capaz de explicar como tudo se encaixa.

ZAP //

Por ZAP
27 Agosto, 2019

 

2480: Lua brilha mais do que o Sol em imagens do Fermi da NASA

Estas imagens mostram a visão cada vez mais aprimorada do brilho de raios-gama da Lua do Telescópio Espacial de Raios-gama Fermi da NASA. Cada imagem de 5 por 5 graus é centrada na Lua e mostra raios-gama com energias acima dos 31 milhões de electrões-volt, dezenas de milhões de vezes superiores à da luz visível. Nestas energias, a Lua é realmente mais brilhante do que o Sol. As cores mais brilhantes indicam um maior número de raios-gama. Esta sequência de imagens mostra como exposições mais longas, variando de dois a 128 meses (10,7 anos), melhorou a visão.
Crédito: NASA/DOE/Colaboração LAT do Fermi

Se os nossos olhos pudessem ver radiação altamente energética chamada raios-gama, a Lua pareceria mais brilhante do que o Sol! É assim que o Telescópio Espacial de Raios-gama Fermi da NASA tem visto o nosso vizinho no espaço ao longo da última década.

As observações de raios-gama não são sensíveis o suficiente para ver claramente a forma de disco da Lua ou quaisquer características da superfície. Em vez disso, o LAT (Large Area Telescope) do Fermi detecta um brilho proeminente centrado na posição da Lua no céu.

Mario Nicola Mazziotta e Francesco Loparco, ambos do Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália em Bari, têm analisado o brilho da radiação gama da Lua como forma de entender melhor um outro tipo de radiação espacial: partículas velozes chamadas raios cósmicos.

“Os raios cósmicos são principalmente fotões acelerados por alguns dos fenómenos mais energéticos do Universo, como ondas de choque de estrelas explosivas e jactos produzidos quando a matéria cai em buracos negros,” explicou Mazziotta.

Dado que as partículas são electricamente carregadas, são fortemente afectadas por campos magnéticos, que a Lua não possui. Como resultado, até raios cósmicos de baixa energia podem alcançar a superfície, transformando a Lua num prático detector espacial de partículas. Quando os raios cósmicos atacam, interagem com a superfície poeirenta da Lua, de nome rególito, para produzir emissão de raios-gama. A Lua absorve a maioria destes raios-gama, mas alguns escapam.

Mazziotta e Loparco analisaram as observações lunares do LAT do Fermi para mostrar como a visão melhorou durante a missão. Eles reuniram dados de raios-gama altamente energéticos acima dos 31 milhões eV (electrão-volt) – mais de 10 milhões de vezes superior à energia da luz visível – e organizaram-nos ao longo do tempo, mostrando como exposições mais longas melhoram a visão.

“Vista a estas energias, a Lua nunca passaria pelo seu ciclo mensal de fases e ficaria sempre Cheia,” explicou Loparco.

À medida que a NASA planeia enviar novamente seres humanos à Lua até 2024 através do programa Artemis, com o objectivo eventual de enviar astronautas a Marte, a compreensão dos vários aspectos do ambiente lunar assume uma nova importância. Estas observações de raios-gama são uma lembrança de que os astronautas da Lua precisarão de protecção contra os mesmos raios cósmicos que produzem esta radiação gama de alta energia.

Embora o brilho de raios-gama da Lua seja surpreendente e impressionante, o Sol ainda brilha mais, com energias superiores a mil milhões de electrões-volt. Os raios cósmicos com energias mais baixas não alcançam o Sol porque o seu poderoso campo magnético os impede. Mas os raios-gama muito mais energéticos podem penetrar este campo magnético e atingir a atmosfera mais densa do Sol, produzindo raios-gama que chegam ao Fermi.

Embora a Lua, em raios-gama, não mostre um ciclo mensal de fases, o seu brilho varia com o tempo. Os dados do LAT do Fermi mostram que o brilho da Lua varia em cerca de 20% ao longo do ciclo de 11 anos do Sol. As variações na intensidade do campo magnético do Sol durante o ciclo mudam a quantidade de raios cósmicos que chegam à Lua, alterando a produção de raios-gama.

Astronomia On-line
20 de Agosto de 2019

 

2394: Cientistas fizeram uma ressonância magnética a um átomo

CIÊNCIA

RoyBuri / pixabay

Cientistas do Centro de Nanociência Quântica (QNS) da Ewha Womans University, na Coreia do Sul, fizeram um grande avanço científico ao realizar a menor ressonância magnética do mundo.

Numa colaboração com cientistas dos Estados Unidos, uma equipa de físicos da Ewha Womans University, na Coreia do Sul, usou uma nova técnica para observar o campo magnético de átomos individuais.

O procedimento trata-se do mesmo tipo de ressonância magnética que pode ser realizada em hospitais, para observar o corpo humano e diagnosticar doenças. No entanto, no caso do átomo, o processo só foi possível graças à tecnologia de tunelamento por varredura, um microscópio com uma “ponta” de metal que permite aos cientistas digitalizar átomos individuais.

Os dois elementos analisados neste trabalho foram ferro e titânio, ambos magnéticos. A ponta de metal do microscópio serviu como uma máquina de ressonância magnética, realizando um mapa tridimensional dos átomos com uma resolução nunca antes alcançada.

O mapa foi feito através de uma varredura da interacção entre dois spins – possíveis orientações de partículas subatómicas carregadas -, um na ponta do metal e outro na amostra que passou pela ressonância magnética.

“A interacção magnética que medimos depende das propriedades de ambos os spins, o da ponta e o da amostra. Por exemplo, o sinal que vemos para os átomos de ferro é muito diferente dos átomos de titânio, o que nos permite distinguir diferentes tipos de átomos pela sua assinatura de campo magnético, tornando esta técnica muito poderosa”, explicou o principal autor do estudo, Philip Willke, ao portal Phys.org.

As áreas claras marcam as posições em que o campo magnético do átomo é o mesmo.

A técnica tem muitas aplicações possíveis, nomeadamente nos campos da computação quântica e da medicina, para desenvolver novos materiais e medicamentos.

O próximo passo desta investigação é utilizar a tecnologia para pesquisar estruturas e fenómenos mais complexos, assim como mapear moléculas e materiais magnéticos.

“Muitos fenómenos magnéticos ocorrem em escala nanométrica, incluindo a recente geração de dispositivos de armazenamento magnético. Queremos estudar uma variedade de sistemas através da nossa ressonância magnética microscópica”, adiantou Yujeong Bae, outro investigador que participou no estudo, publicado recentemente na Nature Physics.

Estou muito animado com os resultados. É certamente um marco e tem implicações muito promissoras para investigações futuras. A capacidade de mapear spins e os seus campos magnéticos com precisão permite-nos obter um conhecimento mais profundo sobre a estrutura da matéria e abre novos campos de pesquisa básica”, concluiu Andreas Heinrich, diretor do Centro de Nanociência Quântica.

ZAP // HypeScience

Por ZAP
1 Agosto, 2019

 

2326: Revelada a primeira fotografia de entrelaçamento quântico

CIÊNCIA

Universidade de Glasgow

Pela primeira vez na História, os cientistas capturaram uma fotografia de entrelaçamento quântico – um fenómeno tão estranho que o físico Albert Einstein o descreveu como “uma acção fantasmagórica à distância”.

A imagem foi capturada por físicos da Universidade de Glasgow, na Escócia. Esta fotografia cinzenta e difusa é a primeira vez que vemos a interacção de partículas que sustenta a estranha ciência da mecânica quântica e forma a base da computação quântica.

O emaranhamento quântico ocorre quando duas partículas se tornam inextricavelmente ligadas e o que quer que aconteça com uma afecta imediatamente a outra, independentemente de quão distantes estejam.

Esta fotografia em particular mostra o entrelaçamento entre dois fotões – duas partículas de luz, que estão a interagir e, por um breve momento, a compartilhar estados físicos.

Paul-Antoine Moreau, primeiro autor do artigo em que a imagem foi revelada, publicado a 12 de Julho na revista Science Advances, disse à BBC que a imagem era “uma elegante demonstração de uma propriedade fundamental da natureza”.

Para capturar a fotografia, Moreau e uma equipa de físicos criaram um sistema que explodiu fluxos de fotões entrelaçados no que descreveram como “objectos não convencionais”. A experiência envolveu a captura de quatro imagens dos fotões em quatro diferentes transições de fase.

Universidade de Glasgow

Os físicos dividiram os fotões emaranhados e percorreram um feixe através de um material de cristal líquido conhecido como borato de bário, desencadeando quatro transições de fase. Ao mesmo tempo, capturaram fotos do par entrelaçado a passar pelas mesmas transições de fase, mesmo não tendo passado pelo cristal líquido.

A câmara conseguiu capturar imagens dessas imagens ao mesmo tempo, mostrando que ambas mudaram da mesma maneira, apesar de estarem divididas. Noutras palavras, estavam emaranhadas.

Enquanto Einstein tornou famoso o emaranhamento quântico, o falecido físico John Stewart Bell ajudou a definir o entrelaçamento quântico e estabeleceu um teste conhecido como “Desigualdade de Bell”.

A chamada desigualdade de Bell é satisfeita apenas se as acções num local não puderem afectar outro lugar instantaneamente e os resultados das medições forem bem definidos de antemão – algo apelidado de “realismo local”.

Bell mostrou, teoricamente, que o entrelaçamento quântico violaria a sua teoria da desigualdade, mas teorias realistas contendo as variáveis ocultas, não. Isto ocorre porque a ligação entre partículas entrelaçadas é mais forte do que Einstein queria acreditar. Se a correlação medida entre pares de partículas de uma experiência fosse acima de um determinado limiar, seria inconsistente com variáveis ocultas e a teoria do emaranhamento quântico estaria correta.

“Aqui, relatamos uma experiência demonstrando a violação de uma desigualdade de Bell dentro das imagens observadas”, escreve a equipa. “Esse resultado abre o caminho para novos esquemas de imagens quânticas e sugere a promessa de esquemas de informação quântica baseados em variáveis espaciais”.

ZAP //

Por ZAP
17 Julho, 2019

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2299: Teoria de Einstein pode não ser a única explicação da gravidade

CIÊNCIA

(dr)
Albert Einstein, Prémio Nobel da Física em 1921

Uma equipa de físicos usou supercomputadores para simular o cosmos partindo de um modelo alternativo à teoria de Albert Einstein.

Físicos sugerem num estudo publicado esta segunda-feira que a Teoria da Relatividade Geral de Einstein poderá não ser a única forma de explicar como funciona a gravidade ou como se formam as galáxias. O estudo, publicado na revista da especialidade “Nature Astronomy”, foi conduzido por investigadores da Universidade de Durham, no Reino Unido.

Segundo a agência noticiosa espanhola Efe, que cita o estudo, uma equipa de físicos usou supercomputadores (computadores com maior capacidade de processamento de dados do que os convencionais) para simular o cosmos partindo de um modelo alternativo à teoria de Albert Einstein (1879-1955), a Teoria dos Camaleões, assim chamada porque muda de comportamento em função do meio envolvente.

De acordo com os cientistas da Universidade de Durham, as galáxias como a Via Láctea poderão ter-se formado segundo leis diferentes das da gravitação.

Publicada em 1915, a Teoria da Relatividade Geral constitui a descrição actual da gravitação na física moderna. Segundo Einstein, a gravitação não é uma força, mas uma curvatura no espaço-tempo provocada por uma massa como o Sol.

Os cientistas sabiam, a partir de cálculos teóricos, que a Teoria dos Camaleões podia reproduzir o sucesso da relatividade no Sistema Solar. O que a equipa da Universidade de Durham terá feito foi demonstrar que esta teoria explica a formação real de galáxias.

Para o físico Christian Arnold, do Instituto de Cosmologia da universidade britânica, as conclusões do estudo não significam que a Teoria da Relatividade Geral “seja incorrecta”, mas revelam, em seu entender, que “não tem que ser a única forma de explicar o papel da gravidade na evolução do Universo”.

O estudo, de acordo com os seus autores, poderá ajudar a compreender a ‘energia escura’, que tende a acelerar a expansão do Universo.

Os cientistas esperam que as conclusões da sua investigação possam ser confirmadas pelo telescópio SKA, que se apresenta como o maior radiotelescópio do mundo, com participação portuguesa, e que deverá começar a operar em 2020.

ZAP // Lusa

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9 Julho, 2019

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2293: Cientistas querem abrir “um portal para o mundo paralelo”

CIÊNCIA

Chingster23 / Flickr

A física Leah Broussard, do Laboratório Nacional de Oak Ridge, no estado norte-americano do Tennessee, prepara-se para demonstrar a existência de um “universo espelho” composto por um material semelhante ao do nosso mundo.

A informação foi avançada pela especialista em declarações à cadeia televisiva NBC. De acordo com Broussard, o “universo espelho”, que deverá ser testado este verão, é composto por um tipo de matéria escura, a misteriosa matéria que ocupa cerca de 85% do Universo e não pode ser observada excepto através da sua influência gravitacional.

“[O “universo espelho”] manifesta-se como uma cópia perfeita de partículas e interacções do Modelo Padrão de tal forma que a paridade e a inversão do tempo são simetrias exactas (…) [este universo] interage muito fracamente com o nosso Universo conhecido, principalmente do ponto de vista gravitacional”, pode ler-se num estudo publicado no arXiv.org em 2017 por uma equipa de cientistas liderados por Broussard.

No entanto, a física acredita que a matéria escura pode ser detectada se um feixe de partículas subatómicas acelerado com um íman poderoso colidir com uma parede impenetrável – e é exactamente esta experiência que vai levar agora levar a cabo.

Se a teoria da “matéria-espelho” estiver correta, algumas desta partículas vão tornar-se “imagens espelhadas” de si mesmas e continuarão o seu movimento para trás da barreira. “Este é um experimento experimental bastante simples que improvisamos com peças que descobrimos, usando os equipamentos e recursos que já tínhamos disponíveis”.

Apesar da sua simplicidades, a experiência – que os média rotularam já como uma tentativa de “abrir um portal para o mundo paralelo” – pode refutar a visão existente sobre o mundo criado pela Física convencional. “Se descobrirmos algo novo deste género, o jogo muda completamente”, assegurou a cientista.

A cientista não acredita, contudo, que seja possível encontrar vida inteligente no “universo paralelo”. Ainda assim, Broussard não duvida que o “universo-espelho” seja tão complexo quanto o nosso. “É improvável que na matéria escura existam pessoas (…) mas é muito provável que a matéria escura seja tão rica quanto a nossa“, assume Broussard.

ZAP //

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9 Julho, 2019

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2259: A vida pode (teoricamente) existir num universo 2D

CIÊNCIA

MathewKennedy / Deviant Art

A nossa realidade viva acontece num universo tridimensional. Apesar de ser difícil imaginar um universo com apenas duas dimensões, novos cálculos indicam que poderia teoricamente suportar vida.

James Scargill, da Universidade da Califórnia, em Davis, quis testar o princípio antrópico – que estabelece que qualquer teoria válida sobre o universo tem que ser consistente com a existência do ser humano. Na prática, segundo esta ideia filosófica, os universos não podem existir se não houver vida no interior.

O físico analisou a ideia de vida em dimensões 2+1, em que +1 é a dimensão do tempo. Segundo o Science Alert, o cientista defende que a comunidade científica terá de repensar tanto a física quanto a filosofia de viver fora das dimensões 3+1 às quais estamos acostumados.

“Há dois argumentos principais contra a possibilidade de vida em dimensões 2+1: a falta de uma força gravitacional local e o limite newtoniano na relatividade geral 3D, e a afirmação de que a restrição a uma topologia planar significa que as possibilidades são demasiado simples para que a vida exista”, escreve Scargill no artigo científico.

Os cálculos do especialista são muito sofisticados, mas mostram que, em teoria, poderia existir um campo gravitacional escalar em duas dimensões, permitindo assim gravidade e, portanto, a cosmologia num universo 2D.

No entanto, para a vida emergir é necessário um nível de complexidade tal que, neste caso, pode ser simbolizado por redes neurais. Os nossos cérebros são altamente complexos e existem em 3D, pelo que tendemos a pensar que uma rede neural não poderia funcionar em apenas duas dimensões.

Mas Scargill demonstra que certos tipos de gráficos bidimensionais planares compartilham propriedades com redes neurais biológicas. Estes gráficos podem ser combinados de maneiras que se assemelham à função modular das redes neurais. Aliás, até exibem aquilo que é conhecido como propriedades do mundo pequeno, em que uma rede complexa pode ser cruzada num pequeno número de etapas.

Em suma, de acordo com a física descrita por Scargill, os universos 2D poderiam sustentar vida. Isto não significa, porém, que estes universos existem: o artigo apenas apresenta dois fortes argumentos que sugerem que os universos 2+1 precisam de uma séria reconsideração.

O artigo científico ainda não passou pela revisão por pares, mas já foi avaliado por cientistas do Massachusetts Institute of Technology (MIT), que afirmam que esta pesquisa enfraquece, de facto, o princípio antrópico.

Como não temos nenhuma máquina para atravessar o universo, este tipo de pesquisa pode parecer extremamente teórico, mas a reflexão de Scargill abre alguns caminhos para investigações futuras – inclusivamente a possibilidade de, um dia, simularmos um universo 2D, através da computação quântica.

“Seria interessante determinar se existem outros impedimentos à vida até agora negligenciados, bem como continuar a procurar explicações não-antrópicas para a dimensionalidade do espaço-tempo”, escreveu Scargill, no artigo científico disponível no arXiv.org.

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2 Julho, 2019

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2194: Os elementos pesados da Terra nasceram em explosões de super-nova

Impressão de artista de um colapsar.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA

O ouro das nossas jóias é de outro mundo – e isto não é apenas um elogio.

Numa descoberta que pode derrubar a nossa compreensão de onde os elementos pesados da Terra, como ouro e platina, vêm, uma nova investigação feita por um físico da Universidade de Guelph sugere que a maior parte destes materiais foram expelidos por um tipo de explosão estelar largamente negligenciada, bem longe no espaço e no tempo.

Cerca de 80% dos elementos pesados do Universo formaram-se provavelmente em colapsares, uma forma rara de explosão de super-nova, mas rica em elementos pesados, após o colapso de estrelas massivas e velhas tipicamente 30 vezes mais massivas do que o nosso Sol, disse o professor de física Daniel Siegel.

Essa descoberta anula a ideia generalizada de que estes elementos vêm principalmente de colisões entre estrelas de neutrões ou entre uma estrela de neutrões e um buraco negro, explicou Siegel.

O seu trabalho, em co-autoria com colegas da Universidade de Columbia, foi publicado na revista Nature.

Usando supercomputadores, os três cientistas simularam a dinâmica dos colapsares, ou estrelas antigas cuja gravidade faz com que implodam e formem buracos negros.

No seu modelo, os colapsares massivos e com rápida rotação ejectam elementos pesados, cujas quantidades e distribuição são “surpreendentemente semelhantes ao que observamos no nosso Sistema Solar,” explicou Spiegel.

A maioria dos elementos encontrados na natureza foram produzidos em reacções nucleares em estrelas e, finalmente, expelidos por enormes explosões estelares.

Os elementos pesados encontrados na Terra e noutras partes do Universo, de explosões remotas, variam de ouro a platina, de urânio a plutónio usados em reactores nucleares, até elementos químicos mais exóticos como o neodímio, encontrado em produtos electrónicos.

Até agora, os cientistas pensavam que estes elementos eram “cozinhados” principalmente em colisões estelares envolvendo estrelas de neutrões ou buracos negros, como numa colisão entre duas estrelas de neutrões observada por detectores terrestres bastante noticiada em 2017.

Ironicamente, disse Siegel, a sua equipa começou a trabalhar para entender a física dessa fusão antes das suas simulações apontarem para os colapsares como uma incubadora de elementos pesados. “A nossa investigação sobre estrelas de neutrões levou-nos a pensar que o nascimento de buracos negros, num tipo muito diferente de explosão estelar, podia produzir ainda mais ouro do que as fusões entre estrelas de neutrões.”

O que aos colapsares falta em frequência, compensa no fabrico de elementos pesados, realçou Siegel. Os colapsares também produzem flashes intensos de raios-gama.

“Oitenta por cento destes elementos pesados que vemos devem vir dos colapsares. Os colapsares são bastante raros em termos de ocorrência de super-novas, ainda mais raros do que as fusões de estrelas de neutrões – mas a quantidade de material ejectado para o espaço é muito maior do que a das fusões de estrelas de neutrões.”

A equipa espera agora ver o seu modelo teórico validado por observações. Siegel disse que instrumentos infravermelhos como os do Telescópio Espacial James Webb, com lançamento previsto para 2021, devem ser capazes de detectar a radiação indicadora de elementos pesados de um colapsar numa galáxia distante.

“Essa seria uma assinatura clara,” disse, acrescentando que os astrónomos também podem detectar evidências de colapsares observando as quantidades e a distribuição de elementos pesados noutras estrelas da nossa Via Láctea.

Siegel salientou que esta investigação pode fornecer pistas sobre a formação da nossa Galáxia.

“Tentar descobrir de onde vêm os elementos pesados pode ajudar-nos a entender como a Via Láctea foi ‘montada’ quimicamente e como se formou. Isto pode realmente ajudar a resolver algumas grandes questões da cosmologia, já que os elementos pesados são um bom rastreador.”

Este ano assinala-se o 150.º aniversário da criação da tabela periódica dos elementos químicos de Dmitri Mendeleev. Desde então, os cientistas acrescentaram muitos outros elementos à tabela periódica, um marco dos livros escolares e científicos de todo o mundo.

Referindo-se ao químico russo, Siegel disse: “Conhecemos muitos outros elementos químicos que ele não conhecia. O que é fascinante e surpreendente é que, após 150 anos a estudar os blocos fundamentais da natureza, ainda não entendemos bem como o Universo produz uma grande parte dos elementos da tabela periódica.”

Astronomia On-line
18 de Junho de 2019

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2169: Stephen Hawking estava certo. Buracos negros podem evaporar-se

CIÊNCIA

JPL-Caltech / NASA

Em 1974, Stephen Hawking fez uma das suas mais famosas predições: que os buracos negros poderiam, eventualmente, evaporar-se.

De acordo com a teoria de Hawking, os buracos negros não são perfeitamente “negros”. Em vez disso, emitem partículas. Essa radiação, acreditava o cientista, poderia eventualmente extrair energia e massa suficientes dos buracos negros para fazer com que desaparecessem. A teoria é amplamente aceite como verdadeira, mas já foi quase impossível provar.

Pela primeira vez, no entanto, os físicos mostraram a indescritível radiação de Hawking – pelo menos em laboratório. Embora a radiação de Hawking seja demasiado fraca para ser detectada no espaço pelos nossos instrumentos actuais, os físicos já viram a radiação num buraco negro analógico criado usando ondas sonoras e algumas das mais frias e estranhas matérias do universo.

Os buracos negros exercem uma força gravitacional incrivelmente poderosa que até mesmo um fotão, que viaja à velocidade da luz, não conseguiria escapar. Enquanto o vácuo do espaço é geralmente visto como vazio, a incerteza da mecânica quântica dita que o vácuo está repleto de partículas virtuais que entram e saem da existência em pares matéria-antimatéria.

Normalmente, depois de um par de partículas virtuais aparecer, aniquilam-se imediatamente. Ao lado de um buraco negro, no entanto, as forças extremas da gravidade, em vez disso, separam as partículas, com uma partícula absorvida pelo buraco negro, enquanto a outra é disparada para o espaço.

A partícula absorvida tem energia negativa, o que reduz a energia e a massa do buraco negro. Engolindo suficientes partículas virtuais, o buraco negro acabará eventualmente por evaporar. A partícula que escapa é conhecida como radiação de Hawking. Essa radiação é demasiado fraca e é impossível actualmente observá-la no espaço.

O físico Jeff Steinhauer e os seus colegas do Technion – Instituto de Tecnologia de Israel em Haifa usaram um gás extremamente frio chamado condensado de Bose-Einstein para modelar o horizonte de eventos de um buraco negro, a fronteira invisível além da qual nada pode escapar. Num fluxo desse gás, colocaram um penhasco, criando uma “cascata” de gás. Quando o gás fluía sobre a cascata, transformava energia potencial em energia cinética para fluir mais rápido do que a velocidade do som.

Em vez de partículas de matéria e antimatéria, os investigadores usaram pares de fonões, ou ondas sonoras quânticas, no fluxo de gás. O fonão no lado lento conseguia viajar contra o fluxo do gás, longe da cascata, enquanto o fonão no lado rápido não conseguia, ficando preso pelo “buraco negro” do gás supersónico.

“É como se estivesse a tentar nadar contra uma corrente mais rápida do que poderia nadar”, disse Steinhauer ao Live Science. “Isso é análogo a um fotão num buraco negro a tentar sair, mas a ser puxado pela gravidade da maneira errada”.

Hawking previu que a radiação das partículas emitidas estaria num espectro contínuo de comprimentos de onda e energias. O físico também disse que poderia ser descrito por uma única temperatura que dependesse apenas da massa do buraco negro. A recente experiência confirmou ambas as previsões no buraco negro sónico.

Este estudo é um passo ao longo de um longo processo. Por outro lado, este estudo não mostrou os pares de fonões a ser correlacionados a nível quântico, que é outro aspecto importante das previsões de Hawking.

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14 Junho, 2019

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2156: A Terra pode mesmo ser engolida por um buraco negro

CIÊNCIA

ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesse

Um físico da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, afirmou recentemente que há possibilidade de o planeta Terra ser engolido por um buraco negro.

Não é uma hipótese tão remota quanto imaginávamos. A Via Láctea tem um buraco negro super-massivo no seu centro que, um dia, colidirá com o buraco negro super-massivo que vive na nossa vizinha Andrómeda. Desta colisão catastrófica, a Terra pode não sair ilesa.

Ao Daily Star, o físico Fabio Pacucci, da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, explicou que há dois tipos principais de buracos negros. Os menores, chamados buracos negros de massa estelar, que têm uma massa de até 100 vezes maior que a do nosso Sol, e os maiores, que são mil milhões de vezes maiores. Ambos podem destruir o nosso planeta, ou mesmo toda a galáxia, revelou.

O especialista acrescentou ainda que vários objectos destes género estão em movimento, “tão próximos quanto 3.000 anos-luz de distância”. Aliás, na nossa Via Láctea, pode mesmo haver “até 100 milhões de pequenos buracos negros“.

Estes buracos negros menores, completamente “vazios no Espaço”, representam um verdadeiro perigo, na medida em que são incertos. A probabilidade de colisão é muito pequena, mas basta uma “passagem rasante” entre buracos negros para empurrar o nosso planeta para o forno nuclear e, assim, engolir a Terra.

“Apesar da sua grande massa, os buracos negros estelares têm apenas um raio de cerca de 300 quilómetros ou menos, tornando minúsculas as hipóteses de um impacto directo com a Terra. Apesar de os seus campos gravitacionais poderem afectar um planeta a grande distância, eles podem ser perigosos mesmo sem uma colisão directa”, disse o especialista.

Pacucci ressaltou ainda que “se um típico buraco negro de massa estelar passasse na região de Neptuno, a órbita da Terra seria consideravelmente modificada, com resultados terríveis”.

Quanto aos buracos negros super-massivos, o físico alertou que “estes gigantes podem atingir proporções imensas, engolindo matéria e fundindo-se com outros buracos negros”. “Ao contrário dos seus primos estelares, os buracos negros super-massivos não estão a vaguear pelo Espaço. O nosso Sistema Solar está numa órbita estável em torno de um buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea, a uma distância segura de 25.000 anos-luz”, esclarece o cientista, avisando no entanto que “isso pode mudar“.

“Se a nossa galáxia colidir com outra, a Terra pode ser lançada para o centro galáctico, suficientemente perto do buraco negro super-massivo para ser eventualmente engolida. Prevê-se que uma colisão com a galáxia Andrómeda aconteça daqui a quatro mil milhões de anos”, rematou.

ZAP // SputnikNews

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12 Junho, 2019

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2138: Físicos estão à procura de uma partícula de Deus gigante. Pode selar o destino do Universo

CIÊNCIA

(CC0/PD) insspirito / pixabay

O Bosão de Higgs, celebrizado como “Partícula de Deus”, é uma peça de um campo que permeia todo o espaço-tempo. Interage com muitas partículas, como electrões e quarks, fornecendo massa a essas partículas.

Quando, em 2012, os cientistas do Grande Colisionador de Hadrões, LHC, confirmaram a existência do Higgs foi um grande avanço. A descoberta preencheu a última peça que faltava no Modelo Padrão da Física, que explica o comportamento das minúsculas partículas subatómicas. A descoberta veio também a confirmar as suposições básicas dos físicos sobre a forma como o universo funciona.

Mas o Higgs que os cientistas encontraram é surpreendentemente leve. Segundo as estimativas, deveria ter sido muito mais pesado. Isso abre uma questão interessante: vimos um Bosão de Higgs, mas é o único? Há mais vagueando por aí?

Apesar de não haver ainda nenhuma evidência de um Higgs mais pesado, uma equipa de investigadores está à sua procura. Há rumores de que, à medida que os protões são esmagados no interior do colisionador, Higgs pesadas e até mesmo partículas de Higgs feitas de vários tipos de Higgs podem sair de onde se escondem.

Se o Higgs pesado realmente existe, precisamos de reconfigurar a nossa compreensão do Modelo Padrão da física de partículas com a nova descoberta de que há muito mais. E dentro dessas complexas interacções, pode haver uma pista para tudo, desde a massa da partícula fantasmagórica de neutrinos até o destino final do universo.

Sem o bosão de Higgs, praticamente todo o Modelo Padrão desaba. Mas para falar sobre o bóson de Higgs, primeiro precisamos de entender como o Modelo Padrão vê o universo. Na nossa melhor concepção do mundo subatómico usando o Modelo Padrão, o que pensamos como partículas não é muito importante. Em vez disso, existem campos.

Esses campos permeiam e absorvem todo o espaço e o tempo. Existe um campo para cada tipo de partícula: um para electrões, outro para fotões e assim por diante. O que se pensa como partículas são pequenas vibrações locais nos seus campos particulares.

O bosão de Higgs tem um tipo especial de campo. Como os outros campos, permeia todo o espaço e o tempo e também consegue interagir com os campos de todos os outros. Mas o campo de Higgs tem dois trabalhos muito importantes para fazer que não podem ser alcançados por nenhum outro campo.

O primeiro é conversar com os bosões W e Z, os portadores da força nuclear fraca. Ao falar com esses outros bosões, o Higgs consegue dar-lhes massa e garantir que fiquem separados dos fotões, os portadores da força electromagnética. Sem a interferência do Higgs, todas as operadoras seriam misturadas e essas duas forças se fundiriam. O outro é falar com outras partículas, como electrões. Através das conversas, também lhes dá massa.

Tudo isto foi trabalhado na década de 1960 através de uma série de matemática complicada, mas há um problema na teoria: não há uma maneira real de prever a massa exacta do bosão de Higgs. Quando se procura a partícula, não se sabe exactamente o que e onde se vai encontrá-la.

Em 2012, cientistas do LHC anunciaram a descoberta do bosão de Higgs depois de descobrirem que algumas das partículas que representam o campo de Higgs foram produzidas quando os protões foram esmagados um no outro a velocidades próximas à da luz. As partículas tinham uma massa de 125 gigaelectrão-volts (GeV), equivalente a 125 protões – pesado, mas não incrivelmente grande.

Os físicos não tinham uma previsão firme para a massa do bosão de Higgs. Mas existem algumas meias-previsões sobre a massa do bosão de Higgs com base na maneira como interage com outra partícula, o quark superior. Esses cálculos prevêem um número muito superior a 125 GeV. Porém, as previsões podem estar erradas.

Poderia haver uma infinidade de bosões de Higgs que são muito pesados ​​para vermos com nossa actual geração de colisionadores de partículas. Algumas teorias especulativas que impulsionam o conhecimento da física além do Modelo Padrão prevêem a existência desses bosões pesados ​​de Higgs. A natureza exacta desses caracteres adicionais de Higgs depende da teoria que vai de apenas um ou dois campos de Higgs extra-pesados ​​até estruturas compostas feitas de vários tipos diferentes de bosões de Higgs juntos.

Teóricos estão a tentar encontrar qualquer maneira possível de testar as teorias, uma vez que a maioria delas é simplesmente inacessível às experiências atuais. Num artigo recente submetido ao Journal of High Energy Physics, e publicado na revista pré-impressa arXiv, uma equipa de físicos avançou uma proposta para procurar a existência de mais bosões de Higgs, com base na maneira peculiar como as partículas podem decair em partículas mais leves e mais facilmente reconhecíveis, como electrões, neutrinos e fotões.

No entanto, esses decaimentos são extremamente raros, de modo que, embora possamos, em princípio, encontrá-los com o LHC, serão necessários muito mais anos para recolher dados suficientes.

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8 Junho, 2019



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2131: Físicos descobriram uma forma de salvar o gato de Schrödinger

CIÊNCIA

oliviermartins / Flickr

Investigadores da Universidade de Yale, nos EUA, descobriram como capturar o famoso gato de Schrödinger, um símbolo de super-posição quântica, antecipando os seus saltos e agindo em tempo real para “salvá-lo”.

A descoberta, que anula anos de dogma fundamental na física quântica, permite que os investigadores criem um sistema de alerta antecipado para saltos iminentes de átomos artificiais que contêm informações quânticas. Um estudo que anuncia a descoberta foi publicado na edição online da revista Nature.

O gato de Schrödinger é um paradoxo bem conhecido que é usado para ilustrar o conceito de super-posição, a capacidade de existir dois estados opostos simultaneamente, e a imprevisibilidade da física quântica. A ideia é que um gato seja colocado numa caixa selada com uma fonte radioactiva e um veneno que será activado se um átomo da substância radioactiva se desintegrar.

A teoria da super-posição da física quântica sugere que, até que alguém abra a caixa, o gato está vivo e morto, uma super-posição de estados. Abrindo a caixa para observar o gato muda abruptamente o seu estado quântico aleatoriamente, forçando-o a estar vivo ou morto. O salto quântico é a mudança discreta, não contínua e aleatória no estado quando observada.

‘No Matter’ Project / Flickr
O Gato de Schrödinger, que está vivo e morto enquanto está dentro da caixa, é um dos paradigmas da Mecânica Quântica

A experiência, realizada no laboratório de Michel Devoret e do autor principal Zlatko Minev, assemelha-se pela primeira vez ao funcionamento real de um salto quântico. Os resultados revelam uma descoberta surpreendente que contradiz a opinião estabelecida do físico dinamarquês Niels Bohr: os saltos não são abruptos ou tão aleatórios quanto se pensava anteriormente.

Para um pequeno objecto tal como um electrão, uma molécula ou átomo que contém informação quântica artificial do salto quântico é a transição súbita de um dos seus estados de outra energia discretos. No desenvolvimento de computadores quânticos, os investigadores devem lidar com os saltos dos qbits, que são as manifestações dos erros nos cálculos.

Os enigmáticos saltos quânticos foram teorizados por Bohr há um século, mas não foram observados até a década de 1980, em átomos. “Estes saltos ocorrem sempre que medimos um qbit. Sabe-se que saltos quânticos são imprevisíveis a longo prazo. Apesar disso, queríamos saber se seria possível obter um aviso antecipado de que um salto está prestes a acontecer em breve”, explicou em comunicado Devoret.

Minev observou que a experiência foi inspirada por uma previsão teórica de Howard Carmichael, da Universidade de Auckland, pioneiro da teoria da trajectória quântica e co-autor do estudo. Além do seu impacto fundamental, a descoberta é um avanço em potencial no entendimento e controle da informação quântica. Cientistas dizem que a gestão confiável de dados quânticos e a correcção de erros, à medida que ocorrem, é um desafio-chave em no desenvolvimento de computadores quânticos completamente úteis.

A equipa de Yale usou uma abordagem especial para monitorizar indirectamente um átomo artificial supercondutor, com três geradores de micro-ondas que irradiam o átomo contido numa cavidade 3D feita de alumínio. O método de monitorização duplamente indirecto, desenvolvido pela Minev para circuitos super-condutores, permite aos físicos observar o átomo com eficiência sem precedentes.

A radiação de micro-ondas agita o átomo artificial à medida que é observado simultaneamente, resultando em saltos quânticos. O pequeno sinal quântico dos saltos pode ser amplificado sem perder a temperatura ambiente. Aqui, o sinal pode ser monitorizado em tempo real. Isso permitiu aos investigadores ver uma súbita ausência de fotões de detecção. Esta pequena ausência é a advertência antecipada de um salto quântico.

(CC0/PD) geralt / pixabay

“O efeito mostrado por esta experiência é o aumento da coerência durante o salto, apesar da sua observação”, assinala Devoret e Minev. É possível também reverter os saltos e este é um ponto crucial, de acordo com os investigadores. Enquanto os saltos quânticos aparecem discretos e aleatórios a longo prazo, reverter um salto quântico significa que a evolução do estado quântico tem, em parte, um carácter determinado e não aleatório. O salto ocorre da mesma maneira previsível do seu ponto de partida aleatório.

“Os saltos quânticos de um átomo são um pouco análogos à erupção de um vulcão, são completamente imprevisíveis a longo prazo, mas com a supervisão correta podemos detectar um aviso antecipado de um desastre iminente e agir antes de acontecer”.

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7 Junho, 2019



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2120: Physicists Search for Monstrous Higgs Particle. It Could Seal the Fate of the Universe.

Credit: Shutterstock

We all know and love the Higgs boson — which to physicists’ chagrin has been mistakenly tagged in the media as the “God particle” — a subatomic particle first spotted in the Large Hadron Collider (LHC) back in 2012. That particle is a piece of a field that permeates all of space-time; it interacts with many particles, like electrons and quarks, providing those particles with mass, which is pretty cool.

But the Higgs that we spotted was surprisingly lightweight. According to our best estimates, it should have been a lot heavier. This opens up an interesting question: Sure, we spotted a Higgs boson, but was that the only Higgs boson? Are there more floating around out there doing their own things?

Though we don’t have any evidence yet of a heavier Higgs, a team of researchers based at the LHC, the world’s largest atom smasher, is digging into that question as we speak. And there’s talk that as protons are smashed together inside the ring-shaped collider, hefty Higgs and even Higgs particles made up of various types of Higgs could come out of hiding. [Beyond Higgs: 5 Elusive Particles That May Lurk in the Universe]

If the heavy Higgs does indeed exist, then we need to reconfigure our understanding of the Standard Model of particle physics with the newfound realization that there’s much more to the Higgs than meets the eye. And within those complex interactions, there might be a clue to everything from the mass of the ghostly neutrino particle to the ultimate fate of the universe.

Without the Higgs boson, pretty much the whole Standard Model comes crashing down. But to talk about the Higgs boson, we first need to understand how the Standard Model views the universe.

In our best conception of the subatomic world using the Standard Model, what we think of as particles aren’t actually very important. Instead, there are fields. These fields permeate and soak up all of space and time. There is one field for each kind of particle. So, there’s a field for electrons, a field for photons, and so on and so on. What you think of as particles are really local little vibrations in their particular fields. And when particles interact (by, say, bouncing off of each other), it’s really the vibrations in the fields that are doing a very complicated dance. [The 12 Strangest Objects in the Universe]

The Higgs boson has a special kind of field. Like the other fields, it permeates all of space and time, and it also gets to talk and play with everybody else’s fields.

But the Higgs’ field has two very important jobs to do that can’t be achieved by any other field.

Its first job is to talk to the W and Z bosons (via their respective fields), the carriers of the weak nuclear force. By talking to these other bosons, the Higgs is able to give them mass and make sure that they stay separated from the photons, the carriers of electromagnetic force. Without the Higgs boson running interference, all these carriers would be merged together and those two forces would merge together.

The other job of the Higgs boson is to talk to other particles, like electrons; through these conversations, it also gives them mass. This all works out nicely, because we have no other way of explaining the masses of these particles.

This was all worked out in the 1960s through a series of complicated but assuredly elegant math, but there’s just one tiny hitch to the theory: There’s no real way to predict the exact mass of the Higgs boson. In other words, when you go looking for the particle (which is the little local vibration of the much larger field) in a particle collider, you don’t know exactly what and where you’re going to find it. [The 11 Most Beautiful Mathematical Equations]

In 2012, scientists at the LHC announced the discovery of the Higgs boson after finding a few of the particles that represent the Higgs’ field had been produced when protons were smashed into one another at near light-speed. These particles had a mass of 125 gigaelectronvolts (GeV), or about the equivalent of 125 protons — so it’s kind of heavy but not incredibly huge.

At first glance, all that sounds fine. Physicists didn’t really have a firm prediction for the mass of the Higgs boson, so it could be whatever it wanted to be; we happened to find the mass within the energy range of the LHC. Break out the bubbly, and let’s start celebrating.

Except that there are some hesitant, kind-of-sort-of half-predictions about the mass of the Higgs boson based on the way it interacts with yet another particle, the top quark. Those calculations predict a number way higher than 125 GeV. It could just be that those predictions are wrong, but then we have to circle back to the math and figure out where things are going haywire. Or the mismatch between broad predictions and the reality of what was found inside the LHC could mean that there’s more to the Higgs boson story.

There very well could be a whole plethora of Higgs bosons out there that are too heavy for us to see with our current generation of particle colliders. (The mass-energy thing goes back to Einstein’s famous E=mc^2 equation, which shows that energy is mass and mass is energy. The higher a particle’s mass, the more energy it has and the more energy it takes to create that hefty thing.)

In fact, some speculative theories that push our knowledge of physics beyond the Standard Model do predict the existence of these heavy Higgs bosons. The exact nature of these additional Higgs characters depends on the theory, of course, ranging anywhere from simply one or two extra-heavy Higgs fields to even composite structures made of multiple different kinds of Higgs bosons stuck together.

Theorists are hard at work trying to find any possible way to test these theories, since most of them are simply inaccessible to current experiments. In a recent paper submitted to the Journal of High Energy Physics, and published online in the preprint journal arXiv, a team of physicists has advanced a proposal to search for the existence of more Higgs bosons, based on the peculiar way the particles might decay into lighter, more easily-recognizable particles, such as electrons, neutrinos and photons. However, these decays are extremely rare, so that while we can in principle find them with the LHC, it will take many more years of searching to collect enough data.

When it comes to the heavy Higgs, we’re just going to have to be patient.

Originally published on Live Science.
By Paul Sutter, Astrophysicist



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2117: Físicos começam a suspeitar que a realidade não passa de uma ilusão

CIÊNCIA

Hersson Piratob / Flickr

A nova teoria pressupõe que a realidade física que conhecemos é, na verdade, uma mera ilusão. O cientista e filósofo Bernardo Kastrup, autor do artigo, afirma que a única coisa real é a informação.

Num artigo de opinião publicado em Março na Scientific American pelo cientista e filósofo Bernardo Kastrup explica que a realidade física não passa de uma ilusão. O holandês alega que a matéria não é real e que apenas o aparato dado para dar sentido às relações matemáticas dos objectos é que dissimula a realidade.

“Para alguns físicos, aquilo que chamamos ‘matéria’, com a sua solidez e concretude, é uma ilusão. Apenas o aparato matemático que eles criam nas suas teorias é verdadeiramente real, e não o mundo percebido que o aparato foi criado para descrever”, escreveu Kastrup.

O cientista refere que essa noção abstracta, chamada realismo da informação, tem um carácter filosófico, mas que sempre foi associado à física. Como tal, é dado o exemplo da divisão de átomos, que antigamente se julgava ser impossível acontecer, mas que agora sabe-se que é possível dividir átomos continuamente até que não reste forma nem solidez.

Assim, “atingem um ponto que os rotulamos de “energia”, que não passa de um termo conceptual abstracto para descrever a natureza e que carece de uma essência real e concreta.

Kastrup teoriza que a matéria surge do processamento da informação e não o contrário. “Até mesmo a mente é supostamente um fenómeno derivado da manipulação de informações puramente abstractas”, explicou.

Mas o que é a informação? Nem o cientista parece conseguir responder. “A informação é notoriamente um fenómeno polimórfico e polis-semântico, que pode ser associado a várias explicações, dependendo do nível de abstracção adoptado e do conjunto de requisitos que orientam uma teoria. A informação permanece um conceito indescritível“, diz no artigo, citando Luciano Floridi.

ZAP //

Por ZAP
5 Junho, 2019



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2050: Físico diz que Marte é o único planeta para onde humanos podem fugir

CIÊNCIA

Goddard Space Center / NASA

Segundo o físico Brian Cox, o Planeta Vermelho pode ser a única opção caso os humanos tenham de abandonar o planeta Terra. O cientista diz que “não podemos ficar aqui para sempre”.

O professor e apresentador Brian Cox prevê um futuro sombrio para os humanos que desejam viajar pelo Universo e pisar noutros planetas. O tablóide britânico Daily Star relata que o cientista teorizou, traçando a exploração da humanidade do nosso Sistema Solar, que o vizinho mais próximo do nosso planeta, Marte, incrustado por gelo, é “na verdade o único lugar” onde a humanidade pode ir além da Terra.

“Em qualquer cenário plausível, não há outro lugar para onde os humanos possam ir para começar a sair do planeta, a não ser Marte. Se pensarmos noutros planetas, não há nenhum que possamos ir”, afirmou Cox.

O físico não tem dúvidas de que os humanos um dia deixarão o planeta porque “não podermos ficar aqui para sempre”. “Pode ou não haver marcianos e precisamos de descobrir. Mas haverá marcianos se quisermos ter um futuro. Em algum momento seremos, nós mesmos, marcianos”, observou.

Não há muito tempo, Brian Cox destacou que o destino da humanidade poderia corresponder, não só a Marte, mas também a Vénus e Mercúrio, que poderiam ter tido oceanos e rios na superfície.

Cox e o co-autor da próxima edição do livro Planetas, Andrew Cohen, definiram Marte como o local mais provável para a evolução da vida. “Era uma vez um Planeta Vermelho que brilhava com uma luz azul. Os riachos corriam pelas encostas e os rios corriam pelos vales”, observaram.

Um dos mais persistentes entusiastas das viagens a Marte, fundador multimilionário da SpaceX e Tesla, Elon Musk, revelou anteriormente que a colonização do Planeta Vermelho poderia assegurar uma fuga para a raça humana em caso de um cenário apocalíptico iminente.

Numa sessão de perguntas e respostas no ano passado, Musk apontou “alguma probabilidade” de uma nova Era das Trevas, “especialmente se houver uma terceira guerra mundial”.

ZAP // Sputnik News

Por ZAP
26 Maio, 2019

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