Descoberta antimatéria que cria nova tabela periódica

Agência Fapesp - 05/03/2010
Um grupo internacional de cientistas, com participação brasileira, conseguiu a primeira evidência 

experimental de que núcleos atômicos compostos

 de antimatéria podem ser produzidos pela colisão de íons de ouro em alta energia.

A capacidade para formar em abundância essas partículas exóticas, segundo os autores, poderá ser fundamental para por a prova aspectos fundamentais da física nuclear, da astrofísica e da cosmologia.

Produção de antimatéria

O experimento, realizado pela Colaboração Star - que reúne 584 cientistas de 54 instituições em 12 países diferentes - foi produzido no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC, na sigla em inglês), localizado nos Estados Unidos.

Segundo Alejandro Szanto Toledo, físico da USP e coautor do estudo, o artigo descreveu a primeira observação da formação de um anti-hipernúcleo.

De acordo com Toledo, uma colisão de íons pesados em alta energia, como a que foi produzida no RHIC, gera uma grande quantidade de partículas. Em tese, quando a energia é suficiente para atingir uma transição de fase, são geradas também as antipartículas.

"Essas antipartículas são submetidas à coalescência - um processo análogo à condensação - e algumas delas podem agregar, por exemplo, dois antinêutrons e um antipróton, formando um antitrítio - isto é, um núcleo de antimatéria correspondente ao do átomo de trítio - o isótopo do hidrogênio que possui dois nêutrons e um próton", disse Toledo.

Fora da Tabela Periódica

O experimento, segundo o professor, formou hádrons - partículas formadas por quarks, como os prótons e nêutrons - que possuem um chamado quark estranho, formando o chamado hipernúcleo. No modelo padrão da física de partículas, o quark estranho é aquele que possui o novo número quântico conhecido como "estranheza".

"Esse hipernúcleo formado, que é um antiestranho, é feito de antimatéria. Essa é a primeira vez em que se conseguiu uma evidência experimental de um anti-hipernúcleo. Ou seja, obtivemos um núcleo que está fora do espaço biparamétrico da tabela periódica. Trata-se, portanto, de antimatéria", explicou Toledo.

Segundo ele, já se havia obtido antiprótons e antielétrons - ou pósitrons. Mas é a primeira vez que se obtém um anti-hipernúcleo, que é algo bem mais complexo e mais raro. "Estamos felizes por termos um grupo [brasileiro] participando do trabalho, porque trata-se de fato de uma descoberta," destacou.

Outro tipo de matéria

Toledo explicou que a reação foi produzida nos mais altos níveis de energia atingidos pelo RHIC. Essa região de alta densidade de energia foi formada pela colisão de dois núcleos de ouro a 200 gigaelétron-volts (GeV).

"Como se trata de um anel de colisão, a energia no centro de massa é de 400 GeV: uma quantidade de energia suficientemente grande para derreter a matéria nuclear e provocar uma transição de fase. Com isso, conseguimos passar da matéria hadrônica para a matéria conhecida como quark-glúon plasma", explicou.

Esse novo estado da matéria nuclear originado da transição de fase, de acordo com Toledo, também foi observado pela primeira vez de forma conclusiva no HRIC. É esse estado que possibilitou a formação da coalescência, produzindo os anti-hipernúcleos.

"Para se ter uma ideia da eficiência do processo, basta dizer que, em 100 milhões de colisões, 70 foram observadas. Para reconhecer essas 70 colisões, foi preciso fazer um trabalho de identificação dessas partículas e de seus descendentes em um meio superpovoado com todas as partículas criadas pela colisão. Algo como encontrar uma agulha em um palheiro. O filtro necessário para detectar essas partículas teve que ser desenhado com extrema precisão", disse.

"Se estendermos a tabela, podemos encontrar também o número de antiprótons e de antinêutrons no mesmo plano. Com isso, poderíamos criar um terceiro eixo na tabela, que nunca foi observado e é perpendicular aos outros dois: o eixo da estranheza." [Imagem: Star]

Tabela Periódica de antimatéria

A partir desses resultados, segundo Toledo, um dos caminhos possíveis consiste em prosseguir com os experimentos até a construção de uma nova tabela periódica. A próxima meta planejada, de acordo com ele, é a criação de um anti-hélio: uma partícula alfa de antimatéria.

"Quanto mais complexo é o antinúcleo, menor a probabilidade de coalescência. O anti-trítio é composto de três partículas. Mas se quisermos um anti-hélio, vamos precisar de quatro partículas na mesma região do espaço: dois antiprótons e dois antinêutrons. Não será fácil, mas a Cooperação Star irá enveredar por essa direção", afirmou.

Eixo da estranheza

Outro caminho para as investigações, segundo Toledo, consiste em colocar à prova as leis fundamentais da física de partículas. "Por exemplo, sabemos que a tabela periódica até recentemente possuía dois eixos: o número de prótons e o número de nêutrons. Se estendermos a tabela, podemos encontrar também o número de antiprótons e de antinêutrons no mesmo plano. Com isso, poderíamos criar um terceiro eixo na tabela, que nunca foi observado e é perpendicular aos outros dois: o eixo da estranheza."

Nova Tabela Periódica

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Os coautores brasileiros do estudo sobre a antimatéria são, além Toledo, Alexandre Suaide e Marcelo Munhoz - professores do Departamento de Física Nuclear da USP -, Jun Takahashi, professor do Instituto de Física da Unicamp e seus orientandos de doutorado Rafael Derradi de Souza e Geraldo Vasconcelos.

Bibliografia:

Observation of an Antimatter Hypernucleus
The STAR Collaboration - B. I. Abelev et al.
Science
04 March
Vol.: Published online

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by:Wander Machado

Terremoto do Chile pode ter encurtado o dia terrestre

Cientistas do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa, JPL, informaram que o mega terremoto de 8.8 graus que atingiu o Chile no último dia 27 de fevereiro pode ter encurtado o comprimento do dia em aproximadamente 1.26 microssegundos. Segundo os pesquisadores, o efeito é a consequência de uma pequena alteração que pode ter sido aplicada a um dos eixos da Terra.
A conclusão é do cientista Richard Gross e de sua equipe, que usaram um complexo modelo matemático para concluir que o eixo de balanço sofreu um reajuste de 2.7 miliarcosegundos, o equivalente a um incremento de 8 centímetros. É importante notar que o eixo de balanço não é o mesmo que eixo de inclinação da Terra, mas um vetor hipotético ao redor do qual a massa do planeta está distribuída. A diferença entre os dois eixos de aproximadamente 10 metros.
Gross aplicou o mesmo modelo em dezembro de 2004, após o terremoto de 9.1 graus que sacudiu a ilha de Sumatra. Na ocasião, os valores computados mostraram que o mega terremoto encurtou o dia terrestre em aproximadamente 6.8 microssegundos, após deslocar o eixo de balanço por cerca de 7 centímetros.
Apesar do terremoto do Chile ser muito menor que o evento de Sumatra, Gross acredita que o maior deslocamento verificado agora se deve a dois motivos. Primeiro, ao contrário do terremoto de Sumatra de 2004, localizado perto do equador, o terremoto de 2010 no Chile foi localizado próximo às latitudes médias, o que o torna mais eficaz para a alteração do balanço das massas. Em segundo lugar, a falha responsável pelo terremoto de 2010 mergulha em um ângulo ligeiramente mais acentuado do que na falha responsável pelo terremoto de Sumatra. Isso faz com que a falha no Chile seja mais eficiente para deslocar a massa verticalmente, o que segundo Gross também é mais eficaz para alterar o eixo de balanceamento da Terra.Apesar da expressão "mudança de eixo" estar normalmente associada às grandes catástrofes, a possível alteração provocada é extremamente insignificante e em nada altera os movimentos terrestres. Também é importante notar que os valores não são uma constatação real e sim uma simulação matemática da redistribuição da massa do planeta aplicada à conservação do movimento angular.

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ESA: a sonda Mars Express vai dar um rasante passando a 50 km de Fobos lua de Marte

Mars Express em sua órbita polar em torno de Marte. Crédito: ESA

A sonda orbital Mars Express iniciou uma série de aproximações de Fobos, a maior lua de Marte. A missão irá alcançar o seu ápice em 3 de março de 2010, quando a sonda irá estabelecer um novo recorde passando de raspão por Fobos, a apenas 50 km de distância da superfície desta lua marciana. Espera-se que os dados recolhidos nesta visita poderão ajudar a desvendar a origem desta lua misteriosa.

Esta campanha de aproximação de Fobos iniciou-se na quinta-feira, 18 de fevereiro de 2010, às 06h52m CET (05h52m UT), quando a Mars Express passou a 991 km da superfície de Fobos. As aproximações irão continuar em altitudes variadas até 26 de março, quando a Fobos se deslocará para fora do alcance da sonda. Estas aproximações irão proporcionar notáveis oportunidades de investigação científica adicional com a Mars Express, uma espaçonave originalmente concebida para estudar o planeta vermelho.

“Uma vez que a Mars Express se encontra em uma órbita elíptica e polar, com uma distância máxima de Marte de cerca de 10.000 km, ela passa regularmente por Fobos. Tal representará uma excelente oportunidade para efetuar uma investigação científica adicional”, afirmou Olivier Witasse, cientista do projeto Mars Express.

Em 2009, a equipe de missão decidiu que a órbita da Mars Express necessitava de ser ajustada para evitar que a aproximação mais próxima da nave espacial a arrastasse para o lado noturno do planeta. A equipe de controlo de vôo no Centro de Operações Espaciais Europeu em Darmstadt, Alemanha, apresentou um número de cenários possíveis, incluindo um que levaria a nave espacial para apenas 50 km acima de Fobos. “Foi o mais próximo que nos permitiram voar de Fobos”, diz Witasse.

Será dada grande ênfase nesta passagem próxima de Fobos, uma vez que constitui uma oportunidade sem precedentes para mapear o campo gravitacional desta pequena lua marciana. Nesta distância, a Mars Express deverá sentir diferenças na força da gravidade de Fobos, dependendo da parte da lua mais próxima no momento. Tal permitirá aos cientistas inferir a estrutura interna da lua.

As passagens anteriores da Mars Express já forneceram a massa mais precisa até ao momento para a Fobos e a Câmara Estéreo de Alta Resolução (HRSC) forneceu o volume. Ao calcular a densidade, chega-se a um valor surpreendente, pois parece que partes da Fobos são ocas. A equipe de pesquisa visa checar a veracidade desta conclusão preliminar.

Em particular, o radar MARSIS irá operar numa seqüência especial para tentar ver o interior da lua, procurando estruturas ou alguma pista para a composição interna. “Se soubermos mais sobre a composição da Fobos, poderemos saber mais sobre a sua formação”, diz Witasse.

A câmara de alta resolução - High Resolution Stereo Camera (HRSC) - da Mars Express. Crédito: ESA

A origem da Fobos ainda permanece um mistério. Existem três cenários possíveis. O primeiro é que a lua é um asteróide capturado. A segunda é que foi formada in situ, à medida que Marte se formava abaixo dela. A terceira é que a Fobos foi formada após Marte, resultando de fragmentos lançados para a órbita de Marte quando um grande meteorito atingiu um planeta vermelho.

O maior conhecimento de Fobos permitirá um futuro pouso nesta lua permitindo a exploração humana em Marte.

Todos os instrumentos presentes na Mars Express serão utilizados durante a campanha, incluindo a câmera HRSC. Embora não seja possível captar quaisquer imagens durante as cinco primeiras aproximações, incluindo a mais próxima, uma vez que as abordagens da Mars Express serão feitas pelo lado noturno. No entanto, a partir de 7 de Março, serão possíveis imagens de alta resolução. Uma tarefa para a HRSC é captar imagens de possíveis locais de aterragem para a missão russa Fobos-Grunt.

“É sempre trabalhosa”, diz Witasse acerca da execução da missão Mars Express. “As aproximações a Fobos irão torná-la ainda mais excitante.”

Para acompanhar atualizações em tempo real da campanha de aproximações confira o blog Mars Express.

Fonte

ESA: Phobos flyby season starts again
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Ao utilizar este artigo, cite a fonte usando este link: Fonte: feira de ciências  - http://eternosaprendizes.com/2010/02/21/esa-a-sonda-mars-express-vai-dar-um-rasante-passando-a-50-km-de-fobos-lua-de-marte/

by:Wander Machado

Imagens de satélite mostram alterações do clima na Europa e EUA

A agência espacial americana (Nasa) divulgou novas imagens feitas por satélites que evidenciam o impacto das alterações climáticas em diversas parte da Europa e dos Estados Unidos nos últimos anos.


Clique para ampliarUma imagem captada em 2009 revela a ampliação da área tomada pelas águas do Rio Vermelho (Red River) nas cidades norte-americanas Fargo e de Moorhead, nos estados de Dacota do Norte e Minnesota, respectivamente.
As curvas em “S” revelam as áreas de enchente que invadiram dezenas de quadras das duas cidades. Cerca de 400 milhões de pessoas vivem a 20 quilômetros da costa e no máximo 20 metros acima do mar. As pequenas variações no nível do mar influenciam nos rios e poderão desalojar milhões de habitantes.
Outras imagens dos satélites da Nasa também surpreenderam e mostraram grandes ondas de calor, devastações pela seca e derretimento do gelo. Em uma foto da Espanha tirada em 2004, temperaturas extremas foram observadas em quase todo o país. Na época, a temperatura bateu recorde e chegou aos 47°C.
As imagens também denunciaram a enorme redução do lago Chade, na África. O lago já foi um dos maiores depósitos de água fresca do mundo e hoje após quarenta anos de longos períodos de seca, está reduzido a um vigésimo e seu tamanho original.
A geleira de Bering, no Alasca, nos Estados Unidos é outra região do planeta que sofre diretamente com as alterações do clima. A área teve um recuo de 12 quilômetros e vem enfrentando constantes rachaduras nos últimos anos.

Foto: Imagem captada por satélites da Nasa mostram áreas de enchentes provocadas pelo avança das águas do Red River, nas cidades norte-americanas Fargo e Moorhead, nos estados de Dacota do Norte e Minnesota (EUA). Crédito: Nasa

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