Possível grande descoberta da Física

As pesquisas desenvolvidas nos laboratórios do CERN estão se aprofundando cada vez mais nos conceitos da Física Nuclear e de Partículas. Existem comentários a respeito de algumas medições de velocidade de uma partícula subatômica conhecida como Neutrino.

Um grupo chamado OPERA trabalha na hipótese de encontrar neutrinos e descrever suas propriedades para verificarem se as mesmas comportam-se como qualquer outra partícula. O problema é que os neutrinos são muito difíceis de serem detectados e estão em um limiar de detecção que projeta margens de erro ainda pouco confiáveis e eficientes.

A grande questão está nas últimas medidas feitas pelo grupo OPERA, elas mostram partículas viajando a velocidades próximas de 299.798.454 m/s, superior a velocidade da luz, no vácuo, de 299.792.458 m/s.

Medidas que põe a prova a equação mais conhecida e estudada da Física Moderna:

Fica evidente que uma descoberta como esta não pode ser levada a risca assim, vários cientistas de outros laboratórios pelo mundo foram convidados a refazerem os cálculos e até mesmo tentarem repetir, de forma ideal, os experimentos. O grupo Fermilab, do Departamento de Energia dos USA, já se dispuseram a ajudar.

Para ter acesso ao arquivo com toda descrição do experimento, acesse o link abaixo: (em inglês)
Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam (.PDF)

Press Release (CERN):

OPERA experiment reports anomaly in flight time of neutrinos from CERN to Gran Sasso

Leia mais reportagens tratando do assunto:

Speed-of-light experiments give baffling result at Cern - BBC

Físicos europeus descobrem partículas mais rápidas que a luz. - IG Último Segundo

O ensino da radioatividade.

Como componente da matriz curricular da disciplina de Química e Física das escolas de Ensino Médio do nosso país, o estudo da radiatividade torna-se um ponto de fundamental importância para a formação consciente do cidadão sobre os fatos apresentados pela mídia.

Atualmente, as discussões a respeito do acidente em Fukushima levantam uma séria de debates quanto ao uso da radioatividade para geração de energia, ou mesmo, mais recente, a divulgação de uma pesquisa que levanta a possibilidade de prejuízos à saúde pelo uso de celulares devido a radiação emitida por tais equipamentos.

Veja mais no artigo publicado no site NOTA 10.

Radioatividade no Ensino Médio: aplicar a transdisciplinaridade para o “aprender de fato”

Física Nuclear

ÁTOMOS? Pra quê?

Sabemos que qualquer coisa no universo é formada por partículas muuito pequenas, conhecidas como as unidades elementares constituintes. Também conhecido como Átomo, essa unidade elementar tem como histórico, um longo processo de descobertas.

Ao longo das publicações feitas aqui veremos como a estrutura da matéria se comporta mediante determinadas situações.

Começa aqui uma longa jornada rumo a ciência das Partículas Elementares.

        Há um tempo eu pensava em escrever algo sobre a maravilha da microscopia aplicada à Ciência. Mostrar o mundo desconhecido a olho nu é talvez uma das grandes oportunidades dos cientistas que, assim como eu, trabalham usando essa técnica espetacular.

        Grande parte de vocês já devem ter ouvido falar em microscópio, principalmente na disciplina de ciências do colégio, ou mesmo aqueles que fizeram ou fazem algum curso na área de saúde, biológicas ou exatas. Para tanto, aqueles que já sabem ou que ainda não ouviram falar nesse assunto, vão aprender alguma coisa sobre essa que é uma das técnicas de análise do mundo invisível a olho nu.

         É de senso comum saber que um microscópio serve para aumentar a imagem do que se pretende observar, porém, será que é só pra isso? Será que é só isso? Como um microscópio funciona?

        Todas essas perguntas serão respondidas aos poucos a cada publicação que farei por aqui, por enquanto, vamos ver uma ilustração de um microscópio comum (Figura 1), atentando para a identificação de suas partes.

        Esse tipo de equipamento tem seu funcionamento de forma muito simples, existe em sua base uma fonte de luz que iluminará a amostra posta sobre um suporte mais acima, essa luz então seguirá para uma série de lentes que ampliarão o campo visível, aumentando assim a imagem observada.

        Provavelmente todos já tiveram um "microscópio" em casa, isso mesmo!, um instrumento muito conhecido também tem essa função, a LUPA!

        A lupa nada mais é do que um instrumento dotado de uma lente que consegue ampliar os raios de luz que a atravessam. Isso ocorre por conta das distorções que os raios de luz sofrem ao passar pela lente, esta por ser biconvexa, consegue direcionar a luz e, dependendo do ponto que nós observarmos, teremos uma imagem maior do que a imagem real.

         Que tal tentar produzir a sua própria lupa?

        Muito simples, com uma garrafa transparente (de preferência de vidro) complete-a com água. Agora, é só posicionar a garrafa na frente de qualquer objeto pequeno que este aparecerá maior do que o normal pelo outro lado da garrafa. Conforme você for aproximando ou distanciando a garrafa do objeto, perceberá que a imagem formada ficará maior ou menor. Isso ocorre porque as paredes da garrafa atuarão como a lente da lupa e, a água dentro dela servirá para conduzir a luz. Nas lentes, normalmente de vidro, a luz passa de forma diferente por ser um material diferente, esse fenômeno ocorre devido ao que chamamos de indice de refração. Para a água, para o vidro assim como para o ar, o indice de refração da luz muda, ou seja, ela percorre caminhos diferentes com velocidades diferentes por entre meios em que o indice de refração não for o mesmo.

CONTINUA...

SUPERCONDUTIVIDADE: Um avanço na tecnologia das baixas temperaturas!

          Gostaria de compreender um pouco mais sobre o fenômeno da supercondutividade?

          Então assista ao vídeo abaixo, produzido para dar uma idéia inicial desse avanço na Ciência Física dos materiais. Temos aqui grandes exemplos da utilização deste fenômenos, tais como, o MAGLEV - trem de altíssima velocidade, o LHC - maior acelerador de partículas do mundo, entre outros.

          Perguntas, sugestões e comentários podem ser deixados na caixa (Comentários) logo abaixo.

Att,

Everton.

Do que são feitas as coisas? O que compõe o nosso universo?

        Perguntas relativamente simples, não? Nada disso, para compreendermos o quão complexo é o universo precisamos estudar, e muito! Até hoje,  vários cientístas, institutos de pesquisas e grandes laboratórios reunem esforços para tentar entender como são formados os átomos, as moléculas, a matéria em si. A origem de tudo isso é bem pequena, cerca de trilhões de vezes menores que uma cabeça de alfinete.

        Achou pequeno?

        Veja abaixo um esquema das principais particulas elementares presentes no universo.

Fonte: adaptado de www.sprace.org.br

        A figura acima foi extraida de um projeto desenvolvido, nas escolas, para ensino de ciências, atraves do SPRACE, apoiado pela FAPESP. O estudo da estrutura da matéria se torna fundamental para o desenvolvimento técnico-científico incumbindo os cientistas das mais diversas áreas a pesquisarem sobre o comportamento e características das menores estruturas já estudadas.

        Contudo, sabe-se que a ciência ainda tem muito a evoluir para tornar sólido seus conhecimentos e teorias. Algumas das principais teorias da "matéria pequeníssima" acabam sendo estudadas pela Mecânica Quântica que, ao descobrir eventos nessa área, acaba sendo falha em alguns aspéctos, justamente por não conhecer tudo. Nem tudo que sabemos ainda pode ser explicado pela teoria e prática ao mesmo tempo e com isso temos o dever de avançar. Avançar para conhecer, para descobrir, para evoluir e para compreender o mundo que vivemos.

Metais com propriedades interessantes!

Que tal ter um objeto metálico que pode ser deformado e, como num passe de mágica, voltar sozinho a sua forma original? Interessante né?

Pois bem, esses objetos já existem, e são feitos com ligas metálicas capazes de sofrer deformações e voltarem ao seu formato original após tratamento térmico.

Uma pesquisa feita pelo ITA (Instituto Tecnológico da Aeronáutica) trabalhou com ensaios sobre as propriedades dessas ligas mágicas!

Veja abaixo uma introdução de como são feitas e onde são utilizadas as famosas Ligas com Efeito de Memória de Forma.

O efeito de memória de forma pode ser definido como a capacidade de um material, após ter sido deformado plasticamente em seu estado martensítico, voltar ao estado ou forma original através de aquecimento a temperaturas superiores à temperatura de transformação martensítica. Isso acontece através de uma transformação da sua estrutura cristalina de martensita para austenita via processos térmicos, resultando grandes deformações.As ligas de NiTi (nitinol) são os materiais com efeito de memória de forma mais usados em aplicações práticas. O nome nitinol vem do acrônimo de Nickel-Titanium Naval Ordinance Laboratory.
O interessante desses materiais, é que na sua reconstituição à forma original, as ligas com efeito de memória de forma podem realizar trabalho mecânico. Um fio pode ser tensionado a partir de sua forma memorizada; o seu comprimento diminui sob aquecimento podendo ser utilizado, por exemplo, como atuador em aplicações de robótica ou biomecânica. Nesse caso, o atuador se comporta de forma análoga a um músculo, ora contraindo ora relaxando. Resultados experimentais mostram que o fio de Nitinol pode fazer uma forca de recuperação bastante elevada (Otubo, 1997; Silva, 1999).
A maioria desses projetos utiliza o efeito de memória de forma visando que o material ao voltar a sua forma memorizada produza alguma ação desejada sobre o sistema. Como exemplo, pode-se aplicar esse conceito na vedação de uma junta de tubos, ou no projeto de dispositivo de liberação de painéis solares de um satélite. Nesse último caso, um atuador cilíndrico de NiTi é comprimido a partir de sua forma memorizada; o alongamento do atuador quando aquecido é utilizado para romper um pino de retenção (Acosta, 2000; Nunes, 1998).

A obtenção do EMF se deve ao tratamento térmico ao qual a liga é submetida. Primeiramente o material é obtido com a forma adequada à sua utilização. Em seguida a peça é moldada com a forma que se deseja memorizar. Após isso vem o tratamento térmico. A peça é aquecida a uma temperatura acima de uma faixa de temperatura onde só existe a fase austenita. Então a liga é bruscamente resfriada, com sua temperatura caindo para um valor a baixo de uma faixa de temperatura onde só existe a fase martensita. Neste momento a peça é deformada plasticamente. Caso a peça seja aquecida a uma temperatura acima da faixa de temperatura onde só existe a fase austenita então esta retorna ao formato memorizado. O material então se resfria, bastando deformá -lo e aquecê-lo mais uma vez para que seja obtido o EMF. O tratamento de memorização é feito apenas uma vez.

Fonte: http://www.bibl.ita.br/xencita/Artigos/60.pdf (Modificado)

Poluição industrial vira alvo de estudos na USP

Que tal utilizar a luz para controlar a poluição das indústrias?

Um equipamento portátil posicionado no solo e que emite pulsos de luz pode revolucionar o controle dos poluentes emitidos pelas chaminés das indústrias. É no que trabalham os pesquisadores do Projeto Lidar, do Centro de Capacitação e Pesquisa em Meio-Ambiente (Cepema) da USP, que fica em Cubatão, na Baixada Santista.

A técnica do lidar (sigla para o termo em inglês light detection and ranging) é similar à do radar. O radar baseia-se na emissão de ondas de rádio e detecção das ondas que retornam de um objeto. Dependendo do comprimento e da intensidade das ondas refletidas - e recebidas por um sensor -, pode-se calcular a distância de um objeto, seu tamanho, velocidade, entre outras variáveis. No lidar, processo semelhante é feito, mas com a emissão de pulsos de luz por laser. Até então, essa técnica, criada há décadas, só era usada para mapear o ar da atmosfera, analisando a concentração de compostos gasosos e partículas. O projeto do Cepema inaugura um novo uso para o lidar, que pode tornar mais fácil e barato o monitoramento das emissões em processos industriais.

Hoje, as indústrias usam sensores caros e específicos para medir a composição dos gases liberados pelas chaminés. Como, muitas vezes, os gases são quentes e as chaminés são altas e de difícil acesso, a instalação e manutenção desses medidores é complicada e onerosa. Com o lidar, não é necessário subir até o topo da chaminé nem fazer a calibração do equipamento, pois ele é instalado em locais de fácil acesso e direcionado ao ponto almejado, o que possibilita o monitoramento a distância. Mesmo em um ambiente úmido e com névoa, como é a região de Cubatão, o lidar consegue obter resultados em tempo real a distâncias de cerca de 500 metros ou mais. A pesquisa do Cepema desenvolve métodos de análises específicos e confiáveis para monitorar gases como CO (monóxido de carbono), hidrocarbonetos, SO2 (dióxido de enxofre) e NOx (óxidos de nitrogênio), além de partículas poluentes. A próxima etapa do estudo visa aplicar a técnica para medir a distribuição de tamanhos do material particulado expelido por chaminés.

De acordo com o professor Roberto Guardani, responsável pela pesquisa, a técnica poderá ser usada tanto pelos órgãos fiscalizadores quanto pelas próprias indústrias. "A indústria pode usar como instrumento de controle de processo", afirma. Ele explica que "todo processo industrial possui parâmetros técnicos que permitem prever a taxa de emissão de poluentes". Por isso, os engenheiros especializados sabem a quantidade regular de componentes emitidos em cada etapa de produção. Com o uso do lidar, será possível detectar e corrigir falhas operacionais antes que isso cause prejuízos ambientais e financeiros. Os pesquisadores pretendem quantificar o que sai das chaminés para que, daqui a algum tempo, o controle de qualidade do ar e da produção sejam mais ágeis. Isso deverá causar menos gastos para a indústria e menos poluição à atmosfera. (Agência USP)

As primeiras medições aconteceram entre outubro e dezembro. A cada dois ou três meses, o grupo pretende fazer novos experimentos e ajustes aos programas de leitura dos raios refletidos.
O Projeto Lidar é interdisciplinar, integrando químicos, engenheiros químicos, físicos e meteorologistas, envolvendo, além da USP, pesquisadores do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) e do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).

Brasil avança alguns passos!

Alternativa para radioisótopo

15/1/2010

Agência FAPESP – A Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) aprovou a participação do Brasil no Projeto de Pesquisa Coordenado (CRP) para o desenvolvimento de técnicas para produção de molibdênio-99, utilizando urânio-235 de baixo enriquecimento por fissão neutrônica.

O projeto é coordenado pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) por meio da Diretoria de Radiofarmácia, com previsão de conclusão no final de 2010. A ação faz parte da estrutura do projeto para construção do Reator Multipropósito Brasileiro.

O Ipen é uma autarquia vinculada à Secretaria de Desenvolvimento do Estado de São Paulo e gerenciada técnica, administrativa e financeiramente pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (Cnen) do Ministério de Ciência e Tecnologia.

Vários grupos de pesquisadores do Ipen participam diretamente do projeto. Segundo o instituto, o molibdênio-99 é a matéria-prima para a produção de geradores de tecnécio-99m, radiofármaco utilizado em cerca de 80% dos exames para diagnóstico médico. Desde maio de 2009 tem ocorrido uma crise internacional no fornecimento do radioisótopo produzido em reatores nucleares, prejudicando pacientes.

No projeto da AIEA, a tecnologia a ser desenvolvida é a de dissolução ácida, que utiliza alvos de urânio metálico e gera menor volume de rejeitos sólidos e líquidos. O Chile é o primeiro país participante do CRP que utilizará essa tecnologia em larga escala.

O urânio-235 de baixo enriquecimento (abaixo de 20%) é fissionado, gerando vários isótopos, entre eles o molibdênio-99 e o iodo-131, também utilizado em medicina nuclear. Argentina, Canadá, África do Sul e demais países produtores de molibdênio-99 utilizam a técnica da dissolução básica, dissolvendo o urânio irradiado com uma base.

O Ipen retoma essa linha de desenvolvimento pesquisada no passado, utilizando miniplacas elaboradas pelo seu Centro de Combustíveis Nucleares. As miniplacas contendo o urânio-235 foram produzidas no centro e passarão, ainda não irradiadas, por experimentos de dissolução e simulações do restante do processo de separação e purificação do molibdênio-99.

Mais informações: www.ipen.br