Física Quântica: estudo da física moderna.

1 – O que são Neutrinos?

"São partículas de carga neutra e com massa quase zero, essas partículas pouco interagem com a matéria e vem em três sabores* conhecidos, com massas e quantidades energéticas diferentes. Eles são produzidos de reações de fissão e fusão nuclear, também são encontrados durante o decaimento radioativo."

Previsto pela primeira vez em 1930 por Wolfgang Pauli, que ganhou um prêmio Nobel por este trabalho em 1945, essa partícula foi proposta para garantir a conservação da energia no decaimento beta. Os neutrinos podem atravessar anos-luz de chumbo sólido sem interagir com um só átomo devido a sua pouca interação com a matéria.

Apenas em 1956 que os neutrinos foram finalmente detectados por Frederick Reines (1918-1998) e Clyde L. Cowan Jr (1919-1974), que foram emitidos de um reator nuclear e somente em 1995 que Reines ganhou o prêmio Nobel pela descoberta.

Em 1968, Raymond Davis Jr. (1914-2006) e seus colaboradores, do Brookhaven National Laboratories, decidiram detectar estes neutrinos colocando um tanque com 600 toneladas (378 000 litros) de fluído de limpeza percloroetileno (C2Cl4), do tamanho de um vagão de trem, no fundo de uma mina de ouro a 1500m de profundidade na cidade de Lead, na Dakota do Sul. Como aproximadamente um quarto dos átomos de cloro está no isótopo 37, ele calculou que dos 100 bilhões de neutrinos solares que atravessam a Terra por segundo, onde um neutrino eletrônico ocasionalmente interagiria com um átomo de cloro, transformando-o em um átomo de argônio e um elétron. Como o argônio37 produzido é radiativo, com vida média de 35 dias, é possível isolar e detectar estes poucos átomos de argônio dos mais de 1030 átomos de cloro no tanque. Periodicamente o número de átomos de argônio no tanque seria medido, determinando o fluxo de neutrinos.

Quando o experimento começou a funcionar, quase nenhum neutrino foi detectado. De acordo com a melhor estimativa teórica, deveriam ser detectados alguns eventos por dia, demonstrando que nossa compreensão do Sol, ou dos neutrinos, não era tão completa quanto se acreditava. A diferença entre o experimento e a teoria passou a ser conhecida como o problema do neutrino solar. Davis recebeu o prêmio Nobel em 2002, pela sua descoberta.

No princípio acreditava-se que o neutrino não teria massa de repouso, após vários experimentos que encontraram "o problema do neutrino solar" junto com os experimentos que conseguiram detectar o espectro dos três sabores de neutrinos, assim foi possível verificar que o neutrino tem massa! Isso porque os neutrinos oscilam em seus sabores, ou seja, o neutrino eletrônico oscila para o neutrino tauônico e/ou para o neutrino muônico. Mas tivemos mais uma descoberta reveladora, que além dos neutrinos terem massa as suas massas são diferentes, só que não conseguimos saber com precisão a massa de cada neutrino apenas pela sua oscilação.

Esta massa pode ser detectada em laboratório, e existem diversos experimentos em elaboração para medi-la, mas até agora só se conseguiu medir limites superiores [m(?e)c2 < 2,2 eV para o neutrino do elétron, 170 keV para o neutrino do muônico e 15,5 MeV para o neutrino do tauônico), da ordem de centenas de vezes menor que a massa do elétron.

Outra característica é que os três sabores de neutrinos tem quantidades energéticas diferentes.

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"Fé e razão são como a dualidade-onda partícula: 
pode-se ter as duas coisas, mas nunca ao mesmo tempo." 
(Alberto Prass)

A Mecânica Quântica (Física Quântica) é a teoria Física que obtém sucesso no estudo dos sistemas físicos cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica, tais como moléculas, átomos, elétrons, prótons e de outras partículas subatômicas, muito embora também possa descrever fenômenos macroscópicos em diversos casos. A Mecânica Quântica é um ramo fundamental da Física com vasta aplicação. A teoria quântica fornece descrições precisas para muitos fenômenos previamente inexplicados tais como a radiação de corpo negro e as órbitas estáveis do elétron. Apesar de na maioria dos casos a Mecânica Quântica ser relevante para descrever sistemas microscópicos, os seus efeitos específicos não são somente perceptíveis em tal escala. Por exemplo, a explicação de fenômenos macroscópicos como a super fluidez e a supercondutividade só é possível se considerarmos que o comportamento microscópico da matéria é quântico. A quantidade característica da teoria, que determina quando ela é necessária para a descrição de um fenômeno, é a chamada constante de Planck, que tem dimensão de momento angular ou, equivalentemente, de ação.

A Mecânica Quântica recebe esse nome por prever um fenômeno bastante conhecido dos físicos: a quantização. No caso dos estados ligados (por exemplo, um elétron orbitando em torno de um núcleo positivo) a Mecânica Quântica prevê que a energia (do elétron) deve ser quantizada. Este fenômeno é completamente alheio ao que prevê a teoria clássica.

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Asteróide

 

Este filme de 64 quadros de Toutatis asteróide foi gerado a partir de dados por Radar Goldstone do Sistema Solar em 12 de dezembro e 13 de 2012. Nos clipes de filme, a rotação do asteróide aparece mais rapidamente do que ocorre na natureza. > Download video
Os cientistas que trabalham com a NASA, 230 metros de largura (70 metros) Deep Space Network antena em Goldstone, Califórnia, têm gerado uma série de imagens de radar de dados de um de três quilômetros de extensão asteróide (4,8 km), que fez sua maior aproximação para a Terra em 12 de dezembro de 2012. As imagens de radar de dados do asteróide Toutatis foram reunidos em um filme curto, disponível online em: www.astronomiacosmoaventura.blogsport.com
As imagens que compõem o clipe de filme foram gerados com dados obtidos em 12 de dezembro e 13 de 2012. Em 12 de dezembro, o dia da sua maior aproximação da Terra, Toutatis era cerca de 18 distâncias lunares, 4.300 mil milhas (6,9 milhões de quilômetros) da Terra. Em 13 de dezembro, o asteróide foi cerca de 4,4 milhões de milhas (7.000 mil km), ou cerca de 18,2 distâncias lunares.
As imagens de radar de dados do asteróide Toutatis indicam que é um objeto alongado, de forma irregular, com sulcos e talvez crateras. Junto com detalhe a forma, os cientistas também estão vendo alguns reflexos interessantes brilhantes que podem ser pedras de superfície. Toutatis tem uma muito lenta, caindo estado de rotação. O asteróide gira sobre seu eixo a cada 5,4 dias e precessa (muda a orientação do seu eixo de rotação) como um balançar de futebol, mal jogado, a cada 7,4 dias.
A órbita de Toutatis é bem compreendida. A próxima vez Toutatis vai abordar pelo menos perto deste para a Terra é em novembro de 2069, quando o asteróide vai voar com segurança pelo menos cerca de 7,7 distâncias lunares, ou 1,8 milhões de milhas (3 milhões de quilômetros). Uma análise indica que há é zero possibilidade de um impacto com a Terra durante o intervalo inteiro sobre o que o seu movimento pode ser calculado com precisão, que é de cerca de quatro séculos seguintes.
Essa imagem de dados de radar vai ajudar os cientistas a melhorar a sua compreensão do estado do asteróide spin, que também ajudá-los a entender o seu interior.
A resolução nos quadros de imagem é de 12 pés (3,75 metros) por pixel. NASA detecta, faixas e caracteriza asteróides e cometas que passam perto da Terra usando tanto em terra e telescópios espaciais. O Near-Earth Object Programa de Observações, comumente chamado de "Spaceguard", descobre esses objetos, caracteriza um subconjunto deles, e parcelas de suas órbitas para determinar se algum poderia ser potencialmente perigosos para o nosso planeta.
JPL gerencia o Near-Earth Object para Escritório do Programa de Missões Científicas da NASA em Washington Direcção. JPL é uma divisão do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena.