Arquivo para novembro \21\UTC 2010

21
nov
10

Antimatéria

Esta semana postei um artigo sobre a detecção de anti-hidrogênio (https://teacherdeniseselmo.wordpress.com/2010/11/20/anti-hidrogenio-detectado/).

Tornou-se necessário, então, explicar um pouquinho melhor esta história de “antimatéria”. Espero ter conseguido explicar resumidamente do que se trata, uma vez que se trata de um tópico bastante complexo.

Na balança:"Balança do Big Bang: Assimetria" . Antimatéria para matéria: Parece ser uma grande diferença."

crédito: http://algol.fis.uc.pt/quark/viewtopic.php?f=7&t=172

No final de 1920, Paul Dirac aplicou as teorias da relatividade de Einstein à mecânica quântica. A partir de suas equações percebeu que devem existir estados negativos de energia.

Dirac sugeriu que a deficiência de um elétron em um desses estados seria equivalente a uma partícula carregada positivamente de vida curta, ou o que chamamos de pósitron, com a mesma massa do elétron mas  oposta em termos de carga elétrica. Na matéria comum um pósitron poderia facilmente se encontrar com um elétron e ser aniquilado, resultando num período de vida muito curto para esta partícula, mas no vácuo um pósitron pode viver eternamente.

Em 1936 o Prémio Nobel da Física foi atribuido a Carl Anderson pela descoberta do pósitron – a anti-partícula do elétron- confirmando as previsões de Dirac.

Tabela de partículas e respectivas antipartículas

Quando uma partícula e uma antipartícula se encontram, elas se aniquilam gerando energia pura e podem dar origem a partículas energéticas neutras transportadoras de força, como os gluons, fótons ou Z -bósons. Por outro lado, as partículas energéticas transportadoras de força podem dar origem a pares partícula/antipartícula (produção de pares).

A primeira criação de átomos de antimatéria no CERN abriu a porta para a exploração sistemática do mundo anti.

A receita do anti-hidrogênio é muito simples: Pegue um antipróton, traga um antielétron e coloque o último em órbita do primeiro – mas isso é muito difícil de realizar já que as antipartículas não existem naturalmente na Terra. Elas só podem ser criadas em laboratório. Em casos ainda mais raros, a velocidade do pósitron atinge velocidade próxima o suficiente da velocidade do antipróton para as duas partículas poderem formar a criação de um átomo de anti-hidrogênio.

crédito:http://cepadev.if.usp.br/livro/node/798

Três quartos do nosso universo é composto de hidrogênio e muito do que aprendemos dele foi encontrado por meio do estudo do hidrogênio comum. Se o comportamento do anti-hidrogênio for diferente, mesmo que no mais ínfimo detalhe, do comportamento do hidrogênio comum, os físicos terão que repensar ou abandonar muitas das ideias estabelecidas sobre a simetria entre matéria e antimatéria.

O próximo passo, então é verificar se o anti-hidrogênio, de fato, funciona tão bem como o hidrogênio. As comparações podem ser feitas com enorme precisão, tão preciso quanto uma parte em um milhão de trilhões, e até mesmo uma assimetria nessa escala minúscula teria enormes consequências para nossa compreensão do universo.

Fonte: http://www.xente.mundo-r.com/rcid/pages/sm_1.html

http://www.scribd.com/doc/21149002/Antiparticulas-e-antimateria


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20
nov
10

Anti-hidrogênio detectado.

O desafiador campo da física de partículas… No CERN, em Genebra esta semana, físicos anunciaram a detecção de anti-hidrogênio. Sim, exatamente o que você está pensando: produziram antimatéria!

A seguir o artigo escrito por Hamish Johnston editor da physicsworld.com. O texto é ADAPTADO.

Tentei tornar o texto o mais objetivo possível, mas o assunto é denso e de difícil compreensão como tudo o que envolve a física de partículas.

Este post é especialmente dedicado a Ricardo Rechi

Armadilha para anti-hidrogênio sendo montada

CERN

 

Físicos no Cern em Genebra são os primeiros a capturarem e armazenarem átomos de antimatéria tempo suficiente para estudar suas propriedades em detalhe. A equipe conseguiu capturar 38 átomos de anti-hidrogênio por aproximadamente 170 micro segundos. O próximo passo para os pesquisadores é medir o espectro de energia dos átomos, que pode fornecer pistas importantes sobre porque há mais matéria do que antimatéria no universo.

O anti-hidrogênio é a versão antimatéria do átomo de hidrogênio e inclui um pósitron – ou antielétron – e um antipróton. De acordo com o Modelo Padrão da física de partículas, os níveis de energia do anti-hidrogênio devem ser idênticos ao do hidrogênio. Qualquer desvio poderia levar os físicos à descoberta de uma nova física.

Embora criar pósitrons e antiprótons seja relativamente fácil, fazer anti-hidrogênio é muito mais difícil. Essa formação de antimatéria não foi isolada até 1995 – também um experimento no CERN. Fazê-lo permanecer tempo suficiente para ser estudado em detalhe é ainda mais difícil.

(Os primeiros átomos de anti-hidrogênio haviam sido produzidos sete anos atrás, mas tinham velocidade quase igual à da luz e duravam poucos bilionésimos de segundo, antes de se destruírem em colisões. Isso era insuficiente para fazer medidas com eles (http://www.jornaldaciencia.org.br/Detalhe.jsp?id=4818/). Ao Capturarem os átomos de anti-hidrogênio por 170 ms, os membros do ALPHA podem prosseguir no estudo de seus níveis energéticos.

Nuvens de Colisão

O experimento começa fazendo-se uma nuvem de pósitrons e uma de antiprótons. Os antiprótons são criados no acelerador a partir da colisão de prótons de alta energia com um alvo estacionário. Os antiprótons são então desacelerados e resfriados numa série de etapas envolvendo um anel de estocagem e armadilhas eletromagnéticas. Os pósitrons são produzidos por fonte radioativa e então acumulados e resfriados em uma armadilha especial.

As nuvens são injetadas na armadilha magnética supercondutora, onde são misturadas por aproximadamente 1s para criar anti-hidrogênio. Os pósitrons e antiprótons carregados são então ejetados da armadilha, deixando para trás anti-hidrogênio neutro. Enquanto a maioria do anti-hidrogênio se move rápido demais para ser capturado, átomos com energia cinética muito pequena são retidos pelo gradiente (taxa de variação) do campo magnético. Os pesquisadores então detectaram os átomos ao desligarem a armadilha deixando os livres para se aniquilarem com a matéria circundante. Isso criou várias partículas carregadas.

Por razões que não compreendemos ainda, a natureza excluiu a antimatéria. Assim, é muito gratificante, olhar para o dispositivo ALPHA e saber que ele contém átomos estáveis, neutros de antimatéria”, disse o porta-voz Jeffrey ALPHA Hangst da Universidade de Aarhus, na Dinamarca.” Isto nos inspira a trabalhar mais para ver se a antimatéria tem algum segredo. “
O trabalho é descrito na revista Nature doi: 10.1038/nature09610.

Veja no vídeo abaixo, a explicação do processo. Mesmo em inglês é possível entendê-lo.

Fonte: http://physicsworld.com/cws/article/news/44343

 

 

 

15
nov
10

WILLIAM HERSCHEL

Este post está longe de ser isento. É quase pessoal…

Falo hoje de um dos astrônomos que mais admiro . Seu trabalho foi base para avanços no estudo de vários campos da astronomia, como você lerá a seguir. Num dia 15 Novembro como hoje o mundo ganhava este grande cientista que tanto influenciou e incentivou astrônomos de ontem e de hoje, a começar por sua irmã, minha heroína, Caroline (sobre a qual há mais dois posts neste blog) e seu filho John Herschel.  Que família!

Espero que meu post possa de alguma forma dar uma noção do que este homem fantástico representa para quem ama o estudo do céu e de seus tantos mistérios e  que também seja uma forma de homenagear sua vida e seu legado.

Friedrich Wilhelm Herschel nasceu em Hanover, Alemanha em 1738. Seu pai Isaac, músico da banda  Hanoverianas, era um homem culto e interessado em música e matemática e influenciou muitos de seus dez filhos.

William teve uma notável carreira como músico. Tocava cello, oboé, violino, piano, harpa and órgão e era um excelente artesão que fazia seus próprios instrumentos. Também compôs 24 sinfonias, concertos e peças para a igreja. Em 1757 mudou-se para a Inglaterra e em 1767 tornou-se organista e regente em Bath para onde também vieram seus irmãos Dietrich, Alexander e Jacob para tocar com ele na orquestra. Em 1772 trouxe sua irmã Caroline para ser sua governanta e cantar em seus concertos. Com o passar do tempo ela se juntou a ele em seus estudos astronômicos tornando-se a primeira astrônoma profissional.

Ilustração de Caroline e William Herschel. Imagem de © Bettmann/CORBIS

Motivado pela ligação entre a matemática e a harmonia musical ele aprofundou-se no estudo da física e consequentemente em astronomia. Em 1771 começou a construção de uma série de telescópios que o levariam à fama.

Urano

Em 13 de março de 1781, Herschel estava examinando a constelação de Gêmeos, quando viu um objeto com forma de disco entre as estrelas. Nos dias que se seguiram ele observou esse objeto se movendo lentamente entre as estrelas e achou que tinha descoberto um cometa. Suas observações e comentários foram reportados à Royal Society e os matemáticos logo descartaram a idéia de um cometa. Na verdade o objeto era um planeta, o primeiro não visível a olho nu a ser descoberto. William tornou-se membro da Royal Academy e se tornou o “astrônomo do rei”. O planeta recebeu o nome de Urano.

Urano em Imagem de Fábio "Plocos" Carvalho

Com o salário de astrônomo pode se dedicar exclusivamente à astronomia. Ele continuou a fazer telescópios, sempre refinando sua técnica e por isso mudou-se para a cidade de Slough, onde iniciou a criação dos maiores telescópios que o mundo já tinha visto, culminando com o telescópio de 48 polegadas de diâmetro.

 

Um dos telescópios construídos por William Herschel

Crédito: Royal Astronomical Society

Outras descobertas e estudos

No mesmo ano em que descobriu Urano, William foi presenteado com uma copia do Catálogo Messier, o que despertou seu interesse por nebulosas e fez com que ele mesmo fizesse a compilação de um catálogo que mais tarde se tornaria o General Catalogue of Nebulae and Star Clusters, que após ser revisado em 1885m se tornou o– the New General Catalogue (NGC) usado por astrônomos até hoje.

Em 1787 ele descobriu dois satélites de Urano:Titânia e Oberon.

Em 1789 descobriu dois satélites de Saturno: Mimas e Enceladus.

Suas observações de Marte permitiram que astrônomos pudessem discernir suas estações e ele foi um dos primeiros cientistas a escrever sobre as calotas polares do planeta.

Imagem de Marte com as calotas visíveis

crédito: Nasa

Em 1800 seus estudos sobre a luz e a temperatura do sol fizeram com que ele detectasse uma nova forma de radiação eletromagnética que ele chamou de  “dark heat”, hoje conhecido como infravermelho.

Em 1802 ele usou o termo “asteróide” (estrela pequena) para descrever novos corpos detectados entre Marte e Júpiter.

Na época em que Herschel viveu, a astronomia era considerada apenas a ciência que estudava o sistema solar e embora se soubesse da existência de nebulosas, ninguém sabia exatamente o que elas realmente eram. O trabalho de William foi a base para fazer o mapeamento desses objetos e determinar sua natureza e características. Esse trabalho levaria os astrônomos a descobrirem no século XX que o universo era dinâmico e estava repleto de galáxias .

 

Nebulosa do Esquimó (NGC 2392) descoberta por William Herschel em 1787

Seus estudos da Via Láctea revelaram que nossa galáxia tinha uma estrutura de forma discóide e suas observações do movimento das estrelas mostraram que o sistema solar se movia. Suas observações de estrelas duplas provaram que essas estrelas eram sistemas binários e não apenas meras associações da linha de visão. Pela primeira vez os cientistas puderam provar que se pode aplicar a lei da gravidade de Newton ao Universo como um todo.

Desenho esquemático da Via Láctea feita por William Herschel

Casou –se com Mary Pitt em e teve um filho John Herschel que se tornaria também um dos grandes nomes da Astronomia.

William morreu em 25 de agosto de 1822 aos 83 anos em Slough.

Homenagens a Herschel

Hershcel – cratera na Lua.

Cratera Herschel em nossa Lua. Crédito Nasa e blog “Em sintonia com a Lua”

Hershcel – cratera em Marte

 

Cratera Herschel em Marte

Herschel – cratera no satélite de Saturno Mimas


 

Cratera Herschel em Mimas, satélite descoberto por William

Herschel Space Observatory

Herschel Space Observatory

Wliilam Herschel Telescope


Herschel Telescope

Fontes: http://www.lablit.com/article/550

http://seds.org/messier/xtra/Bios/wherschel.html

http://star.arm.ac.uk/history/herschel.html

Créditos fotos: Nasa

13
nov
10

Mapeamento de Matéria Escura: Mapeando o invisível

Usando o Telescópio Hubble, astrônomos conseguiram mapear matéria escura invisível em uma galáxia distante que lhes permitiu criar um dos mais detalhados e precisos mapas de matéria escura no Universo. Procurar por matéria invisível é um trabalho difícil , mas é uma tentativa dos astrônomos há pelo menos uma década.

Imagem do Hubble mostra a distribuição de matéria escura no aglomerado de galáxias Abell 1689. que contém aproximadamente 1000 galáxias e trilhões de estrelas. Crédito: NASA, ESA, D. COE

Uma equipe liderada por Dan Coe no JPL usou o Hubble para observar o aglomerado de galáxias Abell 1689, localizada a 2.2 bilhões de anos-luz de distância. A gravidade do aglomerado, que vem na sua maioria de matéria escura, age como uma lupa cósmica, curvando e amplificando a luz de galáxias distantes atrás dele. Esse efeito, conhecido como lente gravitacional, produz múltiplas imagens deformadas e bastante ampliadas dessas galáxias, fazendo com que pareçam distorcidas e difusas ao observador (maiores detalhes sobre lentes gravitacionais em  https://teacherdeniseselmo.wordpress.com/2010/11/13/o-que-sao-lentes-gravitacionais/). Ao estudar as imagens distorcidas, os astrônomos estimaram a quantidade de matéria escura dentro do aglomerado. Se a gravidade do aglomerado viesse apenas apenas das galáxias visíveis, a distorção seria muito menor.

O que os cientistas encontraram sugere que aglomerados de galáxias podem ter se formado antes do que se acredita.

A energia escura afasta as galáxias umas das outras ao estender o espaço entre elas suprimindo assim a formação de estruturas gigantes chamados aglomerados de galáxias. Uma maneira que os astrônomos tem de sondar esse cabo de guerra, é através do mapeamento da distribuição de matéria escura em aglomerados.

Baseado no mapa de alta resolução, Coe e seus colaboradores confirmam resultados anteriores mostrando que o núcleo de Abell 1689 é muito mais denso em matéria escura do que o esperado para um aglomerado de seu tamanho.

“Os aglomerados de galáxias,portanto teriam que ter sido formados bilhões de anos mais cedo para poderem atingir os números que

vemos hoje,”  disse Coe “ Em tempos mais remotos, o universo era menor e a matéria escura mais densamente compactada. Abell 1689 demonstra ter sido muito bem abastecido da matéria densa que o cercava nos primórdios do universo.O aglomerado tem carregado esse volume por sua vida adulta e se mostra como observamos hoje.”

Agora os astrônomos planejam estudar mais aglomerados para confirmar a possível influência da energia escura.

fonte:http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/dark-matter-map.html

http://www.universetoday.com/78309/hubble-provides-most-detailed-dark-matter-map-yet/

 

13
nov
10

O que são Lentes Gravitacionais?

Como sabemos, o campo gravitacional de um corpo qualquer atrai outros corpos.

Um campo gravitacional muito forte também é capaz de desviar a trajetória da luz, como previsto na Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein: a gravidade muda a geometria do espaço-tempo e a luz segue uma trajetória igualmente curva no espaço em torno do objeto massivo.

Segundo a explicação do físico e astrônomo Ednilson Oliveira: “uma Lente Gravitacional nada mais é do que um efeito de ótica entre uma galáxia e o observador. Há uma grande quantidade de matéria (massa), que pode ser um aglomerado, ou outra galáxia por exemplo .O efeito gravitacional desta massa faz com que a luz sofra um desvio . Assim é possível haver, devido a esse desvio, imagens fantasmas, duas, quatro, seis ou mais imagens. Pode ocorrer também que se obtenha imagens distorcidas da galáxia original.”

Crédito de imagem: Ednilson Oliveira

A figura acima mostra dois feixes de luz saindo de uma mesma fonte (uma estrela ou galáxia) e sofrendo um desvio ao passar por um campo gravitacional (centro da figura), chegando portanto, através de caminhos distintos, ao observador.

Imaginemos agora novamente que a fonte de luz distante seja uma galáxia, cuja luz está espalhada ao invés de concentrada em um único ponto no céu. A luz vinda de diferentes pontos da fonte sofrerá desvios diferentes ao passar pelo campo gravitacional do objeto massivo no meio do caminho. O resultado disso, é um arco, que pode até mesmo formar um anel, em torno do objeto massivo.

O fenômeno foi observado pela primeria vez em 1919, durante um eclipse total do Sol. Astrônomos constataram um desvio na posição das estrelas no céu situadas próximas ao Sol. A amplitude deste desvio foi compatível com a previsão da Teoria da Relatividade para o caso do campo gravitacional solar. Este foi um dos primeiros testes bem sucedidos da Teoria da Relatividade.

Há três classes de lente gravitacional:

  1. Lensing Forte: Muitas distorções visíveis tais como a formação dos Anéis de Einstein, arcos, e imagens múltiplas.
  2. Lensing Fraco: onde as distorções de fontes do fundo são muito menores e podem somente ser detectadas analisando um grande número fontes para encontrar as distorções.
  3. Microlensing: onde distorções na forma não podem ser vistas mas a quantidade de luz recebida de um objeto do fundo muda com o tempo e cria imagems com uma separação de miliarcos de segundos.

Fontes: http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/pt/Gravitational_lens

http://www.if.ufrgs.br/oei/cgu/gravlens.htm

Veja abaixo um vídeo explicando o fenômeno:


10
nov
10

Bolhas de Raio Gama no centro da Via Láctea

Telésópio Fermi encontra estrutura gigantesca na Via Láctea

Por Nancy Atkinson (texto adaptado) http://www.universetoday.com/78050/78050/

O telescópio espacial Fermi Gamma-ray da Nasa revelou uma estrutura nunca antes vista no centro da Via Láctea. Ela se estende por 50.000 anos luz e pode ser remanescente de uma erupção de um buraco negro gigante no centro de nossa galáxia.

O que vemos são duas bolhas emitindo raios gama que se extendem 25.000 anos luz ao norte e ao sul do centro galáctico,” disse,” Doug Finkbeiner,  o primeiro  astrônomo a reconhecer a estrutura .Ele afirma que os astrônomos ainda não entendem completamente sua natureza ou origem.

 

Bolhas de raios Gama no Centro da Via Láctea detectadas pelo Fermi. Crédito: NASA

A estrutura ocupa mais de metade do céu visível, da constelação de Virgem à constelação de Grou e pode ter milhões de anos.

 

De um extremo ao outro as bolhas se extendem por 50 mil anos-luz, aproximadamente metade do diâmetro da Via Láctea como se vê nesta repodução artística. Crédito: Nasa

A descoberta se deu graças ao Fermi LAT (Large Area Telescope), o detector de raios gama de melhor resolução já lançado. Outros astrônomos que estudam os raios gama não tinham detectado as bolhas ainda parcialmente por causa da névoa de raios gama que cobre todo o céu. A névoa acontece quando partículas que se movem à velocidade da luz interagem com a luz e o gás interestelar dentro da Via Láctea. A equipe do Fermi LAT refina constantemente os modelos para descobrir novas fontes de raio gama que possam ser obscurecidas por essa emissão difusa. Ao usar várias estimativas da névoa, Finkbeiner e seus colegas conseguiram isolá-la das informações do LAT e revelar as bolhas gigantes.

Oas cientistas estão agora conduzindo mais estudos e análises para compreender melhor como esta estrutura nunca antes observada se formou; As emissões das bolhas são muito mais energéticas que as das névoas de raio gama vistas em outras regiões da Via Láctea. As bolhas também parecem ter bordas definidas. Seu formato e suas emissões sugerem que foram formadas como resultado de uma grande e relativamente rápida liberação de energia – a fonte ainda é um mistério.

Uma possibilidade inclui um jato de partículas alimentado pela matéria de um buraco negro supermassivo no centro da galáxia, fato já observado em muitas outras galáxias. Mesmo que Via Láctea não tenha este jato hoje em dia pode ter tido no passado. As bolhas também podem ter se formado como resultado de fluxos de gás provenientes de uma explosão de formação estelar, provavelmente a que produziu muitas algomerados de estrelas massivas no centro da Via Láctea há milhões de anos.

O Fermi LAT escaneia o céu inteiro a cada três horas, e à  medida  que a missão continua e aprofunda nossa exposição, observamos o universo extremo em detalhes progressivamente maiores, diz  Julie McEnery, projetista do projeto

09
nov
10

Carl Sagan

Carl Sagan

Em algum lugar, algo incrível espera para ser conhecido

“Existem muitas hipóteses em ciência que estão erradas. Isso é perfeitamente aceitável, eles são a abertura para achar as que estão certas.”

Carl Sagan ]

Em 9 de novembro de 1934, em New York, nascia Carl Sagan. Doutor em astronomia e astrofísica foi professor nas Universidades de Harvard e Cornell e teve um papel muito importante no programa espacial americano como conselheiro da NASA , em várias pesquisas- como no estudo das atmosferas e superfícies planetárias e sobre nosso planeta.

Não bastasse o grande cientista que foi, ele foi também um dos maiores divulgadores da astronomia em toda sua história. Muitos de nós ficamos deslumbrados quando pela primeira vez vimos um episódio da série Cosmos, de 1980, e a guardamos até hoje como jóia preciosa em nossos lares.

Seus livros são fascinantes e seu conteúdo é muito informativo, escritos numa linguagem que torna o estudo da astronomia  e da ciênica algo prazeroso e acessível ao grande público. A seguir suas publicações:

Carl morreu em 20 de dezembro de 1996  aos 62 anos e é  difícil não pensar no que estaria atuando nestes tempos de instrumentos  tão poderosos,  de potentes aceleradores de partículas como o LHC , de telescópios como o James Webb a ser lançado em breve, enfim todas as incríveis surpresas e novidades que a tecnologia tem possibilitado no estudo de sua grande paixão: O Cosmos.

É, Sr. Sagan…

Nós que compartilhamos de sua paixão só podemos lhe agradecer por tudo: seu entusiasmo, sua competência, seu esforço na divulgação da ciência e na busca pelo rigor científico.

Para quem quiser mais informações, seu site oficial é www. carlsagan.com

Feliz Dia Carl Sagan para todos!

Encerro este post com o clássico “Pálido Ponto Azul” legendado.

fonte: carlsagan.com

http://www.frasesfamosas.com.br/de/carl-sagan.html

http://scm2000.sites.uol.com.br/carlsagan.html