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A vida do elétron está na casa dos 66000 Yotta anos (6.6×10^28 anos) – Physicsworld – Laboratório Borexino Itália

Johnston-borexino

O detector Borexino compreende 300 toneladas de um líquido orgânico que é focalizado por 2212 fotomultiplicadores. (Cortesia: Borexino Collaboration).

A melhor medida conseguida da vida do elétron sugere que uma partícula existente hoje provavelmente ainda estará presente nos próximos 66.000 yotta-anos (6.6 × 10^28 anos), que é cerca de cinco quintilhões (10^18*U) de vezes a idade atual do universo. Essa é a conclusão de físicos que trabalham no experimento Borexino na Itália, que procuram evidências se o elétron decai para um fóton e um neutrino; um processo que viole a conservação da carga elétrica e aponte para uma física ainda não descoberta para fora do Modelo Padrão. O elétron é o transportador menos massivo de carga elétrica negativa conhecida pelos físicos. Se fosse decaído, a conservação de energia significaria que o processo envolveria a produção de partículas de baixa massa, como os neutrinos. Entretanto, todas as partículas com massas inferiores ao elétron não têm carga elétrica e, portanto, a carga do elétron deve “desaparecer” durante qualquer processo de decaimento hipotético. Isso viola a “conservação de carga“, que é um princípio integrante do Modelo Padrão da Física de Partículas. Como resultado, o elétron é considerado uma partícula fundamental que nunca se deteriora. No entanto, o Modelo Padrão não explica adequadamente todos os aspectos da física, e, portanto, a descoberta de decomposição eletrônica pode ajudar os físicos a desenvolver um modelo novo e melhorado da natureza. Esta última busca por decomposição eletrônica foi realizada usando o detector Borexino, que é projetado principalmente para estudar neutrinos.

Borexino-descrição
Layout do detector Borexino e localização aproximada das fontes neutrinas e anti-neutrinas nas três fases: Fase A com uma fonte de neutrino 5151Cr em um poço pequeno logo abaixo do centro do detector; Fase B com uma fonte anti-neutrina 144144Ce-144144Pr situada logo abaixo da esfera inoxidável e dentro do tanque de água; Finalmente, Fase C, com uma fonte anti-neutrina 144144Ce-144144Pr localizada dentro do volume do cintilador.

Localizado no fundo de uma montanha no Laboratório Nacional Gran Sasso  para protegê-lo dos raios cósmicos e compreende 300 toneladas de um líquido orgânico que é focalizado por 2212 fotomultiplicadores. Chamados de caçadores de fótons, a equipe do Borexino se concentrou em um processo de decaimento hipotético específico no qual um elétron no líquido orgânico decai para um neutrino de elétrons e um fóton com energia de 256 keV (256000 eV (eletronvolts). Este fóton continua a interagir com elétrons no líquido para produzir um flash de luz distinto que é detectado pelos fotomultiplicadores. Os físicos verificaram todos os sinais fotomultiplicadores registrados de janeiro de 2012 a maio de 2013, procurando assinaturas de um fóton de 256 keV. Para fazer isso, eles primeiro tiveram que subtrair os sinais de uma série de processos não relacionados que ocorrem no detector e produzem quantidades similares de luz como um fóton de 256 keV. Estes incluem os decaimentos radioativos de vários isótopos de traço no detector, bem como a luz das colisões de neutrinos que o Borexino foi projetado para detectar. Depois de ter levado em consideração esses sinais de fundo, a equipe conseguiu afirmar que “não ocorreram decadências” de elétrons durante a corrida de 408 dias. O líquido orgânico do Borexino contém uma grande quantidade de elétrons (cerca de 10^32), e o fato de não ocorrer nenhuma decomposição de elétrons durante a pesquisa permitiu que a equipe estimasse um valor mínimo para a vida média do elétron. O tempo de vida mínimo estipulado foi de 6,6 × 10^28 anos, é mais de 100 vezes superior ao limite inferior anterior de 4,6 × 10^26 anos. Isso foi medido em 1998 pelo Borexino Counting Test Facility, que era um precursor da experiência atual. Canais invisíveis – Gianpaolo Bellini, é porta-voz da Borexino, disse à physicsworld, se o detector pudesse ser mais purificado para eliminar praticamente todas as radiações de fundo, a medida mínima de vida útil poderia ser aumentada para mais de 10^31 anos. Ele ressalta que o Borexino também poderia ser usado para procurar decadência no “canal invisível” pelo qual um elétron é convertido em três neutrinos, ou poderia mesmo procurar o “desaparecimento” de um elétron em dimensões extras. Victor Flambaum, da Universidade de Nova Gales do Sul, disse à physicsworld que as buscas pela violação de simetrias aparentes são muito importantes, porque mesmo uma pequena violação pode ter implicações profundas na nossa compreensão do universo. Flambaum, que não é membro da equipe do Borexino, ressalta que a descoberta experimental de que a simetria de paragem de carga (CP) é violada foi feita observando os decaimentos de kaons. A violação do CP desempenha um papel importante na nossa compreensão atual de por que há muito mais matéria do que antimatéria no universo. A pesquisa é descrita em Physical Review Letters. Sobre o autor: Hamish Johnston é editor de physicsworld.

Fonte: Physicsworld Wikipedia

Calculadora científica HP Prime – Completa (PC e Mac) com manual e tutorial em português

Inicio este primeiro poste de 2017 com um excelente Hacking (liberação, livre acesso) da calculadora HP Prime, sucessora da HP50G. A HP fez um excelente trabalho na conjugação de recursos e simplificação desta que é a melhor calculadora do momento voltada para uso em praticamente todas as áreas que exijam cálculos complexos.

Fazer o download dos programas para PC ou Mac e Manual em português

Clique em cada uma das imagens da calculadora abaixo, correspondendo ao Download direto dos servidores da HP (após baixar execute os arquivos e siga os passos da instalação – as fontes dos programas são confiáveis), o terceiro ícone é o arquivo PDF do manual em português. A interface da calculadora é igual à calculadora física. Caso deseje usar essa calculadora de forma portátil, considere adquirir o emulador para sistemas Android e IOs Apple, nas respectivas lojas, caso seja para uso profissional vale a pena adquirir essas versões.

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HP Prime PC

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HP Prime Mac

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Manual BR

Tutorial para iniciar o uso da calculadora após baixar e instalar

A playlist apresenta 6 tutoriais que ensinam usar as principais funções da calculadora.

Créditos tutorial: Integra Engenharia

Créditos Calculadora: HP

Os Segredos da Física Quântica (Documentário)

O professor de física Jim Al-Khalili investiga a teoria científica mais precisa e ainda desconcertante de todos os tempos, a física quântica.

Obs: clique em CC para ativar a legenda em português!

Créditos: Revolução Científica

Reconexão Magnética – Que vá tudo pro infinito!

A reconexão magnética parece ser a forma favorita do Universo para fazer as coisas explodirem. Ela ocorre em qualquer lugar onde campos magnéticos permeiam o espaço. No Sol, a reconexão magnética cria erupções com potências equivalentes a 1 bilhão de bombas atômicas. Na atmosfera da Terra, ela alimenta as tempestades magnéticas, e as auroras polares. Nos laboratórios – causa grandes problemas nos reatores à fusão…

Questões Cosmológicas

“O universo que nossa razão concebe é um universo que ultrapassa,  infinitamente, os limites da experiência humana.” (Henri Bergson)

Durante a reconexão, as linhas dos campos magnéticos no plasma solar se separam, como que ricocheteiam, e se reconectam violentamente, liberando a energia magnética na forma de energia cinética e calor.[Imagem: NASA] Durante a reconexão, as linhas dos campos magnéticos no plasma solar se separam, como que ricocheteiam, e se reconectam violentamente, liberando a energia magnética na forma de energia cinética e calor.[Imagem: NASA] Você já deve ter ouvido falar muitas vezes sobre as  tempestades e erupções solares, e  as  ameaças  que elas representam para satélites de comunicação, e infraestrutura elétrica. Esses impactos acontecem em decorrência de um fenômeno chamado ‘reconexão magnética’, estudado por uma área conhecida como ‘astrofísica de plasmas’

Durante  a  ‘reconexão’,  as  linhas  dos campos magnéticos no plasma solar se separam, como que ricocheteiam,  e  se reconectam violentamente, liberando a energia magnética na forma de energia cinética e calor. Em outras palavras, os campos magnéticos transformam-se em ‘canhões’ que disparam partículas altamente energéticas para o…

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O lado escuro da cosmologia

Os componentes do nosso Universo. A energia escura compreende 69% da densidade de massa do universo, a matéria escura é composta por 25% e, a matéria atômica "comum" torna-se 5%. Três tipos de neutrinos, no mínimo, 0,1%, a radiação cósmica de fundo torna-se 0,01%, e os buracos negros compreendem pelo menos 0,005%. Crédito: Science/AAAS

Os componentes do nosso Universo. A energia escura compreende 69% da densidade de massa do universo, a matéria escura é composta por 25% e, a matéria atômica “comum” torna-se 5%. Três tipos de neutrinos, no mínimo, 0,1%, a radiação cósmica de fundo torna-se 0,01%, e os buracos negros compreendem pelo menos 0,005%. Crédito: Science/AAAS

É uma bela teoria: o modelo padrão da cosmologia descreve o universo usando apenas seis parâmetros. Mas também é estranho. O modelo prevê que a matéria escura e energia escura – duas entidades misteriosas – que nunca foram detectadas compõem 95% do universo, deixando apenas 5% composto por matéria comum, tão essencial para a nossa existência.

Em um artigo da revista Science no início do mês de março, o astrofísico de Princeton David Spergel analisa como os cosmólogos tiveram certeza de que estamos rodeados de matéria e energia que não podemos ver.

As observações de galáxias, supernovas, e a temperatura do universo, entre outras coisas, levaram os pesquisadores a concluir que o universo é mais uniforme e plano, mas está em expansão devido a um fenômeno intrigante chamada energia escura. A taxa de expansão aumenta ao longo do tempo, contrariando a força de atração da gravidade. Esta última observação, diz Spergel, implica que se você jogar uma bola para cima vai vê-la começar acelerar para longe de você.

Uma série de experimentos para detectar a matéria escura e energia escura estão em andamento, e alguns pesquisadores já afirmaram ter encontrado partículas de matéria escura, embora os resultados sejam controversos. Novas descobertas esperadas nos próximos anos a partir do LHC – Large Hadron Collider (grande colisor de hádrons), o mais poderoso acelerador de partículas do mundo, poderia fornecer evidências para uma teoria proposta, a supersimetria, que poderiam explicar as partículas escuras.

Mas explicar a energia escura, e por que o universo está se acelerando, é um problema mais difícil. Durante a próxima década, potentes telescópios ficarão online para mapear a estrutura do universo e detectar a distribuição da matéria ao longo dos últimos 10 bilhões de anos, oferecendo novos insights sobre a fonte de aceleração cósmica.

No entanto, observações sozinhas provavelmente não serão suficientes, de acordo com Spergel. A plena compreensão exigirá novas ideias em física, talvez até uma nova teoria da gravidade, possivelmente incluindo dimensões extras, Spergel escreve. “Nós provavelmente vamos precisar de uma nova ideia tão profunda como a relatividade geral para explicar esses fenômenos.”

Quando isso acontecer, a nossa compreensão do lado escuro da cosmologia deixará de acelerar para longe de nós.

Segue abaixo uma animação de como o LHC trabalha

Fonte: Phys.org

Teoria Quântica (A Saga do Prêmio Nobel)

O século XX foi o século das maiores descobertas e crescimento exponencial do progresso humano. Hoje, início do século XXI, estamos colhendo os frutos deste século que foi extraordinário e estabeleceu as bases para a compreensão da vida e do universo.

Este documentário é um resumo de como a mecânica quântica e a descoberta do átomo foram cruciais para a expansão da ciência, mostra também que o século passado superou toda a história da humanidade em matéria de evolução. Muitos dizem que o século XX projetou o fazer humano para um milênio à frente.

Créditos: Biologia

O universo a partir do nada (A Universe From Nothing) – Lawrence Krauss

Michael Shermer

Por que existe algo em vez de nada? Essa é uma daquelas questões profundas difíceis de responder. Ao longo de milênios, os humanos simplesmente disseram “Foi Deus quem fez”: um criador precedeu o Universo e o criou a partir do nada. Mas isso levanta a pergunta de quem criou Deus – e se Deus não precisar de um criador, a lógica dita que o Universo também não precisa. A ciência lida com causas naturais (não sobrenaturais) e por isso permite várias maneiras de explorar de onde é que o “algo” veio.

Universos múltiplos

Há muitas hipóteses de multiversos que nos mostram como o Universo poderia ter nascido a partir de outro. Nosso Universo pode ser, por exemplo, apenas um entre vários universos-bolha com diferentes leis naturais, que produziriam estrelas, com algumas delas colapsando em buracos negros e tendo peculiaridades que dariam origem a novos universos – de maneira similar à singularidade que os físicos acreditam ter dado origem ao Big Bang.

Teoria-M

No livro The Grand Design (O grande projeto), escrito em 2010 com Leonard Mlodinow, Stephen Hawking elege a “Teoria-M” (uma extensão da teoria de cordas que inclui 11 dimensões) como “a única candidata à teoria completa do universo. Se for finita – e isso ainda terá que ser provado – será o modelo de um universo que cria a si mesmo”.

Origem a partir da espuma quântica

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Clique na imagem para download em Epub! (divulgação).

O “nada” do vácuo espacial na verdade é feito de turbulências espaço-temporais subatômicas em distâncias extremamente pequenas, mensuráveis na escala de Planck – a distância na qual a estrutura do espaço-tempo é dominada pela gravidade quântica. Nessa escala, o princípio da incerteza de Heisenberg permite que a energia decaia brevemente em partículas e antipartículas, produzindo “algo” a partir do “nada”. O nada é instável. Em seu novo livro, A Universe from Nothing, o cosmólogo Laurence M. Kraus tenta ligar a física quântica à teoria da relatividade geral de Einstein para explicar a origem de um Universo dessa maneira: “Na gravidade quântica, os universos podem aparecer espontaneamente, e de fato sempre o farão. Esses universos não precisam estar vazios, mas podem conter matéria e radiação desde que sua energia total, incluindo a energia negativa associada à gravidade (contrabalanceando a energia positiva da matéria), seja zero”. Além disso, “para universos fechados que podem ser criados a partir desses mecanismos para durar mais do que intervalos infinitesimais de tempo, algo como a inflação se faz necessário”. As observações mostram que o Universo é de fato plano (há matéria suficiente para desacelerar sua expansão, mas não detê-la), tem energia total zero e passou por uma rápida inflação, ou expansão, logo após o Big Bang, como descrito pela cosmologia inflacionária. “A gravidade quântica não apenas parece permitir que universos sejam criados a partir do nada – ou seja, da ausência de espaço e tempo –, ela pode precisar que seja assim. O ‘nada’ – nesse caso a ausência de espaço, de tempo, de tudo! – é instável”.

As outras hipóteses também são testáveis. A ideia de que novos universos possam surgir de buracos negros em colapso pode ser esclarecida a partir de conhecimentos adicionais sobre as propriedades de buracos negros, que estão sendo estudadas. Outros universos-bolha podem ser detectados nas sutis variações de temperatura da radiação cósmica de fundo deixada pelo Big Bang de nosso Universo. A Sonda Anisotrópica de Micro-ondas Wilkinson (WMAP, em inglês) está coletando dados sobre essa radiação. Além disso, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO, em inglês) foi projetado para detectar ondas gravitacionais excepcionalmente fracas. Se existem outros universos, talvez rugas em ondas gravitacionais indiquem sua presença. Talvez a gravidade seja uma força relativamente tão fraca (se comparada ao eletromagnetismo e às forças nucleares) porque parte dela “vaza” para outros universos. Mesmo que Deus (segundo os teólogos) seja visto como o criador das leis da Natureza que fizeram o Universo (ou multiverso) surgir a partir do nada – se essas leis forem determinísticas –, então Deus não teve escolha na criação do Universo, e por isso não foi necessário. De qualquer forma, por que deveríamos nos voltar para o sobrenatural quando nossa compreensão do natural ainda está em seus estágios iniciais? Seríamos sábios ao seguir esse princípio cético: antes de dizer que algo não é deste mundo, certifique-se de que não seja deste mundo.

Créditos: Scientific American Brasil

Fonte: Kikass.to