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Elétrons nunca morrem

Redação do Site Inovação Tecnológica -  30/12/2015

O detector Borexino é formado por sensores mergulhados em um tanque esférico de aço de 13,7 metros de diâmetro, contendo 2.100 toneladas de água ultrapura - tudo instalado nas profundezas de uma mina, protegido por 1.400 metros de rocha para evitar qualquer interferência externa. [Imagem: A. Brigatti/INFN]

Vida infinita

De acordo com as medições mais precisas já feitas até hoje, o tempo de vida de um elétron é de 66.000 yotta-anos, ou 6,6 × 10²⁸anos.

Isto é cinco quintilhões de vezes a idade do Universo, de forma que é o que mais se aproxima de um "tempo infinito" já medido pelo ser humano.

Esta foi a conclusão dos físicos que trabalham no experimento Borexino, no Laboratório Gran Sasso, na Itália - o mesmo que confirmou a teoria sobre a geração de energia no Sol e ajudou a medir o calor gerado pela Terra.

O trabalho do Borexino é procurar indícios de que o elétron decai para um fóton e um neutrino - um processo que violaria a conservação da carga elétrica e apontaria para uma física além do Modelo Padrão.

Mas nenhum decaiu, e os dados indicam que, se algum decair, isso só vai começar a acontecer depois dos tais 66.000 yotta-anos desde que os elétrons foram criados - este seria o tempo mínimo de vida de um elétron, segundo os físicos.

Lei da conservação de carga

O elétron é o portador de carga elétrica negativa de menor massa que se conhece. Se ele decaísse, a lei de conservação de energia dita que o processo envolveria a produção de partículas de menor massa - neutrinos, por exemplo, ou fótons, que não têm massa.

Mas todas as partículas conhecidas com massas menores do que a massa do elétron não têm carga elétrica, de forma que a carga do elétron teria que "desaparecer" durante esse processo hipotético de decaimento, o que violaria a conservação de cargas, que é um princípio que faz parte do Modelo Padrão da física de partículas.

Como resultado, o elétron hoje é considerado uma partícula fundamental, que nunca vai decair.

No entanto, o Modelo Padrão não explica adequadamente todos os aspectos da física e, portanto, a descoberta do decaimento do elétron poderia ajudar os físicos a desenvolver um modelo melhor da natureza.

Por essas medições, o elétron não se mostrou disposto a colaborar com a elaboração desse tão esperado novo modelo.

Bibliografia:

Test of Electric Charge Conservation with Borexino
M. Agostini et al. (Borexino Collaboration)
Physical Review Letters
Vol.: 115, 231802
DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.231802

Fonte: Inovação tecnológica

Um milagre de Natal para o Philae?

POR SALVADOR NOGUEIRA

Informações confirmadas pela ESA, a Agência Espacial Europeia, dão conta de que o pequeno Philae, módulo robótico que fez história ao pousar num cometa em 12 de novembro de 2014, pode ter retomado brevemente o contato com a Terra na última segunda-feira (21), por meio da orbitadora Rosetta.

O sinal foi detectado no fim da noite, no centro de controle do Philae em Colônia, na Alemanha — para a surpresa e o encanto dos gerentes da missão. Mas ainda é muito cedo para comemorar. A transmissão durou apenas 10 segundos. Aparentemente, continha pacotes de dados de telemetria, embora nada que fosse “informação usável”, segundo Walter Schmidt, do Intituto Meteorológico Finlandês, que está envolvido com um dos instrumentos do Philae, o SESAME. A essa altura, a ESA não descarta que o sinal seja só interferência, de uma fonte indeterminada.

“Basicamente, sinal nessa frequência só pode ser do transmissor do Philae”, disse Schmidt. “Estamos sendo cautelosos e pesquisando se poderia haver fontes alternativas poderosas o suficiente nesta banda.”

Caso seja confirmado, o contato, por si só, é uma grande notícia. Significa que o Philae sobreviveu bravamente à passagem do cometa Churyumov-Gerasimenko pelo periélio — o ponto de máxima aproximação do Sol — em outubro. Com a quantidade de poeira que é levantada nesses momentos, com o aumento de atividade na superfície do núcleo cometário, poucos esperavam que o pequeno módulo pudesse resistir.

Funcionar mesmo, para valer, o Philae só funcionou nos primeiros três dias após seu histórico pouso. Depois disso, as baterias se esgotaram e não havia luz solar suficiente incidindo em seus painéis para recarregá-las. O robô então entrou em hibernação, e só voltou a funcionar em junho de 2015, com o aumento de proximidade com o Sol. Só que, para aumentar o drama, na ocasião o problema passou a ser outro: com o alto nível de atividade do cometa, a orbitadora Rosetta precisou se afastar da superfície, ficando no limite da distância máxima viável para se comunicar com o Philae.

Concepção artística do Philae descendo no terreno acidentado do cometa Churyumov-Gerasimenko. (Crédito: ESA)

O resultado foram apenas sessões intermitentes de contato, que sequer conseguiram informar aos cientistas o nível de operacionalidade da sonda. O jeito era a Rosetta se afastar, seguir com sua missão, e só se reaproximar após o periélio, a partir de meados de novembro, conforme a poeira circundante diminuísse. É neste ponto que estamos agora, e lá está o possível contato com o teimoso Philae.

Outra corrida contra o tempo agora está em andamento: a cada dia, o cometa se afasta mais do Sol, e a quantidade de energia para os painéis do Philae diminui. Será que uma sessão de comunicação duradoura poderá ser estabelecida? Será que alguma coisa além do transmissor e do receptor da sonda ainda funciona? Haverá mais ciência a extrair da prolífica missão? A essa altura, só Papai Noel sabe.

Disponível em: http://mensageirosideral.blogfolha.uol.com.br/2015/12/23/um-milagre-de-natal-para-o-philae/?cmpid=fb-uolnot

Buracos negros podem ser janelas para universos paralelos

Baseado em artigo de Zeeya Merali - FQXi -  23/12/2015

Universos seriam bolhas - assim como o nosso inflou, outros teriam inflado por toda parte. [Imagem: Garriga et al./arXiv:1512.01819v2]

Exouniversos

É difícil dizer qual é o elemento mais interessante de uma nova teoria sobre universos paralelos, o multiverso inflacionário e os buracos negros.

Jaume Garriga (Universidade de Barcelona), Alexander Vilenkin e Jun Zhang (Universidade Tufts) nos brindaram com múltiplas opções.

Talvez o melhor seja a ideia de que os buracos negros escondem universos bebês dentro deles - inflando seus próprios espaços-tempos -, exouniversos estes ligados ao nosso universo por buracos de minhoca.

Ou também pode ser porque, de acordo com os autores, os astrônomos brevemente poderão ser capazes de encontrar provas para confirmar a teoria dos multiversos.

E os autores afirmam ainda ter encontrado as "sementes" que deram origem aos buracos negros supermassivos no centro das galáxias - cuja origem permanece um mistério. Apenas para completar, alguns dos cenários estudados pelo trio lança novas ideias para estudar a matéria escura, os 75% do nosso Universo que parecem estar lá, e cá, mas nunca foram encontrados.

Universos Bolhas

A análise é baseada na teoria da inflação, a ideia de que nosso Universo passou por uma fase de rápida expansão - a inflação - no início de sua história. Esta é uma noção largamente aceita pelos físicos hoje porque serve para resolver uma série de mistérios sobre o estado atual do nosso Universo. Embora a grande "descoberta observacional" sobre a inflação cósmica tenha virado um vexame recentemente, há um bom apoio observacional para essa hipótese nas diferenças de temperatura da radiação cósmica de fundo - ainda que haja explicações alternativas para essas variações.

A teoria dos multiversos ganhou força com um argumento recente que inverte a ideia da inflação cósmica. [Imagem: Planck Team]

Um pouco mais controversa é a ideia de que a inflação nos obriga a aceitar que vivemos em um multiverso de universos vizinhos com parâmetros físicos muito diferentes daqueles do nosso cosmos. Isto seria uma decorrência, defendem os três físicos, de que seja muito pouco provável que a inflação cósmica tenha sido um evento único. Assim como o pedaço de espaço que hoje chamamos de casa num determinado momento inflou para criar o cosmos que nos admira tanto, outros pedaços vizinhos provavelmente inflaram ao redor, criando universos paralelos nas proximidades, todos crescendo como bolhas umas ao lado das outras.

A ideia dos multiversos tem sido criticada sobretudo porque é difícil de testar observacionalmente. Quase por definição, essas bolhas paralelas de universos são espaços-tempos divorciados do nosso, por isso não podemos interagir com eles diretamente - ou vê-los.

Isto não tem impedido que os cosmólogos apresentem maneiras criativas para tentar detectá-los. Por exemplo, duas bolhas vizinhas poderiam colidir e deixar uma cicatriz no nosso Universo, que nós poderíamos encontrar na radiação cósmica de fundo.

Algumas teorias cosmológicas descartam o Big Bang, defendendo, por exemplo, que o Universo surgiu de uma sopa primordial. [Imagem: TU Vienna]

• Teoria dos Multiversos: dados não confirmam e nem descartam

Buracos Negros Bolhas

Em seu artigo, Garriga, Vilenkin e Zhang investigaram uma outra possível consequência da cosmologia inflacionária que eles defendem - uma consequência que fornece um novo mecanismo para a formação dos maiores buracos negros do nosso Universo.

Há muitos dados sobre buracos negros de massa estelar, que se formaram a partir do colapso de estrelas. Mas há tambémburacos negros supermassivos, que se acredita existirem no centro das galáxias, que podem ter massas até um bilhão de vezes a do Sol - os astrofísicos não têm a menor ideia de como estes gigantes são formados.

De acordo com o trio, os buracos negros também poderiam ter sido formados por pequenas bolhas de vácuo naquilo que chamamos de universo primordial. Elas teriam se expandido durante a fase inflacionária do nosso Universo conforme o cosmos no qual estavam incluídas foi crescendo ao redor delas.

Pela nova teoria, os buracos negros são janelas para buracos negros em outros universos - devidamente unidos por um buraco de minhoca. [Imagem: Garriga et al./arXiv:1512.01819v2]

Quando a inflação terminou no nosso cosmos, essas bolhas, dependendo da sua massa, poderiam ter colapsado para uma singularidade (um ponto infinitamente denso que nós acreditamos haver no centro de um buraco negro) ou, se fossem mais pesadas do que uma determinada massa crítica, o interior da bolha iria continuar a inflar para criar um universo bebê inteiramente novo.

Esse universo olharia para nós, do lado de fora, na forma de um buraco negro, e seria conectado ao nosso universo por um buraco de minhoca.

• Buracos de minhoca podem unir dois buracos negros

"Notamos que as distribuições da massa dos buracos negros resultantes de paredes de domínio e de bolhas de vácuo devem ser diferentes e podem, em princípio, ser distinguidos observacionalmente," escrevem os três em seu artigo. "Se uma população de buracos negros produzida por bolhas de vácuo ou por paredes de domínio for descoberta, ela poderia ser considerada como evidência para a existência de um multiverso."

Fonte: Inovação Tecnológica

Motor Stirling