Energia negativa é possível: Mas você terá de pagá-la de volta

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/10/2019

É possível tirar energia do "nada" - do vácuo quântico -, mas você terá que "pagá-la" de volta.
[Imagem: TU Wien]

Energia negativa

Energia é uma quantidade que deve sempre ser positiva, certo?

Pelo menos é o que nossa intuição nos diz: Se cada partícula é removida de um determinado volume até não sobrar nada que possa transportar energia, então atingimos um limite, e não poderíamos mais extrair energia desse lugar.

Ou será que poderíamos? Não seria possível extrair energia mesmo do espaço vazio?

A física quântica tem-nos mostrado repetidas vezes coisas que contradizem nossa intuição - e isso é verdade também neste caso.

Sob certas condições, energias negativas são permitidas, pelo menos em um certo intervalo de espaço e tempo - lembre-se da criação de luz a partir do vácuo e do uso de lasers para criar matéria e antimatéria, por exemplo..

Economia da energia

Uma equipe de pesquisadores da Áustria, Bélgica e Índia investigou agora até que ponto continua sendo possível extrair essa "energia negativa".

Eles descobriram que, não importa quais teorias quânticas sejam consideradas, não importa quais simetrias sejam mantidas no Universo, sempre existem certos limites para pegar energia "emprestada". Localmente, a energia pode ser menor que zero, mas, da mesma forma que o dinheiro emprestado de um banco, essa energia deve ser "devolvida" no final.

"Na teoria da Relatividade Geral, tradicionalmente assumimos que a energia é maior que zero, em todos os momentos e em qualquer lugar do Universo," comentou o professor Daniel Grumiller, da Universidade de Tecnologia de Viena. "Isso tem uma consequência muito importante para a gravidade: a energia está ligada à massa através da fórmula E=mc2. Portanto, energia negativa também significa massa negativa. Massas positivas se atraem, mas com uma massa negativa, a gravidade pode repentinamente se tornar uma força repulsiva."

Há físicos tentando também criar matéria do "nada".
[Imagem: ELI]

A teoria quântica, no entanto, permite a energia negativa.

"De acordo com a física quântica, é possível pegar energia emprestada de um vácuo em um determinado local, tal como dinheiro de um banco," continua Grumiller. "Durante muito tempo, não discutimos o valor máximo desse tipo de crédito energético e as possíveis taxas de juros a serem pagas. Várias suposições sobre esse 'juro' (conhecido na literatura como 'juros quânticos') têm sido publicadas, mas nenhum resultado abrangente foi capaz de gerar um acordo [entre os físicos].

"Todas as considerações anteriores sempre se referiram às teorias quânticas que seguem as simetrias da Relatividade Especial. Mas agora fomos capazes de mostrar que essa conexão entre energia negativa e entrelaçamento quântico é um fenômeno muito mais geral. As condições de energia que claramente proíbem a extração de quantidades infinitas de energia do vácuo são válidas para teorias quânticas muito diferentes, independentemente de simetrias," acrescentou o pesquisador.

Lei da conservação de energia não pode ser enganada

Certamente, isso não tem a ver com pretensas máquinas que supostamente geram energia do nada, ainda que haja projetos sérios envolvendo a energia do vácuo que possam dar margem a tais comparações.

"O fato de a natureza permitir uma energia menor do que zero por um determinado período de tempo em um determinado local não significa que a lei de conservação de energia seja violada," enfatiza Grumiller. "Para permitir fluxos de energia negativos em um determinado local, é preciso compensar com fluxos de energia positivos nas imediações".

Mesmo que o assunto seja um pouco mais complicado do que se pensava anteriormente, a conclusão é que a energia não pode ser obtida do nada, mesmo que ela possa se tornar negativa. Os novos resultados obtidos agora impõem limites restritos à energia negativa, conectando-a com propriedades quintessenciais da mecânica quântica.

Bibliografia:

Artigo: Local Quantum Energy Conditions in Non-Lorentz-Invariant Quantum Field Theories
Autores: Daniel Grumiller, Pulastya Parekh, Max Riegler
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 123, 121602
DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.121602
Link: https://arxiv.org/abs/1907.06650

disponível em: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=energia-negativa-possivel-mas-voce-tera-paga-la-volta&id=010115191015#.XbnEqJpKjIU

Espectro de Corpo Negro

fonte: Phet

Física ao Vivo - Daniel A. T. Vanzella - O que significa E=mc²?

 Disponível em: http://www.sbfisica.org.br/v1/home/index.php/pt/fisica-ao-vivo/978-fisica-ao-vivo-daniel-a-t-vanzella-o-que-significa-e-mc

'Mercúrio retrógrado' é uma ilusão de ótica que não influencia vida na Terra, explicam cientistas

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Image captionMercúrio retrógrado é um fenômeno que ficou popularmente conhecido por meio da astrologia

Mercúrio retrógrado.

É um conceito que descreve um fenômeno astronômico, mas que se espalhou para a cultura popular por meio da astrologia e que se traduz para muitos como algo de ruim que pode acontecer.

• Obras de arte e logos no céu: como a humanidade está 'fabricando estrelas'
• A polêmica sobre o vulcão no Havaí que pode ser chave para encontrar vida extraterrestre

Mas o que é realmente Mercúrio retrógrado?

Em termos científicos, Mercúrio retrógrado é simplesmente uma ilusão de ótica que faz parecer que o planeta está retrocedendo, a partir da nossa perspectiva da Terra.

"Mercúrio retrógrado é uma definição científica real, que descreve o que acontece quando esse planeta parece estar se movendo para trás, da perspectiva da Terra", disse à BBC a astrofísica de Oxford Rebecca Smethurst.
Mas não é assim. É simplesmente uma ilusão de ótica que ocorre porque o observamos da Terra", disse Smethurst.

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Image captionO fenômeno do Mercúrio retrógrado é, na verdade, uma ilusão de ótica

No entanto, para o mundo da astrologia, a suposta reversão de Mercúrio está associada a períodos de instabilidade ou confusões.

Por isso alguns falam, por exemplo, da influência do Mercúrio retrógrado no Brexit, a saída do Reino Unido da União Europeia, prevista para 31 de outubro e de todo o caos que acompanha esse processo.
"É preciso deixar algo muito claro: nenhum movimento dos planetas influencia ou pode influenciar o que acontece na Terra. Não há estudos que demonstrem uma relação disso com o comportamento das pessoas", disse a astrofísica Rebecca Smethurst.

Mas como acontece esse fenômeno científico e qual é a suposta relação estabelecida pelos astrólogos?

Fórmula 1

De acordo com Smethurst e Rick Fienberg, da Sociedade Astronômica dos Estados Unidos, o fenômeno ótico ocorre porque Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol e leva apenas 88 dias para orbitar em torno da nossa estrela.

A Terra leva 365 dias para fazer essa mesma jornada.

"É como comparar um carro de Fórmula 1, que neste caso é Mercúrio, a um veículo mais lento que percorre um circuito mais distante, que neste exemplo seria a Terra", explicou Smethurst.

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Image captionMercúrio demora 88 dias para dar uma volta completa em torno do Sol, enquanto a Terra demora 365

"Mercúrio não só vai mais rápido, mas também percorre uma distância menor."

O especialista ainda ressalta que, de três a quatro vezes por ano, ocorre o efeito óptico descrito como Mercúrio retrógrado: a impressão é de que o corpo celeste está retrocedendo, se afastando.

Mas com um elemento adicional: as órbitas da Terra e de Mercúrio ao redor do Sol são totalmente diferentes.

"É como se Mercúrio desse uma volta em nós. Ele se aproxima e depois passa pela gente", disse o astrônomo Rick Fienberg ao The New York Times.

Smethurst e Fienberg dão o mesmo exemplo: é um efeito semelhante ao que acontece ao tentar ultrapassar um carro na estrada.

Por um momento, parece que o outro veículo ficou mais lento, mas ele simplesmente está mantendo a mesma velocidade.

Astrologia

Esse fenômeno — que também ocorre com outros planetas — tem sido associado na astrologia há muito tempo a eventos que ocorrem no dia a dia.

Os céticos apontam que, sendo um fenômeno que ocorre três ou quatro vezes por ano, é útil para os astrólogos culpá-lo quando as coisas não estão indo bem.

"A associação que ocorre é por reforço positivo, como acontece com o horóscopo: 'Hoje é possível que você perca as chaves se você nasceu em maio', diz uma previsão. E talvez você nunca tenha pensado nisso, mas começa a prestar atenção porque o horóscopo disse isso", explicou a astrofísica Rebecca Smethurst.

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Image captionMercúrio retrógrado é visto por astrólogos como uma época de mal-entendidos e confusões

"O mesmo vale para Mercúrio retrógrado", disse.

Como na astrologia Mercúrio é considerado o planeta da comunicação, quando ocorre o fenômeno de Mercúrio retrógrado são previstos mal-entendidos e confusões.

Segundo um estudo do Centro de Pesquisas Pew, 37% das mulheres e 20% dos homens nos Estados Unidos acreditam nos postulados da astrologia.

"Mas não há uma única evidência científica de que esses tipos de fenômenos tenham alguma influência sobre o que acontece na Terra... muito menos sobre o que acontecerá com o Brexit", concluiu Smethurst

Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/internacional-50006398

Veja os focos de incêndio na Amazônia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/08/2019

Comparação dos incêndios na Amazônia entre os anos de 2018 e 2019.
[Imagem: ESA]

Dia da Queimada

A ESA (Agência Espacial Europeia) divulgou dados coletados pela constelação de satélites Sentinel-3, revelando os focos de incêndio que assolam a Amazônia.

Os dados revelam que há quase quatro vezes mais incêndios neste ano, em comparação com o mesmo período do ano passado, embora neste século outros anos já tenham apresentado números maiores. Além do Brasil, que detém 60% da Floresta Amazônica, partes do Perú, Bolívia, Paraguai e Argentina foram também afetadas.

O Atlas dos Incêndios Mundiais do Sentinel-3 detectou quase 4.000 incêndios entre 1 e 24 de agosto de 2019, enquanto no ano passado houve uma média de 1.110 incêndios.

Plumas de fumaça espalharam-se pela região e ventos fortes levaram a fuligem até São Paulo - a mais de 2.500 km de distância - causando uma nuvem de escuridão sobre a cidade. De fato, a fumaça atingiu a costa Atlântica, vencendo a Serra do Mar.

Esta imagem mostra os incêndios florestais na fronteira entre Bolívia, Paraguai e Brasil.
[Imagem: ESA]

Toneladas de fumaça

O sistema europeu calcula que os incêndios liberaram 228 megatoneladas de dióxido de carbono na atmosfera, bem como grandes quantidades de monóxido de carbono.

Segundo a ESA, o Serviço de Cartografia de Emergência da constelação Copernicus foi ativado para ajudar a responder ao incêndio. O serviço utiliza observações por satélite para auxiliar as autoridades de proteção civil e, em casos de desastre, a comunidade humanitária internacional a ajudar a responder a emergências.

A gravidade dos incêndios atingiu os mais altos níveis políticos. Considerada uma crise internacional, as nações do G7, que se encontraram em França, ofereceram um financiamento emergencial de 20 milhões de euros para ajudar o Brasil e os seus países vizinhos a apagar os incêndios, segundo o presidente francês Emmanuel Macron.

SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Veja os focos de incêndio na Amazônia. 27/08/2019. Online. Disponível em www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=veja-focos-incendio-amazonia. Capturado em 30/09/2019.

Astrônomos detectam água e possível chuva em exoplaneta

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/09/2019

Representação artística do exoplaneta K2-18b.
[Imagem: Alex Boersma]

Água em exoplaneta

Astrônomos capturaram sinais de água, e potencialmente chuva, em um exoplaneta na zona habitável de sua estrela.

A superterra K2-18 b tem duas vezes o diâmetro da Terra, uma massa 10 vezes maior e está a 111 anos-luz de distância, na constelação do Leão. Esta é a primeira vez que se detecta água em uma superterra.

Já haviam sido detectados sinais de água em exoplanetas antes, mas a maioria gigantes gasosos, onde há pouca expectativa de encontrar qualquer tipo de vida similar à nossa.

Analisar a atmosfera de planetas menores é bem mais difícil. Duas equipes de astrônomos, do Canadá e do Reino Unido, precisaram analisar nove trânsitos do K2-18 b para verificar como a luz da estrela permeia a finíssima camada de atmosfera do exoplaneta.

Foi esta análise que revelou a existência de água, muita água.

Chuva em exoplaneta

Como a luz da estrela varia de cor conforme ela é filtrada pela atmosfera do planeta, os astrônomos concluíram que o efeito é resultado de vapor de água presente na atmosfera transformando-se em água em estado líquido - eles podem ter flagrado chuva de água ocorrendo no exoplaneta.

As equipes apresentaram três explicações possíveis para os dados, todas igualmente prováveis. No primeiro cenário, o planeta não tem nuvens e sua atmosfera tem entre 20% e 50% de água. No segundo e no terceiro cenários, que envolvem diferentes quantidades de nuvens e outras moléculas na atmosfera, a atmosfera do planeta contém entre 0,01% e 12,5% de água - o que torna a chuva uma possibilidade real.

Contudo, os astrônomos reconhecem que há poucas esperanças de que o K2-18 b seja um ambiente hospitaleiro para a vida como a conhecemos, devido à sua distância da estrela. E sua estrela é uma anã vermelha, o que significa que ele deve estar sujeita a uma chuva de radiação bem mais forte do que a que recebemos do Sol.

Em entrevista à revista Nature, a astrônoma Hannah Wakeford, da equipe do telescópio Hubble, lembra o caso de Vênus: É um planeta do tamanho da Terra, na zona habitável do nosso Sol e que já teve vapor de água na atmosfera - mas os raios do Sol arrancaram grande parte dessa água, deixando sua superfície estéril.

E, embora os dados atuais não sejam conclusivos, o mais provável é que o K2-18 b sequer tenha um núcleo rochoso, sendo principalmente gasoso, o que o tornaria mais parecido com Netuno do que com a Terra.

Bibliografia:

Artigo: Water vapour in the atmosphere of the habitable-zone eight-Earth-mass planet K2-18 b
Autores: Angelos Tsiaras, Ingo P. Waldmann, Giovanna Tinetti, Jonathan Tennyson, Sergey N. Yurchenko
Revista: Nature Astronomy
DOI: 10.1038/s41550-019-0878-9
Link: arxiv.org/abs/1909.04642

Artigo: Water Vapor on the Habitable-Zone Exoplanet K2-18b
Autores: Björn Benneke, Ian Wong, Caroline Piaulet, Heather A. Knutson, Ian J.M. Crossfield, Joshua Lothringer, Caroline V. Morley, Peter Gao, Thomas P. Greene, Courtney Dressing, Diana Dragomir, Andrew W. Howard, Peter R. McCullough, Eliza M.-R. Kempton, Jonathan J. Fortney, Jonathan Fraine
Revista: arXiv

SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Astrônomos detectam água e possível chuva em exoplaneta. 12/09/2019. Online. Disponível em www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=astronomos-detectam-agua-possivel-chuva-exoplaneta. Capturado em 25/09/2019.

Finalmente uma explicação para a eletricidade estática?

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/09/2019

O novo modelo explica a eletricidade estática pelas saliências em nanoescala dos materiais.
[Imagem: Mizzi et al. - 10.1103/PhysRevLett.123.116103]

Teoria da eletricidade estática

A maioria das pessoas já experimentou o efeito arrepiante dos cabelos ao esfregar um balão na cabeça, ou as sutis faíscas causadas ao arrastar os pés com meias pelo tapete.

Por isso, também a maioria se espanta ao saber que a eletricidade estática é um dos maiores mistérios da ciência até hoje - desde que Tales de Mileto observou o fenômeno por volta do ano 600 a.c.

Agora, um trio de físicos da Universidade Northwestern, nos EUA, desenvolveu um novo modelo que mostra que esfregar dois objetos produz eletricidade estática - ou triboeletricidade - pelo dobramento das saliências em escala molecular na superfície dos materiais.

Esse novo entendimento pode ter implicações importantes para as aplicações eletrostáticas já existentes, como colheita de energia por meio de nanogeradores, além de evitar perigos em potencial, como incêndios iniciados por faíscas de eletricidade estática.

Triboeletricidade e flexoeletricidade

Em nanoescala, todos os materiais têm superfícies rugosas, com inúmeras saliências minúsculas. Quando dois materiais entram em contato e se atritam, essas saliências se dobram e se deformam.

Christopher Mizzi e seus colegas constataram que essas deformações dão origem a tensões que, em última instância, acabam produzindo cargas estáticas. Esse fenômeno é chamado de "efeito flexoelétrico", que ocorre quando a separação de carga em um isolante surge de deformações, como flexões.

Os geradores que capturam eletricidade estática estão entre os principais elementos da chamada colheita de energia.
[Imagem: Zhu et al./Nano Letters]

Usando um modelo simples, a equipe mostrou que as tensões decorrentes das saliências dobradas durante a fricção são realmente grandes o suficiente para gerar eletricidade estática. Isso pode explicar uma série de observações experimentais, como por que as cargas são produzidas mesmo quando duas peças do mesmo material são esfregadas, e prevê cargas medidas experimentalmente com precisão notável.

"Nossa descoberta sugere que triboeletricidade, flexoeletricidade e atrito estão indissociavelmente ligados," disse o professor Laurence Marks. "Isso fornece muitas informações sobre como ajustar o desempenho triboelétrico para as aplicações atuais e a expansão da funcionalidade para novas tecnologias".

Agora é esperar que outras equipes validem o modelo teórico e confirmem que ele pode realmente explicar dados experimentais e prever comportamentos ainda não medidos. E explicar porque nem todos os materiais produzem eletricidade estática ao serem esfregados.

Bibliografia:

Artigo: Does Flexoelectricity Drive Triboelectricity?
Autores: Christopher A. Mizzi, Alex Y. W. Lin, Laurence D. Marks
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 123, 116103
DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.116103
Link: https://arxiv.org/abs/1904.10383

SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Finalmente uma explicação para a eletricidade estática?. 24/09/2019. Online. Disponível em www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=finalmente-explicacao-eletricidade-estatica. Capturado em 25/09/2019.