Inversão Temporal Detectada Diretamente

A inversão (ou reversão) temporal T é uma das características que distingue a força fraca das outras forças fundamentais, junto com a violação da simetria de conjugação de carga C e da paridade (ou reversão espacial) P. A violação CP foi detectada e confirmada inúmeras vezes. Uma consequência do teorema CPT, que garante que a conservação do produto das três operações, é que a violação de CP implica na violação de T. Esta última, entretanto, é muito mais difícil de ser observada. Usando o emaranhamento quântico dos mésons B uma equipe do SLAC conseguiu detectar a violação T. Apesar do acelerador do SLAC estar fora de operação há alguns anos, continua a produzir física de alta qualidade.

Cadê a Susy?

O LHCb, um dos cinco detectores do Large Hadron Collider, acabou de anunciar o resultado da coleta de dados do decaimento de méson Bs (mésons compostos de um anti-quark bottom e um quark strange) num par de múons. Esse decaimento é extremamente raro, três eventos a cada bilhão de decaimentos, mas foi finalmente observado depois de 30 anos de pesquisa.  As medidas são compatíveis com as previsões do modelo padrão das partículas elementares e esse é o problema. A descoberta de uma taxa de decaimento diferente daquele antecipado pelo modelo padrão seria um sinal claro de que algo além do modelo padrão estaria se manifestando. Muitos esperavam encontrar um sinal da supersimetria nesses dados e isso não aconteceu. A consequência é uma guerra na mídia entre os que apoiam a supersimetria e aquelas que a detestam. Veja a BBC, New Scientist e alguns blogs. É claro que ainda é muito cedo para descartar a supersimetria mas o espaço para ela está diminuindo como era esperado com o anúncio de novos dados experimentais. Além disso, é necessário aguardar a confirmação dessa descoberta pelo CMS, o que deverá ocorrer dentro de alguns meses.

Novo Tipo de Raios Cósmicos Descoberto no Centenário dos Raios Cósmicos

Raios cósmicos

Os raios cósmicos foram descobertos há um século atrás pelo físico austríaco Victor Franz Hess. Quando a radiação natural era medida com um contador Geiger verificava-se que ela diminuía com a altitude. Experiências feitas em Paris mostravam que a radiação no topo da torre Eiffell era menor no que na sua base. Para tentar compreender o que acontecia foram lançados balões para medir a radiação em altitudes cada vez maiores. A partir de uma certa altitude a radiação aumentava fortemente de forma que não poderia provir da Terra. Hess concluiu que essa radiação tinha origem no espaço extra-terrestre e deu a ela o nome de raios cósmicos. As pesquisas em física moderna no Brasil foram iniciadas precisamente com o estudo de raios cósmicos  na USP e no Rio de Janeiro.

Hoje em dia sabe-se precisamente qual a origem dos raios cósmicos mais energéticos. Quando certas estrelas chegam ao final de sua vida e explodem tornam-se supernovas. A matéria da estrela é ejetada com velocidades supersônicas produzindo ondas de choque que aceleram núcleos atômicos. Esses núcleos altamente energéticos viajam pelo espaço até chegar na atmosfera terrestre onde colidem com a alta atmosfera produzindo uma radiação intensa.

Os raios cósmicos de baixa energia não são detectados na Terra porque o vento solar impedem que eles entrem na heliosfera. Por isso as propriedades químicas e o fluxo desses raios cósmicos são poucos conhecidos apesar de haver vários indícios de que eles tem um papel importante na ionização e aquecimento de nuvens interestelares densas e possivelmente na formação de estrelas.

XMM-Newton

Usando o satélite europeu de raios-X XMM-Newton, pesquisadores do CNRS e CEA descobriram uma nova fonte de raios cósmicos na vizinha do aglomerado de Arches no centro da Via Láctea. Eles foram produzidos através da aceleração devido às ondas de choque geradas por milhares de estrelas jovens que possuem velocidades ao redor de 700.000 Km/h. A colisão dos raios cósmicos com o gás interestelar produzem raios-X típicos que foram detectados pelo XXM-Newton.

É a primeira vez que uma fonte de raios cósmicos de baixa energia é descoberto fora do sistema solar. Mostra que as ondas de choque de supernovas não são a única maneira de produzir a aceleração de núcleos atômicos na nossa galáxia. Isso indica que é possível identificar novas fontes de íons no meio interestelar e pode levar a uma melhor compreensão do papel dessa partículas na formação de estrelas.

O Prêmio Nobel de Física de 2012

David J. Wineland

Serge Haroche

O prêmio Nobel de física de 2012 foi concedido à Serge Haroche do Collége de France e David J. Wineland do NIST e da Universidade do Colorado em Boulder, pelo desenvolvimento de técnicas experimentais que permitiram a manipulação e medidas de sistemas quânticos individuais. Essencialmente eles provaram experimentalmente, que o princípio da superposição, um dos postulados básicos da mecânica quântica, é válido. Para isso prepararam sistemas quânticos numa superposição linear de estados e mostraram como é possível analisar tais estados experimentalmente. Wineland ficou famoso por suas técnicas de resfriamento de íons com o uso de laser para formar uma armadilha de quadrupolo, para a preparação de estados emaranhados. Haroche é conhecido por ser  capaz de colocar fótons em caixas com espelhos nos quais os fótons são refletidos bilhões de vezes antes de serem absorvidos e dessa forma medir o emaranhamento dos fótons com os átomos e a decoerência quântica. Esses são aspectos fundamentais da mecânica quântica que algum dia poderão ser aplicados na construção de um computador quântico. O Serge Haroche deu um colóquio muito bom sobre processos decoerência aqui no Instituto de Física da USP em 2011. Para assistir o vídeo clique aqui.

Muita gente estava pensando que o Nobel deste ano iria para a descoberta do Higgs. Acontece que a indicação para o prêmio Nobel sempre encerra-se no início do ano e em 2012 foi terminada em fevereiro, antes da descoberta. Mas para o próxima ano o Higgs é um concorrente muito forte.

Naturalidade, Constante Cosmológica e Higgs

Os físicos começam a suspeitar que algo não vai bem quando os parâmetros de uma teoria possuem valores relativos muito diferentes de 1. Isso não é natural. É claro que não há um meio de quantificar a naturalidade e é apenas uma maneira de expressar a nossa insatisfação com algo que desconhecemos. Um exemplo típico é a constante cosmológica. A expansão acelerada do Universo é causada por um mecanismo ainda desconhecido e que é chamado de energia escura. Uma possível causa para a energia escura seria a presença da constante cosmológica nas equações de Einstein da relatividade geral. Essa constante dá origem a uma expansão acelerada para o Universo. O valor da constante cosmológica determinada pelas experiências é muito pequeno e se o expressarmos em termos de unidades de Planck (onde a velocidade da luz é 1, a constante de Planck é 1, e a constante da gravitação universal de Newton também é 1) o seu valor é 1/10¹²². Esse valor é muito pequeno, muito próximo de zero, e não é natural. Além disso, se calcularmos o valor da constante cosmológica na teoria quântica de campos, levando em conta as flutuações quânticas do vácuo, encontraríamos o valor 1, que é natural. A discrepância entre o valor teórico e o valor experimental é  enorme: 10¹²², talvez a maior discrepância entre teoria e experimento já encontrado na física. Este é o problema da constante cosmológica e que ainda não foi solucionado.

A massa do bóson de Higgs, determinada pelo LHC, é de cerca de 125 GeV, que em unidades de Planck resulta em 1/10¹⁷ que é um número muito pequeno, mas não tão pequeno quanto a constante cosmológica. Porém, se levarmos em conta as flutuações quânticas do vácuo na teoria quântica de campos, o valor que encontramos é 1. Novamente temos um problema de naturalidade. Diferentemente do que acontece com a constante cosmológica, há uma maneira de explicar esse valor pequeno da massa do Higgs: a supersimetria. Nas teorias supersimétricas, que contém tanto bósons (partículas de spin inteiro) quanto férmions (partículas com spin semi-inteiro), ocorre um cancelamento das flutuações quânticas entre bósons e férmions. Isso significa que a massa do Higgs não deve ser 1 mas pode ter qualquer valor. Entretanto, a supersimetria prevê a existência de uma quantidade enorme de outras partículas, que foram procuradas no LHC, e até agora ainda não foram encontradas. Por um lado necessitamos da supersimetria para garantir que a massa do Higgs seja pequena, mas por outro lado, não encontramos partículas supersimétricas! Mais um problema a procura de solução na física. Um artigo publicado hoje no The Guardian comenta o assunto.

Novo Site de Cordas

Recentemente foi lançado um novo site sobre cordas: Why String Theory, na Universidade de Oxford. É um site para divulgação científica feito por um pesquisador da área e com a ajuda de estudantes de graduação. Os textos, em inglês, são claros e compreensíveis. Boa diversão!

Colóquio: A busca pelo bóson de Higgs

O colóquio desta semana do Convite à Física será sobre o bóson de Higgs e será ministrado pelo prof. Sérgio Novaes na UNESP. Ele faz parte do CMS, um dos experimentos do LHC, e é  um dos responsáveis pela implementação de um grid (um sistema distribuído de computação) para análise dos dados do LHC, no Brasil. O colóquio será nesta quarta, dia 8 de agosto, às 18 hs e vai ser transmitido pela internet.  Será uma ótima oportunidade para conhecer mais detalhes desta história fascinante.

Curiosity chega a Marte

Após a aterrissagem espetacular, o Curiosity envia suas primeiras imagens de Marte, em preto e branco de 512x512 pixels. Mais detalhes no site da Nasa.

A dramática chegada do Curiosity em Marte

Mais um robô vai explorar Marte: o Curiosity. Foi lançado em 26 de novembro de 2011 e deve chegar no Monte Aeolis, Marte, em 6 de agosto. Ele é três vezes mais pesado e duas vezes mais largo do que os atuais exploradores que chegaram em Marte em 2004. 

A aterrissagem será extremamente sofisticada, algo nunca tentado antes. Serão sete minutos de terror até tocar a superfície. Inicialmente a capsula que contém o robô será desacelerada pela fina atmosfera de Marte o que gerará uma enorme quantidade de calor. A seguir um enorme paraquedas será utilizado para diminuir a velocidade da capsula. Essa desaceleração não é suficiente para uma aterrissagem segura. A parte inferior da capsula será então ejetada e motores irão atenuar ainda mais a velocidade de queda do robô. Ele então será dirigido para um local plano onde será descido até a superfície de Marte através de um guindaste! São operações extremamente delicadas e que requerem enorme precisão. Um vídeo sensacional (em inglês) produzido pela NASA mostra todas as etapas. A chegada será transmitida pelo canal da Nasa. Deve ser lembrado, entretanto, que como a distância até a Terra será de cerca de 14 minutos luz, só saberemos se tudo ocorreu como planejado bem depois da aterrissagem. Vale a pena conferir.

O Higgs foi descoberto. O que acontece agora?

O anúncio da descoberta do Higgs foi feito com grande cautela. Os dois grupos, ATLAS e CMS anunciaram a descoberta de uma partícula de massa entre 125 e 126 GeV que possui propriedades semelhantes aquelas previstas para o Higgs do modelo padrão das partículas elementares. Ainda é necessário verificar se essa partícula possui todas as propriedades que o Higgs deve ter e para isso é necessário acumular mais dados experimentais no LHC. Uma propriedade importante é  o spin da partícula. O Higgs do modelo padrão tem spin zero. Os dados do LHC mostram que a partícula descoberta é um bóson (possui spin inteiro) e o fato dela decair num par de fótons indica que ela pode ter spin 0 ou 2. Como é muito difícil produzir partículas de spin 2 num acelerador acredita-se que o spin da partícula é 0. Mas mesmo determinando-se que se trata de uma partícula de spin 0 poderia não ser o Higgs do modelo padrão. 

O Higgs do modelo padrão deveria decair em partículas tau cerca de 6% do tempo mas aparentemente a taxa detectada é bem menor. Ainda é necessário a coleta de mais dados para termos certeza que essa taxa de decaimento não é devido a uma mera flutuação estatística.  Se for confirmada, indicaria a existência de um Higgs de uma teoria que não é o modelo padrão usual, mas sim de uma extensão do modelo padrão. 

De acordo com o modelo padrão o Higgs é a partícula responsável pela massa de todos os bósons (partículas com spin inteiro) e férmions (partículas com spin semi-inteiro). Mas se o Higgs não está decaindo em taus, que são férmions, ele provavelmente não está gerando massa para eles, e talvez gere massa apenas para os bósons. Nesse caso, seria necessário um mecanismo para gerar massa para os férmions também. Esse mecanismo existe e é conhecido como supersimetria. Se confirmada a ausência de decaimento do Higgs em taus teríamos uma forte indicação da existência da supersimetria. De fato a supersimetria prevê a existência de mais de um Higgs. 

Outro dado anômalo é o decaimento excessivo do Higgs em dois fótons. Novamente, é necessário mais dados para se ter certeza que não se trata de uma flutuação estatística. Se confirmada, indicaria que outra partícula estaria sendo produzida junto com o Higgs. Essa nova partícula poderia muito bem ser um dos outros Higgs previsto pelas supersimetria. A existência da partícula supersimétrica associada ao tau, chama stau, poderia explicar o excesso no decaimento em dois fótons. 

Steven Weinberg afirmou que o pior pesadelo para a física de partículas seria se o LHC encontrasse apenas o Higgs do modelo padrão. Sabemos que o modelo padrão necessita ser estendido e sem dados experimentais não há como saber em que direção estende-lo. Vamos aguardar para saber se essas anomalias realmente existem. Com os dados acumulados até o final de 2012 será possível termos uma ideia mais clara do que está acontecendo.

Afinal, o que é o bóson de Higgs? E a partícula de Deus?

Após a sensacional descoberta do Higgs no CERN, é hora de se tentar compreender o que essa partícula representa e quais são as implicações de sua existência. Desde a mais remota antiguidade o homem vem se perguntando se a enorme diversidade encontrada na Natureza poderia ser reduzido a um conjunto de entidades fundamentais. Os gregos antigos, por exemplo, achavam que existiam quatro elementos fundamentais: a terra, o ar, o fogo e a água, e todo o resto seria composto por diferentes proporções desses  elementos. Hoje em dia sabemos que toda a matéria que conhecemos diretamente pode ser descrita por moléculas, e que as moléculas são sempre formadas por diferentes combinações de 94 tomos que existem na Natureza. Também sabemos que os átomos não são fundamentais, eles são formados por um núcleo atômico e elétrons. Além disso, os núcleos também não são fundamentais; eles são formados por prótons e nêutrons. Prótons e nêutrons, por sua vez, são formados por quarks. Os quarks e elétrons, até onde sabemos, não possuem estrutura interna e são considerados como elementares. Outras partículas, como os neutrinos, produzidos no Sol ou em reatores nucleares, ou os múons, produzidos pelos raios cósmicos que bombardeiam a Terra, também são partículas elementares. Essas partículas elementares, denominadas genericamente como léptons, formam a matéria conhecida. Elétrons, quarks, neutrinos e múons possuem um número quântico chamado spin cujo valor é 1/2 (em unidades da constante de Planck) e são chamadas de férmions.

Além dessas partículas elementares existem outras partículas que são responsáveis pelas forças de interação entre os férmions. A força eletromagnética que atua entre partículas que possuem carga elétrica, como a força de Coulomb entre os elétrons, é transmitida por uma partícula elementar chamada fóton. A força forte entre os quarks é transportada pelos glúons. Por outro lado, os neutrinos interagem apenas através da força fraca, transmitida pelas partículas W e Z. Essas partículas elementares que transmitem as forças fundamentais da Natureza possuem spin 1 (em unidades da constante de Planck) e são chamadas genericamente de bósons de calibre. Em geral, férmions são partículas com spin semi-inteiro, enquanto bósons são partículas com spin inteiro.

Para descrever como essas partículas interagem entre si e como formam prótons, nêutrons e outras partículas compostas, é necessário construir uma teoria que explique como os bósons que transmitem as forças fundamentais interagem entre si e também com os férmions que formam a matéria conhecida. Essa teoria é conhecida como o Modelo Padrão das Partículas Elementares  e foi construída à partir da década de 40 do século passado. Ela foi erigida em partes, primeiro explicando como a força eletromagnética atua, incluindo depois as forças fracas e fortes já na década de 70. Durante esse período, os diversos aceleradores de partículas que eram construídos foram essenciais para confirmar que o Modelo Padrão estava correto. As várias partículas previstas pelo Modelo Padrão, como o bóson Z e o bóson W, foram sendo gradativamente descobertas e apresentavam as propriedades previstas pelo Modelo Padrão, gerando vários prêmios Nobel à medida que as descobertas aconteciam. Faltava ser encontrada apenas uma partícula, o bóson de Higgs.

No Modelo Padrão assumimos que as partículas inicialmente não possuem massa. É claro que isso não corresponde a realidade já que os elétrons e quarks, por exemplo, possuem massa. Na década de 60 do século passado Peter Higgs e outro físicos encontraram uma maneira engenhosa de produzir massa assumindo a existência de uma nova partícula elementar, um bóson de spin zero, que passou a ser conhecido como o bóson de Higgs. Pelo fato de gerar massa para outras partículas o físico Leon Lederman chamou o bóson de Higgs de partícula de Deus num livro de divulgação científica. É claro que a comunidade científica não gostou dessa liberdade literária mas infelizmente o nome se popularizou.

Todas os resultados provindos dos aceleradores nas décadas seguinte eram consistentes com a existência do Higgs. Entretanto, a única maneira de provar sua existência é através da detecção direta de sua presença nos aceleradores. Como a massa do Higgs é muito alta isso requer que o acelerador produza colisões com energias também bastante altas. Foi precisamente isso o que aconteceu no LHC, o Grande Colisor de Hádrons, no CERN. Ele colide prótons com energia suficiente para gerar os bósons de Higgs. Foram necessários mais de 50 anos para que pudéssemos desenvolver a tecnologia necessária para construir o LHC e manipular a enorme quantidade de dados gerados em cada colisão, para finalmente descobrir se o bóson de Higgs, de fato, existe.

Agora é necessário descobrir se a partícula encontrada no CERN possui todas as propriedades previstas pelo Modelo Padrão. Acontece que já sabemos que o Modelo Padrão NÃO é a teoria final das partículas elementares. Os neutrinos do Modelo Padrão, por exemplo, não possuem massa, o que não está de acordo com os resultados experimentais que mostram que os neutrinos possuem massa. Como a massa do neutrino não pode ser gerada pelo Higgs é necessário estender o Modelo Padrão. Também sabemos que nem toda matéria existente no Universo pode ser descrita em termos dos férmions do Modelo Padrão. Existe uma grande quantidade de matéria escura no Universo detectada através de seus efeitos gravitacionais. Finalmente, a força gravitacional, uma das forças fundamentais da Natureza, não está incluída no Modelo Padrão. Tudo isso mostra que o Modelo Padrão não tem a palavra final sobre as partículas elementares e que é necessário ir adiante. O que esperamos é que o LHC produza bósons de Higgs suficientes para possamos estudar suas propriedades e verificar o quanto diferem das previsões do Modelo Padrão para então descobrir como o Modelo Padrão deve ser modificado. Uma ideia promissora é a supersimetria e extensões supersimétricas do modelo padrão tornaram-se bastante populares, Esse é o grande desafio agora.

CERN Anuncia a Descoberta do Higgs

Dois seminários apresentados hoje no auditório superlotado do CERN anunciaram a descoberta de uma partícula que possui as propriedades esperadas do Higgs. Um dos experimentos, o ATLAS, encontrou uma nova partícula com massa 126.5 GeV enquanto o outro experimento, o CMS, descobriu uma partícula de massa 125.3 GeV. Alguns decaimentos não estão de acordo com as previsões do modelo padrão das partículas elementares e mostram que uma é necessário estender o modelo padrão. Seria um indício de supersimetria? Ainda é cedo para saber. De qualquer forma, trata-se de uma descoberta incrível. A necessidade do Higgs como um meio de gerar massa para determinadas partículas apareceu  na década  de 60 do século passado. Foram necessários mais de 50 anos para que os recursos tecnológicos fossem desenvolvidos e permitissem investigar a existência de tal partícula.

Além disso, há outro aspecto extremamente importante que deve ser destacado. Trata-se da primeira partícula fundamental de spin zero  a ser descoberta. As outras partículas fundamentais como o fóton, o W e  o Z possuem spin um, enquanto os quarks e léptons (entre eles, o elétron) possuem spin meio. Sempre houve muita especulação sobre a existência de partículas fundamentais de spin zero e muitos modelos foram construídos assumindo que elas não existem. A Natureza nos diz que elas estão por aí.

O CERN está de parabéns pela descoberta. Mais informações podem ser encontradas aqui.

Descoberta do Higgs?

O CERN anunciou que apresentará novos dados sobre o Higgs no seminário “Update on the search for the Higgs Boson”.  no dia 4 de julho. O seminário vai acontecer um pouco antes de uma das conferências mais importantes da área, o ICHEP, que será realizada em Melbourne, e onde o CMS e ATLAS irão apresentar os dados mais recentes sobre o Higgs. Em Dezembro de 2011 os dados acumulados pelos dois experimentos indicavam um excesso de eventos compatível com a existência de um Higgs de massa 125 GeV. A estatística combinada dos dois experimentos indica que a probabilidade de que esse excesso de eventos seja devido ao acaso é de uma parte em cem mil. Com o aumento da energia do acelerador e com muitos mais eventos colhidos nestes últimos meses a estatística deve melhorar muito e espera-se que seja anunciada a descoberta do Higgs nesse seminário. O seminário será transmitido as 9 hs em Genebra, 4 hs da manhã no Brasil e será transmitido ao vivo. Mais informações aqui.

Trânsito de Vênus

Hoje vai ocorrer um evento raro nos céus: Vênus irá passar pela frente da face do Sol. Infelizmente será noite no Brasil e não poderemos assistir ao trânsito. Em geral ocorrem dois trânsitos de Vênus por século enquanto que Mercúrio passa pelo Sol cerca de 13 vezes por século. Como o último trânsito de Vênus ocorreu em 2006 teremos que esperar pelo próximo século para vê-lo novamente.  Este trânsito será certamente um dos mais bem documentados de toda história e poderá ser visto ao vivo no site na NASA.

Trânsito de Vênus 2012

Desde a época em que Kepler descobriu as leis que regem o movimento dos planetas ao redor do Sol é possível prever com exatidão quando um trânsito vai acontecer. Em 1627 Kepler construiu uma tabela dos movimentos planetários e descobriu que em 1631 haveria um trânsito de Vênus e Mercúrio. Infelizmente ele morreu antes do trânsito mas outros astrônomos assistiram ao fenômeno na data antecipada por Kepler.

Edmond Halley, o mesmo que deu nome ao cometa, após presenciar um trânsito de Mercúrio em 1677 percebeu que poderia usar o tempo de trânsito dos planetas para determinar a distância da Terra ao Sol. Para isso seria necessário determinar o tempo de trânsito em pontos afastados da superfície terrestre já que o efeito de paralaxe forneceria visões diferentes em lugares diferentes. Como Vênus está mais próximo da Terra o efeito de paralaxe é maior para Vênus do que para Mercúrio. Halley iniciou então uma campanha vigorosa para a observação dos trânsitos de 1761 e 1769. Como era necessário a obervação em diferentes países fez uma campanha internacional e montou uma das primeiras colaborações internacionais que se tem história. Infelizmente os resultados não foram os esperados. Apesar das diversas expedições científicas enviadas à vários países havia um problema quando o disco de Vênus se aproximava da borda do Sol: o disco ficava deformado dificultando uma medida precisa do tempo de trânsito. Outras expedições foram organizadas para os trânsitos de 1874 e 1882 mas o problema persistia. Hoje sabe-se que essa distorção é devido à efeitos de turbulência da atmosfera terrestre. A distância até o Sol agora é medida através de radares fornecendo resultados extremamente acurados. O último trânsito de Vênus do século não tem muita importância do ponto de vista científico mas é uma boa oportunidade para lembrar como já foi útil. O espetáculo, porém, é sempre digno de ser presenciado.

Para mais fotos veja aqui.

Professores Brasileiros no CERN

CERN

Para a descoberta do Higgs veja aqui.

O CERN, o laboratório europeu onde está o LHC, o maior acelerador de partículas elementares do mundo, promove diversas atividades voltadas para a sociedade em geral. Em particular, promovem uma Escola de Física para professores do ensino médio, visando coloca-los em contacto com a área das partículas elementares, contando a história das grandes descobertas e da situação atual, e com visitas aos detectores e laboratórios. É uma experiência inesquecível visitar Genebra, a maior cidade próxima ao CERN, ver os campos de girassóis no final da primavera ao redor do laboratório, a imensidão da área onde está instalado o acelerador, o seu refeitório onde se escuta uma quantidade inumerável de línguas, mas sobretudo os laboratórios onde estão os equipamentos que comandam o acelerador e os detectores. Infelizmente não é possível visitar o próprio acelerador, instalado num túnel com mais de cem metros de profundidade, pois a quantidade de radiação é muito alta e perigosa. Passei pelo túnel há vários anos atrás quando ainda estava em construção. É espantoso!

O detector CMS

O Brasil participa da Escola do CERN desde 2009 através da Sociedade Brasileira de Física. No ano passado 20 professores do ensino médio tiveram a oportunidade de conhecer o CERN, aprender um pouco mais sobre partículas elementares e transmitir isso tudo a seus alunos. Neste ano a Escola vai acontecer de 26 à 31 de agosto e as inscrições já estão abertas. Mais informações podem ser encontradas aqui. Professores, aproveitem. É uma experiência única na sua vida!

A Volta da Matéria Escura do Sistema Solar

Em abril um time de pesquisadores da ESO (European Southern Observatory) anunciou, após analise do comportamento de centenas de estrela em nossa galáxia, que a quantidade de matéria escura existente é muito menor do que aquela esperada. Leia mais detalhes aqui. Na semana passada dois pesquisadores do Instituto de Estudos Avançados de Princeton apontaram sérios problemas nas suposições que o time da ESO utilizaram na análise dos dados.  Eles afirmam, por exemplo, que as estrelas em nossa vizinhança movem-se muito mais devagar do que a velocidade média assumida pela ESO uma vez que a velocidade da estrela depende de sua posição na galáxia. Mais detalhes podem ser encontrados aqui. O trabalho completo encontra-se aqui. Vamos aguardar a resposta do pessoal da ESO.

O Prêmio Nobel de Física de 2011

A teoria da relatividade geral, proposta por Einstein em 1915, pode ser usada para descrever a história do universo. Naquela época acreditava-se que o movimento relativo dos objetos celestes era pequeno de forma que uma boa aproximação seria assumir que o universo fosse estático. Entretanto, Einstein não consegue obter das equações da relatividade geral um universo estático. Ele então as modifica em 1917 introduzindo um novo termo chamado de constante cosmológica. Dessa forma, a teoria da relatividade geral modificada fornece soluções em que o universo é estático. A partir de 1922 A. Friedmann mostra de forma bastante geral que as equações da relatividade geral admitem universos em expansão ou em contração, mas não universos estáticos. Dois anos depois, em 1924, E. Hubble descobre que as nebulosas vistas pelos telescópios eram na verdades galáxias como a via Láctea, e que se encontram à distâncias enormes de nossa galáxia, mostrando a vastidão do universo visível. Ele tenta então determinar a velocidade dessas galáxias e descobre, em 1929, que as galáxias mais distantes estão se afastando de nós, e quanto mais distantes elas estão, maior é a velocidade de afastamento. Esse relação ficou conhecida como a Lei de Hubble. Ele havia descoberto, de fato, que o universo está em expansão! Isso criou um embaraço muito grande para Einstein. Afinal, a relatividade geral previa que o universo poderia estar em expansão mas ele a havia modificado para que gerasse um universo estático. Einstein então afirma que havia cometido o maior erro da vida ao modificar a teoria da relatividade original que estava de acordo com a descoberta da expansão do universo.

Uma Vela no Mundo Mágico em que Vivemos

Quando usamos um celular para conversar com alguém distante, ou quando compramos um medicamento para tratar uma doença e/ou procuramos uma benzedeira para curar o mal, ou quando usamos a internet para procurar um emprego e/ou  rezamos para um santo poderoso a fim de encontrar trabalho, o importante é atingir o objetivo, não importa de que maneira. Vivemos num mundo mágico em que o funcionamento de um celular é tão misterioso quanto as rezas de uma benzedeira. Afinal, se é possível falar com uma pessoa noutra cidade, porque não é possível curar doenças através de preces ou de pensamentos positivos? É claro que o celular nem sempre conecta na primeira tentativa, e atribuímos isso à baixa qualidade dos serviços da operadora, ou a uma tempestade recente. Nem sempre o remédio ou a benzedeira surtem efeito, e culpamos o médico por ter prescrito um medicamento inapropriado e por ter levado o doente poucas vezes à benzedeira. Se não conseguimos o emprego sonhado, é culpa da economia, e da falta de fé
no santo milagroso. Há sempre uma explicação aparentemente lógica, porém, quase sempre irracional. Para a grande maioria da população, inclusive aquela parcela que foi educada em boas escolas, não há distinção entre usar meios científicos ou usar meios místicos para compreender o que acontece a nós. Isto tudo reflete uma falha gravíssima do sistema educacional, a sua incapacidade de ministrar uma educação científica de qualidade, que mostre a distinção entre fatos naturais, que são estudados e compreendidos pela ciência, e crendices populares baseadas na superstição e na religião. E não apenas no Brasil, mas no mundo afora, primeiro mundo incluído.

Onde Está a Matéria Escura do Sistema Solar?

A matéria escura é constituída de partículas que não emitem e nem absorvem luz. Até agora só pôde ser detectada pelos seus efeitos gravitacionais. Ela constitui 23% do conteúdo de energia do Universo. Desde 2006, quando foi anunciada a descoberta da matéria escura , várias confirmações foram aparecendo ao longo dos anos.

Ela deve existir inclusive na nossa galáxia
e permear o espaço interplanetário do
sistema solar.Simulações mostram que a via Láctea está imersa numa nuvem de matéria escura indicada pelo halo azul na figura ao lado. Surpreendentemente, resultados divulgados pelo telescópio ESO no Chile, que mapeou o movimento de 400 estrelas até 13 000 anos-luz do Sol, encontram muito menos matéria escura do que a predita, indicando que não há uma quantidade significativa de matéria escura em nossa vizinhança. A massa detectada é compatível com a quantidade de estrelas, gás e poeira na região ao redor do Sol. O que está acontecendo? Isso talvez explique porque até agora não houve detecção direta da matéria escura nos laboratórios. Veja o anúncio dos resultados no Phys Org ou a versão em espanhol .

Neutrinos e a Relatividade Restrita

O experimento italiano OPERA foi construído com a finalidade de se detectar a transformação de neutrinos do múon para neutrinos do tau. Essa oscilação de neutrinos de um tipo para outro é outra manifestação do fato de que os neutrinos possuem massa. Como o modelo padrão das partículas elementares assume que os neutrinos não possuem massa isto demonstra que o modelo padrão não é completo e necessita ser estendido. Os neutrinos do OPERA são produzidos no CERN, na Suíça, e detectados pelo OPERA na Itália, após viajarem vários quilômetros sob a superfície da Terra.

Em 2007, um outro experimento chamado MINOS, também construído para estudar a oscilação de neutrinos, determinou que a velocidade dos neutrinos que chegavam ao detector estava entre 0.999 976 c e 1.000 126 c, onde c é a velocidade da luz. O valor central está acima da velocidade da luz porém a incerteza experimental é muito grande. Isso chamou a atenção na época porém teve pouca repercussão na mídia. Havia um sentimento geral de que medidas mais precisas demonstrariam que os neutrinos viajariam com velocidade inferior à velocidade da luz, como requer a relatividade restrita. Novos resultados desse experimento são esperados para 2012.