quinta-feira, 18 de julho de 2019

O estranho objeto encontrado pela Nasa próximo a um buraco negro

Ilustração de buraco negro
Direito de imagemGETTY IMAGES
Image captionIdentificação de disco tão próximo de um buraco negro é oportunidade única de testar as teorias da relatividade, diz Nasa

Não bastava os buracos negros serem misteriosos por si só. O telescópio Hubble da Nasa, agência espacial americana, identificou a presença inesperada de um disco de matéria girando intensamente ao redor de um deles.
O buraco negro em questão está localizado no centro da galáxia NGC 3147, a 130 milhões de anos-luz de distância da Terra.
Segundo a Nasa, a identificação de um disco tão próximo de um buraco negro é uma oportunidade única de testar as teorias da relatividade do físico alemão Albert Einstein.
Mas por que este objeto é tão enigmático?

Buraco negro 'faminto'

Basicamente, de acordo com as teorias astronômicas atuais, esse disco de matéria - conhecido como disco de acreção - não deveria estar lá.
Pelo menos, não tão perto de um buraco negro "faminto", como o que está presente nesta galáxia.
Os buracos negros encontrados em certos tipos de galáxias, como a NGC 3147, são considerados "famintos" porque não há matéria capturada gravitacionalmente suficiente para alimentá-los com regularidade.

Imagem da galáxia NGC 3147 captada pelo telescópio HubbleDireito de imagemNASA
Image captionImagem da galáxia NGC 3147 captada pelo telescópio Hubble

Este tipo de buraco negro não costuma formar discos de matéria.
É "muito desconcertante", portanto, observar a presença de um disco ao redor de um buraco negro "faminto" - nos mesmos moldes dos discos de tamanho maior encontrados em galáxias extremamente ativas.
"Não esperávamos que poderia existir", afirmou Stefano Bianchi, autor do estudo. "É o mesmo tipo de disco encontrado em objetos que são mil ou até 100 mil vezes mais luminosos."
Os astrônomos escolheram inicialmente esta galáxia para validar modelos de galáxias ativas de baixa luminosidade, aquelas que possuem buracos negros famintos.

Como eles se formam?

Esses modelos preveem que um disco de acreção se forma quando grandes quantidades de gás são capturadas pela intensa força gravitacional de um buraco negro.
Esta matéria emite muita luz.
Uma vez que é introduzida menos matéria no disco, ele se torna mais fraco e muda de estrutura.
"As previsões de modelos atuais para a dinâmica de gases em galáxias ativas fracas falharam claramente", explicou Bianchi.
O disco está tão profundamente integrado ao intenso campo gravitacional do buraco negro que a luz proveniente do gás do disco é modificada, de acordo com as teorias da relatividade de Einstein, o que oferece aos astrônomos uma visão única dos processos dinâmicos próximos a um buraco negro.
"Esta é uma visão intrigante de um disco muito próximo a um buraco negro, tão próximo que as velocidades e a intensidade da força gravitacional afetam a aparência dos fótons de luz", afirmou Bianchi.
"Nunca vimos os efeitos da relatividade geral e da relatividade especial na luz visível com tanta clareza antes", acrescentou Marco Chiaberge, que também participou do estudo.
A equipe espera que, com o auxílio do telescópio Hubble, consiga encontrar no futuro discos de matéria ao redor de buracos negros famintos em galáxias ativas semelhantes.
Fonte: BBC, News Brasil

Apollo 11: A célebre sala de controle da missão que levou o homem à Lua pela primeira vez

Sala de controle da Nasa
Direito de imagemNASA
Image captionA sala de controle, que teve seus dias de glória durante a corrida espacial, supervisionou mais de 40 missões espaciais, inclusive a Apollo 11, quando o homem pisou na Lua pela primeira vez
Alguns dos momentos mais dramáticos da história humana moderna, como o primeiro pouso em solo lunar, o resgate da Apollo 13 e o acidente do ônibus espacial Challenger, foram supervisionados numa sala de controle da Nasa, a agência especial americana, localizada no terceiro andar do Centro Espacial Johnson, em Houston, nos EUA.
Para comemorar nesta sexta-feira (20) os 50 anos da missão Apollo 11, quando pela primeira vez o homem pisou na Lua, a Nasa reformou esse local histórico, que acompanhou 43 incursões no espaço por um quarto de século - da Gemini 4 em 1965, que marcou a primeira caminhada espacial americana até os primeiros lançamentos de ônibus espaciais.
"O lugar era feito para isso, era mais ou menos como colocar uma luva feita sob medida", diz Gerry Griffin, diretor de voo das missões Apollo.
"Quando volto lá agora, parece mais como uma catedral - um lugar quase de reverência."

A reforma

A BBC Future visitou a sala antes de a reforma ser concluída, em 28 de junho deste ano. Ao passar pela porta de entrada, ficava claro que essa "catedral" já havia vivido dias melhores. Embora a sala tenha sido preservada como monumento histórico nacional, sua condição se deteriorou desde que foi usada para operações pela última vez no início dos anos 1990.
Não é à toa que foi classificada recentemente como "ameaçada". Os emblemáticos consoles de controle estavam estragando e suas paredes estavam ficando desbotadas e gastas.
Agora, no aniversário de 50 anos da chegada do homem à Lua, o centro de controle da missão da Apollo está restaurado - parece novo e pronto para ser usado.
Sala de controle da Nasa em reformaDireito de imagemRICHARD HOLLINGHAM
Image captionA sala de controle da missão Apollo 11 estava completamente deteriorada até passar por uma reforma
Antes da reforma, os monitores estavam desligados, não havia revestimento no teto, as paredes estavam vazias e o carpete, manchado e esfarrapado. Adesivos de post-it numerados estavam colados nas superfícies onde antes havia objetos.
As cadeiras e alguns consoles haviam sido levados para restauração, enquanto outros estavam cobertos por películas protetoras de plástico.
No entanto, mesmo antes da reforma, havia algo de especial na sala.
"Você pode dizer que foi feita história aqui, você sente isso", disse, na ocasião, a agente de preservação histórica da Nasa, Sandra Tetley, que supervisionou o projeto de restauração.
"A ideia é que, quando você entre na sala de observação na parte de trás, volte no tempo. Vai parecer que os controladores de voo acabaram de deixar seus consoles", explica.
"Luzes piscando, relógios funcionando, projeções nos monitores, objetos nos consoles, como como manuais, café e pontas de cigarro nos cinzeiros."
Sala de controle da Nasa após reformaDireito de imagemKACEY CHERRY / AFP
Image captionA ideia da reforma foi garantir que visitantes voltassem no tempo, como se controladores tivessem acabado de deixar suas cadeiras, após coordenar uma missão especial

Cigarros e café

Em um ambiente marcado pelo estresse e alto risco das missões espaciais na década de 1960, o café e o cigarro tinham um papel importante.
"Todo mundo fumava, todo mundo tomava café", diz Gerry Griffin, diretor de voo das missões Apollo.
"Você podia ver a fumaça na sala - e o cheiro era horrível, mas nós não percebíamos porque passávamos o dia todo lá."
Preservar um pouco dessa atmosfera foi um dos objetivos da restauração.
Sandra TetleyDireito de imagemRICHARD HOLLINGHAM
Image captionSandra Tetley supervisionou a restauração, que ficou pronta a tempo do aniversário de 50 anos da chegada do homem à Lua
"O teto original era branco, mas ao longo dos anos o alcatrão do cigarro fez ficar amarelado", diz Tetley.
"Deixamos todas essas marcas para que você ainda possa ver essa cor amarelada."
As paredes também foram restauradas de acordo com o padrão original.
"O plano inicial era não ter papel de parede, mas depois encontramos um fragmento do papel de parede original atrás de um extintor de incêndio."
Os restauradores foram atrás do fabricante, e este conseguiu encontrar um rolo do papel de parede original. Por isso, conseguimos recriá-lo."
O mesmo ocorreu com o carpete - fragmentos do original foram recuperados debaixo dos consoles.
Sala de controle da Nasa após reformaDireito de imagemKACEY CHERRY/AFP
Image captionOs restauradores quiseram garantir que tapetes e papel de parede seguissem fossem fiéis aos originais
Ao remover os consoles, os restauradores também encontraram um sistema de tubos pneumáticos, que era usado pelos controladores de missão para se comunicar com suas equipes de apoio espalhadas pelo complexo de Houston.
"Eles enviavam e recebiam mensagens (que chegavam dentro de caixas). Os controladores de voo diziam que uma das coisas mais interessantes nessa sala era ouvir esse barulho - shuum, shuum - dos tubos pneumáticos funcionando", diz Tetley.
Dentro dos tubos foram encontrados tanto cachorros-quentes quanto ratos.

'Batcaverna'

Os vídeos e os dados exibidos na sala eram projetados a partir de uma sala escondida e sem janelas, que ficava atrás das telas, conhecida como "Batcaverna".
Como parte da restauração, e da completa reformulação com aparelhos eletrônicos modernos, esses telões e os relógios localizados acima deles voltaram à ativa.
A sala de controle de simulação, à direita dos telões, também foi reconstruída. O espaço era usado para simular problemas que poderiam ocorrer durante as missões.
Sala de controle da NasaDireito de imagemNASA
Image captionFoi nesta sala em que os controladores de voo ajudaram a trazer os astronautas da Apollo 13 de volta em segurança
"A equipe de simulação nos mostrava uma possível falha para ver como lidaríamos com a situação", diz Griffin.
"Havia uma porta, que eles chamavam de porta de fuga do supervisor de simulação - porque o clima costumava ficar tenso entre os controladores de voo e os simuladores, que conseguiam escapar pela porta dos fundos."

'Crianças em uma loja de doces'

Até pouco tempo atrás, os visitantes podiam sentar nas cadeiras e brincar de ser diretor de voo.
Com a restauração, os consoles não estão mais ao alcance do público - as restrições ao acesso têm o intuito de ajudar a preservar a sala para a posteridade.
Sala de controle da Nasa após reformaDireito de imagemKACEY CHERRY / AFP
Image captionPara preservar a sala de controle, os visitantes só poderão ver o ambiente através do vidro de uma galeria aos fundos, como se estivessem assistindo ao vivo o controle de uma missão espacial
Agora, os visitantes podem ver a sala por meio do vidro da galeria nos fundos, como se estivessem assistindo ao vivo ao andamento de uma missão espacial.
As últimas pessoas que tiveram a honra de sentar nos consoles eram controladores originais da missão.
"Eles são como crianças em uma loja de doces", compara Tetley.
"Não tiram o sorriso do rosto, lembrando o que fizeram aqui - é muito emocionante para mim ver a satisfação deles com o que estamos fazendo."

Fonte: BBC, News Brasil 

Quasipartículas imortais renascem das próprias cinzas

Com informações da TUM - 02/07/2019
Quasipartículas imortais renascem das próprias cinzas
Fortes interações fazem com que as quasipartículas sejam autênticas fênix quânticas. 
[Imagem: K. Verresen/TUM]

Imortalidade na matéria
O ditado popular diz que nada dura para sempre. As leis da física parecem confirmar isso: em nosso planeta, todos os processos aumentam a entropia, ou seja, a desordem molecular. Por exemplo, um vidro quebrado nunca mais se recompõe.
Mas os ditados - e as teorias - também não parecem conseguir escapar desse destino inexorável.
Físicos da Universidade Técnica de Munique e do Instituto Max Planck para a Física de Sistemas Complexos, na Alemanha, descobriram que coisas que parecem inconcebíveis no mundo cotidiano são possíveis no nível microscópico, onde reina soberana a mecânica quântica.
"Até agora, a suposição era que as quasipartículas em sistemas quânticos interagentes decaem após um certo tempo. Agora sabemos que é exatamente o oposto: Interações fortes podem até mesmo parar completamente o decaimento," explica o professor Frank Pollmann.
Vibrações coletivas das redes atômicas dos cristais, os chamados fônons, são um exemplo dessas quasipartículas. E, ao "reviver", elas se mantêm indefinidamente, numa aparente "imortalidade".
Quasipartículas eternas
O conceito de quasipartículas foi cunhado pelo físico e ganhador do prêmio Nobel Lev Davidovich Landau. Ele usou a ideia para descrever estados coletivos de muitas partículas, ou melhor, suas interações devido a forças elétricas ou magnéticas. Devido a essas interações, várias partículas acabam se comportando como se fossem uma única - uma quasipartícula.
"Até agora, não se conhecia em detalhes quais processos influenciam o destino dessas quasipartículas em sistemas interativos," disse Pollmann. "Só agora contamos com métodos numéricos com os quais podemos calcular interações complexas, bem como computadores com desempenho elevado o suficiente para resolver essas equações."
Foram os resultados dessas simulações computadorizadas que surpreenderam: as quasipartículas não só podem sobreviver à destruição inexorável que espreita todas as coisas materiais, como parecem ser até mesmo capazes de renascer das próprias cinzas, como uma fênix, criando sua própria versão de "imortalidade".
"O resultado dessa elaborada simulação é o seguinte: As quasipartículas de fato decaem; no entanto, novas entidades de partículas idênticas emergem dos destroços. Se este decaimento ocorre muito rapidamente, uma reação inversa ocorrerá após um determinado tempo e os detritos convergirão novamente. Esse processo pode ocorrer de forma infinita, e uma oscilação sustentada entre decadência e renascimento emerge," explica o pesquisador Ruben Verresen, principal responsável pela descoberta.
Do ponto de vista físico, essa oscilação é uma onda que se transforma em matéria, o que é possível de acordo com a dualidade onda-partícula da mecânica quântica. Portanto, as quasipartículas imortais não transgridem a Segunda Lei da Termodinâmica - sua entropia permanece constante, a decadência é simplesmente interrompida.
Quasipartículas imortais renascem das próprias cinzas
O "renascimento" das partículas é possível porque a onda vira matéria, algo possível graças à conhecida dualidade partícula-onda. 
[Imagem: Verresen et al. - 10.1038/s41567-019-0535-3]
A verificação da realidade
Este resultado um tanto surpreendente explica fenômenos que eram desconcertantes até agora.
Medições feitas por físicos experimentais mostraram que o composto magnético Ba3CoSB2O9 é surpreendentemente estável. Agora se pode dizer que são as quasipartículas magnéticas, os magnons, as responsáveis por essa estabilidade. Outras quasipartículas, os rotons, asseguram que o hélio, que é um gás na superfície da Terra, se torne um superfluido no zero absoluto, podendo então fluir sem restrições.
"Nosso trabalho é puramente pesquisa básica," enfatiza o professor Pollmann.
No entanto, é perfeitamente possível que um dia esses resultados permitam aplicações práticas, por exemplo, a construção de memórias de dados duráveis para futuros computadores quânticos.
Bibliografia:

Artigo: Avoided quasiparticle decay from strong quantum interactions
Autores: Ruben Verresen, Roderich Moessner, Frank Pollmann
Revista: Nature Physics
DOI: 10.1038/s41567-019-0535-3
Fonte: Inovação Tecnológica 

sexta-feira, 12 de julho de 2019

NIÓBIO: SALVAÇÃO OU PROMESSA BRASILEIRA DO SÉCULO 21?



O nióbio foi descoberto, em 1801, pelo químico inglês Charles Hatchett (1765-1847). Ele investigava minerais no Museu Britânico, quando se interessou por um mineral de aparência escura com listras douradas, proveniente da colônia de Connecticut, nos Estados Unidos. Depois de procedimentos químicos, Hatchett concluiu que a amostra era formada por um novo elemento químico que chamou colúmbio (Cb), homenagem à origem norte-americana do mineral ‒à época, poetas ingleses se referiam aos EUA como Colúmbia.
Em 1809, outro químico inglês, William Hyde Wollaston(1776-1828), afirmou (erroneamente) que os elementos químicos colúmbio e tântalo eram um só. Esse equívoco só foi desfeito mais tarde pelo francês Jean-Charles de Marignac (1817-1894), provando que colúmbio e tântalo eram elementos diferentes.
Marignac concluiu ainda que colúmbio, nióbio e pelópio ‒ estes dois últimos anunciados, em 1844, como distintos, pelo químico alemão Heinrich Rose (1795-1864) ‒ eram o mesmo elemento químico.
Os dois nomes (colúmbio e nióbio) foram usados por anos. Apenas em 1951, a União Internacional de Química Pura e Aplicada tornou ‘nióbio’o nome oficial para designar o elemento químico de número atômico 41 ‒ ou seja, com 41 prótons em seu núcleo atômico ‒ da Tabela Periódica.

Ana Paula Marques, Guilherme Camelier Almeida, José C. Barros, Pamella Moreira Monte, Renan Oliveira Bastos, Robson de Souza Monteiro Tiago Lima da Silva
Instituto de Química,
Universidade Federal do Rio de Janeiro


Teletransporte dentro de um diamante simplifica esse fenômeno intrigante

Teletransporte dentro de um diamante simplifica esse fenômeno intrigante
A estrutura cristalina do diamante contém um centro de vacância de nitrogênio. Um isótopo de carbono (verde) é primeiro entrelaçado com um elétron (azul) na vacância, que então espera por um fóton (vermelho) para absorver, resultando na transferência do estado do fóton para o núcleo de carbono. 
[Imagem: Yokohama National University]

Teletransporte "simples"
Pesquisadores japoneses teletransportaram informações quânticas com segurança - dentro de um diamante.
teletransporte já se tornou uma tecnologia padrão no campo da computação quântica, movendo de um lugar para outro até mesmo operações lógicas inteiras, e não apenas dados.
"O teletransporte quântico permite a transferência de informações quânticas para um espaço de outra forma inacessível. Ele também permite a transferência de informações para uma memória quântica sem revelar e sem destruir a informação quântica armazenada," descreveu o professor Hideo Kosaka, da Universidade Nacional de Yokohama.
A demonstração da equipe japonesa tem implicações importantes para a tecnologia da informação quântica, é claro, mas é a "simplicidade" do experimento - o mecanismo quase direto de funcionamento - que chama a atenção, revelando muito sobre os segredos deste fenômeno ainda pouco compreendido.
Qubits de nitrogênio
O espaço inacessível ao qual o professor Kosaka se refere está no interior do diamante. Um diamante é feito de átomos de carbono interconectados de uma maneira característica, mas individualmente contidos. Cada átomo de carbono contém seis prótons e seis nêutrons em seu núcleo, cercados por seis elétrons em constante movimento. À medida que os átomos de carbono se ligam em um diamante, eles formam uma rede incrivelmente forte, ao contrário do modo como os mesmos átomos de carbono se ligam para formar o grafite.
Mas os diamantes podem ter defeitos. O mais famoso deles ocorre quando um átomo de nitrogênio ocupa uma de duas vagas adjacentes, onde deveria haver dois átomos de carbono, mas não há. Esse defeito é chamado de centro de cor, ou vacância de nitrogênio.
Cercado por átomos de carbono, a estrutura do núcleo do átomo de nitrogênio cria uma espécie de nanoímã. É esse nanomagneto que vem sendo explorado como qubit em uma das principais abordagens da computação quântica - ao lado dos qubits supercondutores, dos qubits moleculares, dos qubits iônicos e dos qubits no silício.
O que a equipe fez foi pegar o dado guardado em uma vacância de nitrogênio e transportá-lo dentro da mesma estrutura no interior do diamante. Isso é essencial para enfileirar os diversos qubits necessários para um computador quântico prático ou para transferir suas informações para o mundo externo.
Teletransporte dentro de um diamante simplifica esse fenômeno intrigante
Protocolo de um repetidor quântico unidirecional com um centro de cor em cada nó. Um fóton é emitido de um nó (esquerda), deixando um elétron entrelaçado com o fóton emitido. O sucesso do armazenamento de fótons no outro nó (direita) estabelece o entrelaçamento entre dois nós adjacentes.
[Imagem: 10.1038/s42005-019-0158-0]
Como funciona o teletransporte quântico
Para manipular um elétron e um isótopo de carbono na vacância, a equipe usou um fio de cerca de um quarto da largura de um fio de cabelo humano para aplicar micro-ondas e ondas de rádio, gerando um campo magnético oscilante ao redor do diamante. O feixe de micro-ondas foi ajustado para criar as condições ideais e controladas para a transferência da informação quântica, "imunizando" o sistema contra ruídos externos.
Usando as micro-ondas e as ondas de rádio, o spin do elétron foi forçado a se entrelaçar com o spin nuclear de carbono. O spin do elétron se perde sob um campo magnético criado pelo nanomagneto de nitrogênio, permitindo que ele se torne suscetível ao entrelaçamento quântico - ou emaranhamento.
Uma vez que as duas partes estão entrelaçadas, ou seja, suas características físicas estão tão interligadas que não podem ser descritas individualmente, um fóton que contém uma informação quântica é aplicado, e o elétron absorve o fóton, "lendo" a informação.
Como o elétron e o núcleo estão entrelaçados, assim que o dado do fóton é recebido pelo elétron, ele ativa instantaneamente o núcleo de carbono, demonstrando um teletransporte de informações no nível quântico.
Repetidor quântico
Parece um experimento simples, mas o sistema compõe um repetidor quântico, capaz de receber partes individuais de informações - os bits - e repassá-los de nó a nó de uma rede, que pode expandir-se por todos os qubits disponíveis a qualquer distância.
"Nosso objetivo final é construir repetidores quânticos escaláveis para comunicações quânticas de longa distância e computadores quânticos distribuídos para a computação quântica em grande escala e para metrologia," resumiu o professor Kosaka.
Bibliografia:

Artigo: Quantum teleportation-based state transfer of photon polarization into a carbon spin in diamond
Autores: Kazuya Tsurumoto, Ryota Kuroiwa, Hiroki Kano, Yuhei Sekiguchi, Hideo Kosaka
Revista: Nature Communications Physics
Vol.: 2, Article number: 74
DOI: 10.1038/s42005-019-0158-0
SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Teletransporte dentro de um diamante simplifica esse fenômeno intrigante. 12/07/2019. Online. Disponível em www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=teletransporte-dentro-diamante-simplifica-esse-fenomeno-intrigante. Capturado em 12/07/2019.