Buracos Negros [Livro]

Stephen Hawking, um dos maiores físicos/cientistas de todos os tempos, mesmo com toda a sua limitação física, não media esforços para se fazer presente na mídia como um dos mais atuantes divulgadores científicos.

Em seu mais novo livro, “Buracos Negros”, lançado no Brasil pela editora Intrínseca, nos trás duas palestras proferidas pelo professor na BBC Reith Lectures, série de palestras anuais proferidas por grandes mentes científicas e transmitidas pela rádio BBC4. As palestras foram organizadas e apresenta notas explicativas pelo jornalista científico David Shukman, editor de ciências da BBC News.

A primeira coisa que chama a atenção tanto do público leigo quanto dos leitores ligados de algum modo à academia são os títulos inusitados das palestras de Hawking. Sendo os títulos de suas palestras: “Buracos negros não têm cabelo” e “Buracos negros não são tão negros quanto se diz”.

Nessas palestras o físico teórico aborda o que há de mais recente em suas pesquisas sobre os buracos negros, bem como explicar para as pessoas comuns alguns conceitos que seriam abordados apenas em cursos avançados de físico. Com uma linguagem acessível e explicações que não deixam a desejar, apesar dos jargões técnico-científicos, o professor passeia por um dos grandes mistérios da ciência.

O livro finaliza com um breve resumo de um dos seus últimos artigos, antes de sua morte, “Cabelos Macios em Buracos Negros” (outro título hilário) no qual aborda acerca da existência da radiação Hawking, que se descoberta daria o Nobel para o pesquisador, mas que ainda está sendo investigada e quem sabe exista de fato.

Além das explicações o livro é repleto de ilustrações para facilitar o entendimento, algumas delas cheias de humor, como só Dr. Hawking sabe fazer com sua comunicação irreverente, a qual vem desde seu clássico “Uma Breve História do Tempo”.

Fica aqui uma dica muito preciosa não só para o aluno ou professor de física, mas para toda pessoa que tem interesse em saber um pouco mais sobre um dos mais intrigantes objetos cósmicos que se tem notícia.

Dúvidas, criticas e sugestões: lourivaldias@gmail.com

Até!

Espectroscopia Atômica: Histórico

A Espectroscopia Atômica iniciou quando Joannes M. Marci (1648) passou a observar a origem do arco-íris com base no espalhamento da luz solar nas gotículas de água da atmosfera. Em 1666, Isaac Newton verificou que a luz branca (luz solar) era composta por uma série de outras luzes as quais variavam de cor quando aquela atravessava um prisma, ele cunhou o termo “espectrum” para a imagem formada. Scheele (1777) demonstrou que havia uma radiação não visível capaz de mudar o AgCl de branco para púrpura, assim haviam radiações que não formavam imagens visíveis. O inglês William Herschel (1800) e o alemão Johann W. Ritter junto com William H. Wollaston (1801) descobriram, respectivamente, a região do infravermelho e a do ultravioleta usando medidas de temperatura. E assim, mais regiões não visíveis eram adicionadas ao espectro, hoje sabemos que apenas uma região muito estreita de todo o espectro é visível. William Hyde Wollaston, cientista inglês, em 1802 foi o primeiro a observar linhas pretas no espectrum do sol através de um espectroscópio; Joseph von Frauenhofer (1814) foi que fez um estudo detalhado dessas linhas pretas no espectrum solar identificando cada uma dessas linhas (de “A” até “H”). No ano de 1826, Seebach criou o primeiro sensor usado na espectroscopia (a termocupla), ainda nesse ano William Henry Fox Talbot observou que diferentes sais produziam cores diferentes quando colocados em uma chamada. Um sistema fotográfico para registrar o espectro do sol e o projetado em uma folha de papel com AgCl foi desenvolvido em 1842 por Becquerel. Em 1859, Robert W. Bunsen e Gustav P. Kirchhoff criaram um espectroscópio que possibilitava verificar as linhas de emissão de elementos químicos quando excitados em uma chama não luminosa (queimador de Bunsen), os pesquisadores verificaram que as linhas espectrais eram únicas para cada elemento e ainda, com o auxílio do aparelho, descobriram dois novos elementos químicos, o césio e o rubídio. A partir daí muitos pesquisadores passaram a trabalhar na área da espectroscopia, a técnica ainda passou a ser muito usada na determinação de metais, principalmente na indústria metalúrgica (Amorin et al., 2008). Stokes (1862) descobriu a transparência do quartzo na região do ultravioleta e com o auxílio de uma tela fluorescente de urânio-fosfato observar espectros de arco e faísca de numerosos metais. Anders Jonas Angström (1868) usou prismas e redes de difração feitos de vidro para o estudo do espectro. Hartley (1884) aplicou a espectrografia à análise quantitativa. Rowland (1884) inventou a rede côncava comparando comprimentos de onda de forma mais exata usando o método da coincidência. Johann J. Balmer (1885) mostrou que o comprimento de onda das linhas espectrais visíveis do hidrogênio poderiam ser representadas por uma fórmula matemática simples. Estas linhas são atualmente conhecidas como séries de Balmer do hidrogênio. Em 1887, Rowland apresentou o mapa espectral solar e tabelas contendo as linhas do espectro de vários elementos aquecidos por descarga de arco voltaico. Johannes Rydberg (1888) generalizou a fórmula de Balmer e percebeu que as linhas do espectro de muitos elementos poderiam ser ajustadas por uma fórmula simples estabelecendo um valor constante (R) que serve para todas as linhas dos diferentes elementos. Em 1889, Ebert (e em 1892, Paschen e Runge) dedicaram-se ao desenho de espectrógrafos para medição de linhas espectrais. Michelson (1892), e depois em 1900, Fabry e Perot, fabricaram o interferômero, instrumento sensível usado para comparar dois comprimentos de onda. Pieter Zeeman (1896) descobriu o desdobramento das linhas espectrais usando um campo magnético. Com as descobertas de Rutherford sobre os constituintes do átomo, o modelo de Bohr e a ideia do quantum iniciada por Planck (1900) permitiram explicar a produção de espectros de linhas; já as formas e desdobramento das linhas foram permitidas pelas formulações da mecânica quântica (Schröndinger e Heinsenberg). Lundergardh (1930) desenvolveu um fotômetro de chama para emissão atômica, usando chama de combustão e detecção com tubo fotomultiplicador. Em 1954, Alan Walsh propôs uma técnica de análise para determinação de metais, a espectrometria de absorção atômica em chama (FAAS – Flame Atomic Absorption Spectrometry). Essa técnica só passou a ser aceita a partir de 1960, porém dois anos após o trabalho de Walsh, Boris L’vov propôs um espectrômetro de absorção atômica que utilizava um forno de grafite como atomizador eletrotérmico (GFAAS – Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry) reduzindo os limites de detecção. Por conta de vários problemas técnicos Walsh utilizou como fonte de radiação para a FAAS tubos de descarga de catodo oco (HCL – Hollow Cathode Lamps), desenvolvidos inicialmente por Paschen (1916), porém de forma bastante instável e com dificuldades de operação, e depois por Schüler em 1926. As HCLs dispensaram o uso de monocromadores de alta resolução. Em 1964, Greenfield e Fassel propuseram o uso do plasma como fonte de excitação atômica. A partir daí vários avanços se seguiram no campo da Espectroscopia Atômica.

Mais frio que o Zero Absoluto

Recentemente, lendo sobre temperatura e calor. Veio a dúvida: “Já chegamos próximo ao zero absoluto da escala Kelvin?”

Mas antes de responder essa questão um pouco de contexto.

Os materiais, formados por átomos, possuem energia armazenada nessas partículas, essa energia é devido ao movimento vibracional dos átomos, e seus componente, no espaço. Essa energia pode ser aferida e denominamos de temperatura. Além disso, essa energia pode ser transferida de um corpo para outro é a essa transferência de energia da vibração de moléculas em um material para outras é que denominamos de calor.

Atualmente existem algumas escalas para mensurar a energia como o Celsius, Farenheit e Kelvin. Sendo essa última definida pelo irlandês William Thomson (conhecido como Lorde Kelvin) e que indicava que, teoricamente, haveria um momento na escala na qual as moléculas não teriam mais energia, seria o Zero Absoluto (0K – lê-se: “Zero Kelvin”).

Fora de laboratório a temperatura mais baixa conhecida é a da Nebulosa de Bumerangue que apresenta 1K, menor que a temperatura média do Universo que é de cerca de 2,5K.

Até o ano de 2013, físicos já haviam atingido, em condições laboratoriais a temperatura de 0,0000000001K (1pK – lê-se: “Um pico Kelvin”).

Em temperaturas muito baixas, eventos interessantes ocorrem como a Condensação de Bose-Einstein, onde o comportamento matéria muda revelando um novo Estado da Matéria. Super fluidez e super condutividade também seriam observadas em 0K.

Porém, em 2013 um artigo publicado na Science mudou a concepção que tínhamos do zero absoluto. Físicos da Universidade Ludwig Maximilian, de Munique, criaram, com lasers e magnetismo, um gás quântico ultrafrio com átomos de potássio, superando – para baixo – Zero Absoluto da escala Kelvin (-273,15ºC).

São apenas bilionésimos de grau abaixo do 0K, mas já é o bastante para as pesquisas irem mais além e desenvolver materiais com temperaturas abaixo da “menor temperatura que se tinha notícia”.

Outra curiosidade é que o gás consegue imitar o comportamento da energia escura – que é a força misteriosa que expande o universo – podendo ajudar os astrônomos no entendimento dessa característica do cosmos.

Críticas, dúvidas e sugestões: lourivaldias@gmail.com

Até!

FONTES:

BRAUN, S.; RONZHEIMER, J. P.; SCHREIBER, M.; HODGMAN, S. S.; ROM, T.; BLOCH, I. & SCHNEIDER, U. 2013. Negative absolute temperature for motional degrees of freedom. Science 339: 6115, 52-55.

http://science.sciencemag.org/content/339/6115/52

https://www.mpg.de/research/negative-absolute-temperature

http://www2.uol.com.br/sciam/noticias/abaixo_do_zero_absoluto.html

http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2013/01/fisicos-alemaes-conseguem-atingir-temperatura-abaixo-do-zero-absoluto.html

Do espaço para o solo em 7 minutos

Falando em ciência... Hoje foi lançado um Slide Show na Scientific American mostrando de maneira didática como se dá a entrada de uma sonda espacial na atmosfera de um planeta genérico em sete minutos. A cada minuto são dadas as explicações dos eventos que ocorrem durante o processo. Muito legal!

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Até mais!