sábado, maio 28, 2011

Entrevista com Amit Goswami

Excelente entrevista com o PhD em Física Teórica Amit Goswami, autor de vários livros que trazem uma nova visão da ciência, fazendo uma ponte da física quântica com a espiritualidade. Seus trabalhos nos levam a uma profunda transformação de nossa visão do mundo. Alguns de seus livros são "O Universo Autoconsciente", "A Física da Alma" e "O Médico Quântico". 
Clique no link para assistir:
http://video.google.com.br/videoplay?docid=-8523224814213525431&hl=pt-BR#

quinta-feira, maio 19, 2011

Raios Cósmicos

 
 
 
       O que são raios cósmicos?
Os raios cósmicos são partículas sub-atômicas, com velocidades próximas à da luz (300.000 km/s), que preenchem todo o espaço cósmico e eventualmente atingem a Terra.
 
Como são produzidos os raios cósmicos?
Os mecanismos de produção dos raios cósmicos ainda não estão bem estabelecidos. Muito provavelmente são produtos de colisões entre a matéria interestelar, de remanescentes de explosões de supernovas, da formação de pulsares e de núcleos ativos de galáxias. Os raios cósmicos assim produzidos viajam milhões de anos no espaço, sendo difundidos por campos eletromagnéticos não-uniformes. O Sol também emite raios cósmicos de baixa velocidade mais ou menos continuamente, ou em eventos explosivos, quando adquirem grandes velocidades.
 
Raios cósmicos primários e secundários
Raios cósmicos primários são aqueles que atingem a Terra provenientes do espaço. A radiação cósmica primária atinge a alta atmosfera e interage com seus átomos. Na colisão, além do núcleo atingido geralmente desintegrar-se em seus nucleons constituintes (prótons e nêutrons), é produzida uma multidão de partículas secundárias — píons, káons, híperons, anti-prótons, elétrons etc.. A partícula primária, que retém a maior parte de sua energia após a colisão, bem como as partículas produzidas, interagem com novos núcleos, formando uma cascata de partículas radioativas, que decaem de diversas maneiras formando raios gama, elétrons, múons e neutrinos. Os raios cósmicos secundários são estas partículas produzidas na atmosfera.
 
Quantos chegam aqui?
Os raios cósmicos atingem a Terra isotropicamente, ou seja, em quantidades iguais em todas as direções. A intensidade da radiação cósmica primária que atinge a alta atmosfera é da ordem de 1.000 partículas por metro quadrado por segundo. Devido à influência do campo magnético da Terra, esta quantidade pode ser muitas vezes maior ou menor, dependendo da latitude do local. Esta radiação gera então uma cascata de partículas, chamada radiação cósmica secundária, que atingem o solo. O fluxo total de raios cósmicos secundários na superfície da Terra, ao nível do mar, é de aproximadamente 500 partículas por metro quadrado por segundo, para latitudes médias no Hemisfério Norte. Este número também varia muito em função da latitude e do campo magnético local.
 
Chuveiros extensos
Se a energia da partícula primária é muito alta (maior que 1014 eV), a cascata nuclear é acompanhada por avalanches de cascatas de elétrons e fótons, formando os chuveiros extensos aéreos. Tais chuveiros contêm até dez gerações sucessivas de partículas, totalizando muitos milhões delas, que podem ser encontradas a centenas de metros do eixo central do chuveiro. O estudo detalhado dos chuveiros extensos permite determinar a energia das partículas primárias que o geraram, o fator de multiplicidade média de geração de partículas, o momento transversal das partículas geradas, entre outras grandezas de interesse para a Física das Partículas Elementares.
 
Qual a composição dos raios cósmicos?
Os raios cósmicos galáticos são compostos aproximadamente de:
o                                            90% de prótons (núcleo do átomo de hidrogênio)
o                                            7% de partículas alfa (núcleo do átomo de Hélio)
o                                            1% de núcleos de Carbono, Nitrogênio e Oxigênio (no. atômico entre 6-8)
o                                            1% de elétrons e pósitrons (antipartícula do elétron)
o                                            0,01% de raios gama (fótons de alta energia)
o                                            0,0001% de núcleos de elementos pesados
A composição dos raios cósmicos primários reflete, ainda que aproximadamente, a composição do Universo. A composição dos raios cósmicos solares é diferente e relacionada à abundância relativa dos elementos no Sol.
 
 
Quem descobriu os raios cósmicos?
Victor Hess (1883-1964), físico Austríaco, naturalizado americano. Hess trabalhou no Instituto para a Pesquisa Radioativa da Academia de Ciências de Viena, Áustria, onde, a partir de investigações sobre a condutividade elétrica na atmosfera, descobriu os raios cósmicos, em 1912. Pela sua descoberta, Hess recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1936.
 
Como foram descobertos os raios cósmicos?
No início do século, alguns experimentos mostravam que alguma forma de radiação ionizante (radiação que, ao colidir com átomos de um gás, remove alguns de seus elétrons) persistia mesmo depois de excluídas as radiações conhecidas. Victor Hess colocou câmaras de ionização (um instrumento de medida de radiação) em balões capazes de atingir grandes altitudes e verificou que a ionização do gás nas câmaras era muito maior a 5.000 m do que ao nível do mar, indicando que a radiação ionizante vinha do espaço.
 
Por que estudar os raios cósmicos?
Nos estágios iniciais da evolução da Física das Partículas Elementares, quando aceleradores ainda não existiam, todas as informações sobre as partículas eram obtidas através da radiação cósmica. Apesar dos aceleradores hoje terem um papel predominante na investigação das propriedades das partículas elementares, os raios cósmicos continuam sendo a única fonte de partículas de altíssima energia (1020 eV).
O estudo dos raios cósmicos gerou uma grande quantidade de informações sobre a interação nuclear das partículas de alta energia. Além disso, a investigação dos raios cósmicos é importante para o estudo de problemas cosmológicos e astrofísicos, tais como as propriedades das fontes dos raios cósmicos e do meio em que se propagam.
 
 

O Relógio do Mundo

Espetacular! Clique no link e veja as principais estatísticas mundiais (mortes, nascimentos, doenças, produção de petróleo,...) em tempo real.
http://www.poodwaddle.com/clocks/worldclock/

sexta-feira, maio 13, 2011

170 horas de imagens da Via Lactea - lindo

O céu se move, o mundo gira, o planeta respira, os átomos vibram, as partículas dançam nesta eterna transformação de energia em massa, massa em energia, informação, luz, matéria e antimatéria, amor infinito! 

video

Efeito Doppler

Você já percebeu que quando um carro passa buzinando, o som de sua buzina é mais agudo quando se aproxima e mais grave quando está se afastando? Mas para quem está dentro do veículo o tom não muda.

O que será que está acontecendo? Porque essa diferença?
Em 1842, Christian J. Doppler, um físico austríaco, conseguiu explicar porque isso acontecia.

A velocidade do som no ar é de 344 m/s a 20 ºC. Quando a fonte sonora se desloca a uma velocidade relativamente grande, pelo menos uns 10% da velocidade do som, as frentes de onda que se aproximam são comprimidas e o som parece mais agudo, enquanto elas se rarefazem quando a fonte do som se afasta. Este fenômeno foi chamado de efeito Doppler.
Na luz, este efeito é mais difícil de ser observado. Um dos motivos é que a velocidade da luz é muito grande, c = 300 000 000 m/s.

Hoje o efeito Doppler é muito utilizado em instrumentos de medição, não ficando apenas limitados aos fenômenos acústicos, os radares por exemplo, utilizam o Efeito Doppler em ondas eletromagnéticas para detectar obstáculos.

Em 1924, Edwin Hubble analisando o espectro de galáxias distantes percebeu que eram constituidas dos mesmos materiais já conhecidos, só que suas raias estavam deslocadas para o vermelho. E quanto mais distantes maior o deslocamento para o vermelho (redshift).

De acordo com o efeito Doppler, quando uma fonte de luz está se aproximando do observador a frequência recebida será maior do que a frequência real e quando a fonte de luz está se afastando, a frequência recebida será menor do que a real. A frequência da luz vermelha é a menor do espectro óptico, logo um deslocamento para o vermelho significa que a fonte (uma galáxia, por exemplo) está se afastando.

Com o Efeito Doppler podemos calcular a que velocidade uma galáxia está se afastando, e foi com isso que surgiu a idéia de Universo em expansão.

Relógio atômico

O Relógio Atômico é um tipo de relógio que usa um padrão ressonante de freqüência como contador. Como o próprio nome diz, é um medidor de tempo que funciona baseado em uma propriedade do átomo, sendo o padrão a freqüência de oscilação da sua energia. Como um pêndulo de relógio, o átomo pode ser estimulado externamente (no caso por ondas eletromagnéticas) para que sua energia oscile de forma regular, por exemplo: a cada 9.192.631.770 oscilações do átomo de césio-133 o relógio entende que se passou um segundo. Os elementos mais utilizados nos relógios atômicos são hidrogênio, rubídio e, principalmente, césio. O seu funcionamento não é tão simples. Com base em estudos anteriores, os pesquisadores conhecem a freqüência máxima com que esses átomos libertam energia, a sua freqüência de oscilação. Os mecanismos do relógio estimulam os átomos por meio de microondas e ondas magnéticas, até atingir essa freqüência, que é interpretada como tempo de acordo com os padrões já conhecidos.
 O NIST-7 é o relógio mais preciso que já existiu até hoje. Foi construído por Robert Drullinger, pesa 1 tonelada e mede 3 metros de comprimento. É mais um relógio atômico da classe NIST (Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia), com uma precisão incrível. O NIST localiza-se nos Estados Unidos, mais precisamente no Colorado.
O primeiro relógio atômico foi construído em 1949 nos Estados Unidos. Uma versão aprimorada, baseada na transição do átomo de césio-133 foi construído por Louis Essen em 1955 no Reino Unido. Isto levou a uma definição internacionalmente aceita acerca do segundo baseada no tempo atômico. Desde 1967, a definição internacional do tempo baseia-se num relógio atômico, assim como os relógios, satélites e aparelhos de última geração. Ele é considerado o mais preciso já construído pelo homem e mesmo assim atrasa: 1 segundo a cada 65 mil anos. Assim, o Sistema Internacional de Unidades (SI) equiparou um segundo a 9.192.631.770 ciclos de radiação, que correspondem à transição entre dois níveis de energia do átomo de césio-133. Em agosto de 2004, os cientistas do NIST (National Institute of Standards and Technology, sigla, em inglês, para Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia) apresentaram um relógio atômico do tamanho de um chip, que segundo eles, teria um milésimo do tamanho de qualquer outro modelo e consumindo apenas 75mW, tornando possível sua utilização em aparelhos movidos a pilhas ou baterias. O Brasil possui, no Observatório Nacional (localizado na cidade do Rio de Janeiro, mais precisamente na Rua General Bruce no Bairro Imperial de São Cristóvão), dois relógios de átomos de Césio 133. As agências nacionais responsáveis pelos horários oficiais zelam pela manutenção de uma precisão de 10-9 segundo por dia (isto é, 0,000 000 001 segundo ou ainda, um bilionésimo de segundo).

domingo, maio 08, 2011

Galileu Galilei

Você não pode ensinar nada a um homem;
Você pode apenas ajudá-lo a encontrar a resposta dentro dele mesmo.
Galileu Galilei


Físico, Matemático e astrônomo Italiano, Galileu Galilei (1564-1642) descobriu a lei dos corpos e enunciou o princípio da Inércia. Seu pai queria que fosse médico, então desembarcou no porto de Pisa para seguir essa profissão. Mas era um péssimo aluno e só pensava em fazer experiências físicas (que, na época, era considerada uma ciência de sonhadores).

Aristóteles era o único que havia descoberto algo sobre a Física, ninguém o contestava, até surgir Galileu. Foi nessa época que descobriu como fazer a balança hidrostática, que originaria o relógio de pêndulo. A partir de um folheto construiu a primeira luneta astronômica em Veneza. Fez observações da Via Láctea a partir de 1610 que o levaram a adotar o sistema de Copérnico. Pressionado pela Igreja, foi para Florença, aonde concluiu com seus estudos que o Centro Planetário era o Sol e não a Terra, essa girava ao redor dele como todos os planetas. Foi condenado pela inquisição e teve que negar tudo no tribunal. Colocou em discussão muitas idéias do filósofo grego Aristóteles, entre elas o fato de que os corpos pesados caem mais rápido que os leves, com a famosa história de que havia subido na torre de Pisa e lançado dois objetos do alto. Essa história nunca foi confirmada, mas Galileu provou que objetos leves e pesados caem com a mesma velocidade. Ao sair do tribunal, disse uma frase célebre: "Epur si Muove!", traduzindo, " e com tudo ela se move ". Morreu cego e condenado pela igreja, longe do convívio público. 341 anos após a sua morte, em 1983, a mesma igreja, revendo o processo,decidiu pela sua absolvição.

Principais Realizações:
  • A Luneta Astronômica, com a qual descobriu, entre outras coisas, as montanhas da Lua, os satélites de Júpiter, as manchas solares, e, principalmente, os planetas ainda não conhecidos;
  • A balança hidrostática;
  • O compasso geométrico e militar;
  • Foi o primeiro a contestar as idéias de Aristóteles;
  • Descobriu que a massa não influi na velocidade da queda.
Fonte de pesquisa: http://www.fortunecity.com/tatooine/servalan/272/galileu.htm

sábado, maio 07, 2011

Dica de Livro

Excelente livro coloca toda a física atual, teoria da relatividade, física quântica, teoria do caos, teoria das cordas, numa linguagem acessível. É um romance. Os primeiros capítulos falam sobre o enredo, a estória de fundo, mas um pouco adiante começa uma discussão imperdível sobre o Universo e nós mesmos!

quinta-feira, maio 05, 2011

Cem anos depois, sonda da Nasa confirma teoria de Einstein sobre o espaço-tempo


 

Foto: Nasa
Sonda de gravidade B tinha como objetivo medir a distorção do tempo e do espaço
Quase cem anos depois, uma sonda espacial da Nasa, a agência espacial americana, confirmou previsões cruciais feitas pelo físico alemão Albert Einstein em 1915.
As observações da sonda de gravidade B (GP-B) comprovaram que a massa da Terra está muito sutilmente causando uma curvatura no tempo e no espaço ao seu redor, e até arrastando-os consigo.
Os cientistas conseguiram observar esses efeitos através do estudo do comportamento de quatro esferas super-precisas levadas dentro do satélite.
Os resultados foram publicados na revista científica Physical Review Letters.
Einstein
As confirmações das previsões de Einstein são significativas não apenas por comprovar uma vez mais a genialidade do cientista alemão, mas também por trazer instrumentos mais refinados para a compreensão da física que rege o cosmos.
As descobertas também representam o ápice de uma longa jornada para os líderes da missão, alguns dos quais dedicaram mais de cinco décadas à pesquisa.
Entre eles está Francis Everitt, o principal pesquisador da missão na Universidade de Stanford, que participou da concepção da sonda de gravidade B no fim dos anos 50.
"Completamos este experimento histórico, testando o Universo de Einstein - e Einstein sobrevive", disse ele.
A GP-B só foi lançada ao espaço em 2004 e desde então a missão da equipe é interpretar as informações e checar a correção das observações feitas.
Teorias confirmadas
O objetivo da sonda de gravidade B era confirmar duas importantes consequências da Teoria da Relatividade Geral, publicada por Einstein em 1915.
Foto: Katherine Stephenson, Stanford University e Lockheed Martin Corporation
A GP-B foi lançada ao espaço em 2004
As previsões descrevem a forma como o tempo e o espaço são distorcidos pela presença de enormes objetos como planetas e estrelas.
Uma delas é o efeito geodético - que trata da forma como a Terra curva o espaço-tempo - e a outra, o efeito de arrasto - sobre como a rotação da Terra distorce o espaço-tempo ao seu redor ao girar.
A sonda GP-B verificou ambos os efeitos medindo movimentos mínimos nos eixos de rotação de quatro giroscópios em relação à posição de uma estrela chamada IM Pegasi (HR 8703).
Precisão
Para garantir a precisão do experimento, as esferas tinham de ser resfriadas até quase o "zero absoluto" (-273ºC) e então colocadas para flutuar dentro de um recipiente a vácuo gigante, contendo hélio superfluido. Esta e outras medidas isolavam as esferas de qualquer distúrbio externo.
Se Einstein estivesse errado, os giroscópios deveriam ter girado sem a influência de forças externas (pressão, calor, campo magnético, gravidade e carga elétrica).
Mas como o físico alemão concluiu que o espaço-tempo ao redor da Terra é curvo e distorcido pelo movimento do planeta, os cientistas esperavam um desvio, apesar das grandes dificuldades em medi-lo.
Ao longo de um ano, o desvio previsto no eixo das esferas devido ao efeito geodético foi calculado na escala de apenas alguns milhares de miliarcosegundos. O efeito de arrasto deverá ser ainda menor.
"Um miliarcosegundo representa a largura de um fio de cabelo humano visto a uma distância de 16 quilômetros. É um ângulo extremamente pequeno e este é o grau de precisão que a sonda de gravidade B tinha de alcançar", explicou Everitt.
Tecnologia
A missão foi proposta inicialmente em 1959, mas teve de esperar vários anos para que a tecnologia necessária fosse inventada.
"A GP-B, apesar de simples conceitualmente, é um experimento extremamente complexo tecnologicamente", disse um ex-gerente de programas na GP-B, Rex Geveden.
"A ideia surgiu cerca de três ou quatro décadas antes que a tecnologia estivesse disponível para testes. Treze novas tecnologias foram criadas para a GP-B."
As inovações criadas para a missão levaram diretamente à melhoria do Global Positioning System (GPS) e ao sucesso de outras missões espaciais da Nasa.
Fonte de pesquisa: UOL - ciência e saúde

terça-feira, maio 03, 2011

Curso de Física Quântica para leigos

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Para mais informações escreva para es.xavier@uol.com.br

Antimatéria

Antimatéria é exatamente o que você pode estar pensando que é - o oposto da matéria normal, da qual é feita a maior parte do nosso universo. Até pouco tempo, a presença da antimatéria no nosso universo era considerada apenas uma teoria. Em 1928, o físico britânico Paul A.M. Dirac revisou a famosa equação de Einstein, E=mc2 e concluiu que Einstein não considerou que o "m" na equação - massa - poderia ter propriedades tanto negativas como positivas. A equação de Dirac (E = + ou - mc2) permitiu considerar a existência de antipartículas no nosso universo. Cientistas, desde então, provaram que existem várias antipartículas.

Essas antipartículas são, literalmente, imagens-espelho da matéria normal. Cada antipartícula possui a mesma massa que a sua partícula correspondente, mas as cargas elétricas são inversas. Aqui vão algumas descobertas sobre antimatéria no século XX:

  • Pósitrons - elétrons com uma carga positiva ao invés de negativa. Descobertos por Carl Anderson em 1932, os pósitrons foram a primeira evidência de que a antimatéria existe;
  • Antiprótons - prótons que possuem uma carga negativa ao invés da carga positiva normal; em 1955, pesquisadores de Berkeley Bevatron produziram um antipróton;
  • Antiátomos - emparelhando pósitrons e antiprótons, cientistas do CERN (em inglês), a Organização Européia para a Pesquisa Nuclear, criaram o primeiro antiátomo; nove átomos de anti-hidrogênio foram criados, cada um durando apenas 40 nanosegundos; já em 1998, pesquisadores do CERN estavam impulsionando a produção de átomos de anti-hidrogênio para 2.000/h.

Quando a antimatéria entra em contato com a matéria normal, essas partículas iguais, mas opostas, colidem para produzir uma explosão emitindo radiação pura, que é emanada a partir do ponto da explosão à velocidade da luz. Ambas as partículas que criaram a explosão são totalmente aniquiladas, deixando para trás outras partículas subatômicas. A explosão que ocorre quando antimatéria e matéria interagem, transforma toda a massa de ambos os objetos em energia. Os cientistas acreditam que esta energia é mais poderosa do que qualquer outra que possa ser gerada por outros métodos de propulsão.

Então, por que ainda não construímos um motor de reação matéria-antimatéria? O problema em desenvolver a propulsão de antimatéria é que há uma falta de antimatéria existente no universo. Se houvesse quantidades iguais de matéria e antimatéria, provavelmente, veríamos essas reações ao nosso redor. Como não existe antimatéria ao nosso redor, nós não vemos a luz que resultaria da sua colisão com a matéria.

É possível que partículas fossem mais numerosas que antipartículas no momento do Big Bang. Como dito acima, a colisão entre partículas e antipartículas destrói ambas. Como pode ter havido mais partículas no início do universo, elas são tudo o que restou. Pode não haver antipartículas naturalmente existentes em nosso universo hoje. Entretanto, cientistas descobriram um possível depósito de antimatéria próximo ao centro da galáxia, em 1977. Se isso realmente existir, significaria que a antimatéria existe naturalmente, eliminando a necessidade de fabricação de nossa própria antimatéria.

Por enquanto, nós teremos que criar a nossa própria antimatéria. Por sorte, existe uma tecnologia disponível para criar antimatéria através da utilização de aceleradores de partículas de alta energia, também chamados de "destroça-átomos". Destroça-átomos, como o CERN, são grandes túneis revestidos com supermagnetos poderosos que os circundam para acelerar os átomos a velocidades próximas à da luz. Quando um átomo é enviado através deste acelerador, ele colide com um alvo, criando partículas. Algumas dessas partículas são antipartículas que são separadas pelo campo magnético. Esses aceleradores de partículas de alta energia produzem apenas um ou dois picogramas de antiprótons por ano. Um picograma é um trilionésimo de um grama. Todos os antiprótons produzidos no CERN em um ano seriam suficientes para acender uma lâmpada elétrica de 100 Watts por 3s. Seriam necessárias toneladas de antiprótons para viajar a destinos interestelares.

A propulsão de matéria-antimatéria será a propulsão mais eficiente jamais desenvolvida, porque 100% da massa de matéria e antimatéria é convertida em energia. Quando matéria e antimatéria colidem, a energia liberada pela sua aniquilação é cerca de 10 bilhões de vezes maior que a energia química liberada pela combustão de hidrogênio e carbono, o tipo utilizado pelo ônibus espacial. Reações de matéria-antimatéria são 1.000 vezes mais poderosas do que a fissão nuclear produzida em usinas de energia nuclear e 300 vezes mais poderosas que a energia da fusão nuclear. Portanto, motores de matéria-antimatéria têm o potencial de nos levar mais longe com menos combustível. O problema é criar e armazenar a antimatéria. Existem três componentes principais em um motor de matéria-antimatéria:

  • Anéis de armazenagem magnética - a antimatéria precisa ser separada da matéria normal para que os anéis de armazenamento com campos magnéticos possam mover a antimatéria ao redor do anel até que seja necessária para criar energia;
  • Sistema de alimentação - quando a espaçonave necessita de mais energia, a antimatéria será liberada para colidir com um alvo de matéria, o que libera energia;
  • Foguete estato-reator magnético - como um acelerador de partículas na Terra, um estato-reator longo moverá a energia criada pela matéria-antimatéria através de um foguete.

Aproximadamente 10 gr de antiprótons seriam combustível suficiente para enviar uma espaçonave tripulada até Marte em um mês. Atualmente, leva quase um ano para uma espaçonave não tripulada chegar a Marte. Em 1996, a Mars Global Surveyor demorou 11 meses para chegar a Marte. Os cientistas acreditam que a velocidade de uma espaçonave movida a matéria-antimatéria permitiria ao homem ir aonde nenhum outro jamais esteve no espaço. Seria possível fazer viagens a Júpiter e até mesmo para além da heliopausa, o ponto no qual a radiação do sol termina. Mas ainda vai levar muito tempo até que os astronautas peçam para que o imediato da espaçonave os impulsionem à velocidade de dobra.

Fonte: http://ciencia.hsw.uol.com.br/antimateria1.htm