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

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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.

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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

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

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

Exploring Quantum Mechanics (explorando a mecânica quântica) – ePub

Download o livro no formato Epub clicando sobre a foto. {Divulgação)

Download o livro no formato Epub clicando sobre a foto. (Divulgação)

Uma série de revoluções tecnológicas seminais levou a uma nova geração de dispositivos eletrônicos miniaturizados para essas escalas minúsculas onde as estranhas leis da física quântica entram em jogo. Não há dúvida de que ao contrário de cientistas e engenheiros do passado, líderes de tecnologia do futuro contarão com a mecânica quântica em seu trabalho diário. Isso faz com que o ensino e a aprendizagem do assunto sejam de suma importância para o progresso. Dominar a física quântica é uma tarefa nada trivial e sua profunda compreensão só pode ser alcançada através do trabalho na resolução dos problemas da vida real. É notoriamente difícil avançar com novos problemas de mecânica quântica que seriam solucionáveis com um lápis e papel, e dentro de um período de tempo finito. Este livro notável apresenta alguns problemas originais, mais de 700 na mecânica quântica, juntamente com soluções detalhadas que cobrem cerca de 1000 páginas sobre todos os aspectos da ciência quântica.

Os problemas foram recolhidos ao longo de cerca de 60 anos, primeiro pelo autor, o falecido Prof. Victor Galitski, ao longo dos anos, novos problemas foram adicionados e o material polido pelo professor Boris Karnakov. Finalmente, o professor Victor Galitski Jr., ampliou o material com novos problemas particularmente relevantes para a ciência moderna.


Sobre os autores

Victor Galitski, (1924 – 1981), no decorrer de sua carreira de investigação ao longo de 30 anos em física teórica, coautor de 77 trabalhos em uma incrível variedade de campos que abrangem a física nuclear e a física da matéria condensada. Seus resultados famosos incluem a derivação do que hoje é chamado de equações Galitski – Feynman, a primeira teoria da supercondutividade não convencional, e no desenvolvimento de métodos de cálculos esquemáticos em física da matéria condensada. De 1961 até sua morte, em 1981, Victor Galitski, era o chefe do Departamento de Física Teórica no Moscou Instituto de Física e Engenharia. De 1972 a 1981, ele também foi o diretor do Departamento de Física Nuclear do Instituto Kurchatov de Energia Atômica, em Moscou.

Dr. Boris Karnakov é Professor Emérito do Moscou Instituto de Física e Engenharia. Seus interesses de pesquisa incluem a física nuclear, onde tem mais de 50 publicações.

Dr. Vladimir Kogan é um professor emérito do Moscou Instituto de Física e Engenharia. Seus interesses estão principalmente no ensino da física e mecânica quântica. Ele foi o coautor da primeira edição e de livros publicados com soluções em conjunto com Victor Galitski, em 1956.

Dr. Victor Galitski Jr., é neto do primeiro autor do livro. Seus interesses na pesquisa incluem vários aspectos da física da matéria condensada teóricas e átomos frios, com o foco em supercondutividade, fases topológicas da matéria, e transporte de spin. Galitski Jr., é atualmente Professor Associado de Física da Universidade de Maryland, College Park. Ele é membro do Joint Quantum Institute e membro do Centro de Nanophysics e Materiais Avançados.

Fonte: Internet

Física Moderna – Aulas de Mecânica Quântica e Teoria da Relatividade

Considero importante que compreendamos a Mecânica Quântica por meio do tratamento matemático adequado e esta é uma oportunidade para isso. Resolvi postar os vídeos aula sobre os principais temas abordados. É graças à Mecânica Quântica que hoje temos à nossa disposição dispositivos como Chips, telas Led e Oled, e principalmente os Computadores e Smartphones. A comunicação em tempo real pelo mundo a fora também é possível em razão de dominarmos os cálculos e equações de Fourier que tratam a transmissão de informações por meio das ondas eletromagnéticas.

A Teoria da Relatividade de Einstein é importante principalmente para a compreensão de nosso universo.

As aulas são ministradas pelo professor Jorge já Martins da Universidade Federal Fluminense.

Hipótese Atômica Introdução

Comportamento Ondulatório da Matéria

A Unidade de Massa Atômica

Conversão massa-energia

O Átomo de Rutherford

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Garrett Lisi – Sobre sua teoria do todo

O físico e surfista Garrett Lisi apresenta um controverso novo modelo do universo que — talvez — responda a todas as grandes questões. Mesmo que não, é o mais belo modelo octodimensional de partículas e forças elementares que você já viu.

Para ver a legenda em português: clique ao lado do botão play e escolha o idioma “Portuguese (Brazil)”.

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