sexta-feira, 6 de dezembro de 2019

Aumentam indícios de uma quinta força no Universo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/11/2019
Aumentam indícios de uma quinta força no Universo
Elétrons e pósitrons inevitavelmente aniquilam-se um ao outro, gerando uma emissão de raios gama - menos em átomos de positrônio, híbridos de matéria e antimatéria.
[Imagem: CERN]

Forças da natureza
Em 2016, uma equipe de físicos da Hungria encontrou indícios fortes da existência de uma quinta força fundamental da natureza.
Essa quinta força viria se juntar às quatro forças fundamentais reconhecidas atualmente pela física: eletromagnetismo, gravidade, força nuclear fraca e força nuclear forte.
Agora, eles encontraram novos indícios, reforçando sua conclusão anterior, ao estudar o comportamento de um átomo de hélio e como ele emite luz conforme decai.
Bóson protofóbico
Ao receber um pulso de luz, um elétron em um átomo captura essa energia, saltando da órbita que ocupava para uma órbita mais externa, mais distante do núcleo.
Se o pulso de luz for forte o suficiente, um elétron pode produzir um pósitron - uma versão de antimatéria do elétron -, que então se afastam um do outro em um ângulo previsível, antes de se aniquilarem, ao se encontrarem com suas respectivas antipartículas.
Com base na lei de conservação de energia, à medida que a energia da luz que produz as duas partículas aumenta, o ângulo com que elas saem do átomo deve diminuir.
Em 2016, a equipe verificou que o átomo de berílio-8 produz pósitrons e elétrons que se afastam a um ângulo de 140 graus, muito maior do que o previsto pela teoria. A equipe atribuiu o fenômeno a uma partícula que eles batizaram de X17, uma vez que ela teria uma massa de cerca de 17 megaeletronvolts (MeV), aproximadamente 33 vezes mais do que a massa de um elétron.
O nome completo de batismo da partícula é "bóson X protofóbico", porque ela seria repelida pelos prótons, ou núcleos atômicos.
Aumentam indícios de uma quinta força no Universo
Partícula X17
Em seu novo experimento, realizado agora, eles constataram que pósitrons e elétrons emitidos quando um átomo de hélio-4 é energizado saem chispando a um ângulo de 115 graus, ainda maior do que o previsto pela teoria.
Attila Krasznahorkay e seus colegas do Instituto de Pesquisas Nucleares Atomki atribuem esse efeito inesperado à hipotética partícula X17, uma vez que, também no caso do hélio, sua energia se situa na casa dos 17 MeV.
Com uma vida breve, decaindo em 10-14 segundo, essa partícula seria portadora de uma força que explica o distanciamento observado entre os elétrons e os pósitrons.
A equipe acredita que, se confirmada, a existência da nova partícula e sua força podem também estabelecer um elo entre a matéria que vemos e a matéria que não vemos, conhecida como matéria escura.
De fato, vários experimentos em busca das partículas de matéria escura - nenhum encontrou nada até agora - têm-se concentrado nessa faixa dos 17 MeV porque estudos teóricos indicam ser esse um nível de energia promissor para procurar por elas.
Bibliografia:

Artigo: New evidence supporting the existence of the hypothetic X17 particle
Autores: A.J. Krasznahorkay, M. Csatlos, L. Csige, J. Gulyas, M. Koszta, B. Szihalmi, J. Timar, D.S. Firak, A. Nagy, N.J. Sas, A. Krasznahorkay
Revista: arXiv
Link: https://arxiv.org/abs/1910.10459

quarta-feira, 4 de dezembro de 2019

Computação é feita na velocidade da luz - sem gastar energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/11/2019

Computação é feita na velocidade da luz - sem gastar energia
Os contornos da imagem (direita) são calculados automaticamente pelo material artificial.
[Imagem: Amolf]

Material computacional
No início deste ano, o potencial impressionante dos metamateriais - muito além dos mantos de invisibilidade - foi demonstrado sem qualquer sombra de dúvida com a construção de um dispositivo passivo que resolve equações usando luz - sem computador.
Agora, uma equipe dos Países Baixos e dos EUA criou uma metassuperfície capaz de realizar operações matemáticas complexas de forma dinâmica, ou seja, não é mais necessário criar um metamaterial para cada cálculo que se deseja fazer.
Além disso, como a metassuperfície é transparente, ela pode ser usada diretamente em uma câmera digital, por exemplo, para executar cálculos necessários para reconhecer imagens em sistemas de vigilância ou de realidade virtual e aumentada.
Computação passiva
Andrea Cordaro e seus colegas se concentraram em uma das técnicas mais utilizadas no processamento de imagens, a detecção de contornos, que é a base para a identificação de objetos em imagens.
Normalmente, a detecção de contornos é realizada digitalmente usando circuitos eletrônicos integrados, o que implica limitações fundamentais de velocidade e alto consumo de energia, ou de maneira analógica, o que requer uma óptica volumosa.
Tudo isso foi substituído por um substrato transparente sobre o qual foram construídas nanobarras de silício, que interagem com a luz para fazer os cálculos.
Quando uma imagem é projetada na metassuperfície, a luz transmitida forma uma nova imagem que mostra os contornos da imagem original. Efetivamente, a metassuperfície executa uma operação de derivada matemática na imagem, que fornece uma visualização direta de bordas presentes na imagem.
A transformação matemática resulta do fato de que cada frequência espacial que compõe a imagem possui um coeficiente de transmissão específico através da metassuperfície. Essa transmissão ajustada é o resultado da complexa interferência gerada conforme a luz se propaga pela metassuperfície, interagindo com os nanopilares de silício, especialmente projetados para produzir a interação.
Computação é feita na velocidade da luz - sem gastar energia
Princípio de funcionamento (esquerda) e de uso (direita) da metassuperfície computacional.
[Imagem: Amolf]
Computação óptica
Esta nova técnica de computação e imageamento óptico opera na velocidade da luz e a operação matemática em si não consome energia, uma vez que envolve apenas componentes ópticos passivos.
A metassuperfície pode ser colocada diretamente em um chip detector CCD ou CMOS padrão, abrindo novas oportunidades na computação óptica e em uma eletrônica híbrida de baixo custo que opere com baixa potência e em pequenas dimensões, disse a equipe.
Bibliografia:

Artigo: High-Index Dielectric Metasurfaces Performing Mathematical Operations
Autores: Andrea Cordaro, Hoyeong Kwon, Dimitrios Sounas, A. Femius Koenderink, Andrea Alù, Albert Polman
Revista: Nano Letters
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b02477

Física ao Vivo - Prof. George Matsas - "O que são buracos negros?"



Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=xnfMfzvvelg