Matemática, Ciências Físicas e Biológicas

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O dia em que cientistas capturaram a antimatéria Elisa Marconi e Francisco Bicudo Publicado em 10/6/2011 http://www.sinprosp.org.br/reportagens_entrevistas.asp?especial=299 Nos dizeres populares, engarrafar nuvens significa capturar sonhos impossíveis. O que os cientistas (incluindo brasileiros) que participam de um projeto internacional desenvolvido no CERN (um dos principais centros mundiais de estudo de física de partículas, localizado na fronteira da França com a Suíça) fizeram foi mais ou menos isso. Uma equipe coordenada pelo físico Cláudio Lenz, professor do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), alcançou de fato um feito respeitável: prenderam a antimatéria em um campo magnético, por alguns minutos. Pronto. A notícia até aqui já foi suficiente para chamar a atenção de quem gosta de ciência e se sente atraído por temas como buracos negros, matéria escura, velocidade da luz e momentos iniciais de formação do Universo, por exemplo. Acontece que a conquista do grupo que atua no CERN vai além de atiçar as atenções de aficionados – merece mesmo ser celebrada, inclusive pelos caminhos científicos que pode abrir. Antimatéria, para traduzir esse cenário, é um conceito nascido da ideia de que a criação do Universo se deu aos pares. Para cada força positiva precisa haver também uma força negativa, de forma que o sistema se iguale e mantenha o equilíbrio. Trocando em miúdos, toda partícula possuiria outra partícula, com as mesmas propriedades, mas com carga oposta. Ou seja, para cada próton positivo existiria outro, com propriedades similares, mas com carga negativa (o antipróton); para cada elétron negativo, existiria outro positivo (o pósitron). De acordo com as leis da Física, quando essas partículas espelhadas se encontram, se repelem, somem e há a liberação de energia. No caso do experimento aqui em questão, a radiação que surge é de raio gama – que está acima do som, da luz e do raio X. Agora, atenção: se as duas partículas existissem na mesma quantidade, se aniquilariam – e nós não estaríamos aqui para contar essas histórias. De alguma forma, uma precisa prevalecer. O professor da UFRJ lembra que, embora pareça algo ainda distante do cotidiano, toda essa movimentação das partículas já é algo bem conhecido. “Aquele exame de tomografia com emissão de pósitrons (os elétrons positivos), chamado de PET, que identifica tumores e mostra o funcionamento do cérebro, por exemplo, já é bastante utilizado nos hospitais do Brasil”. E esse é apenas um dos usos mais divulgados baseado no conhecimento produzido a respeito das antipartículas, dos antiátomos e da antimatéria. Novos caminhos Mas onde afinal mora o nó dessa proposição? “Os cientistas ainda não detectaram uma fonte, uma mina de antimatéria, para chegar lá e estudar. Conseguimos medir a presença e a energia de pósitrons que nascem em tempestades ou em explosões de estrelas supernovas, por exemplo, mas é tudo tão fugaz que fica difícil medir tudo que precisamos”, explica Lenz. O fato é que a chamada matéria é totalmente comensurável. Tudo é matéria; mas a antimatéria, não. “Até hoje não temos uma boa teoria que explique nosso Universo. Essa assimetria de matéria e antimatéria pode estar errada, ou algo como a antigravidade pode existir, mas isso contraria tudo que já sabemos”, completa o físico. E aqui se apresenta outro dos mistérios que os cientistas do Brasil e do mundo tentam decifrar. Onde estão as antipartículas que equilibrariam as partículas que conhecemos e detectamos? Lenz conta que uma das teorias que procura explicar esse fenômeno é aquela que propõe que, na origem do Universo, houve uma falha, que teria feito com que aparecesse uma quantidade maior de matéria que de antimatéria – ou seja, houve um aniquilamento, mas ainda sobrou um pouco de matéria, que seria o que a gente conhece, vê e sente no dia-dia. “É uma possibilidade, mas ainda não foi provado. Há outras teorias possíveis e o experimento que realizamos no Grande Colisor de Partículas, o superacelerador chamado LHC, no CERN, pode justamente abrir caminho para conhecermos mais sobre tudo isso”, anuncia o professor da UFRJ. O professor explica com um pouco mais de detalhes. “Estamos tentando desde 1997 estudar mais profundamente a antimatéria. Tentamos produzir antiátomos de hidrogênio, conhecer suas características e compará-las com precisão ao seu par, o átomo de hidrogênio”. Para fazer isso, a equipe internacional utilizou o Grande Colisor de Partículas, o LHC, que já foi até chamado de “a máquina do fim do mundo” (alguns desavisados temiam que, ao funcionar, o aparelho pudesse criar um enorme buraco negro, que engoliria a Terra). No LHC, acelerando as partículas a níveis próximos da velocidade da luz, os cientistas conseguiram finalmente produzir o tão esperado antiátomo de hidrogênio. É verdade que outros grupos já tinham conseguido esse feito, portanto não foi esse o avanço proposto por Lenz e seus parceiros. “Depois de produzir os antiátomos, conseguimos aprisioná-los por alguns minutos para começar a traçar seu perfil”, conta. Até então, esse registro havia durado apenas micro-segundos. Como então foi possível armazenar as antipartículas durante um tempo tão maior, já que se elas encontrassem átomos de hidrogênios, os opostos se aniquilariam e liberariam raios gama? O professor da UFRJ se entusiasma para responder: “Esse foi o grande passo. Se guardássemos os antiátomos num recipiente feito de matéria comum, de fato eles encontrariam átomos de hidrogênio, ambos se aniquilariam e só restaria energia pura, os raios gama”, explica. “Por isso prendemos os antiátomos num campo magnético, numa espécie de garrafa magnética, que não é matéria e, portanto, não promoveria a aniquilação”, completa. No experimento realizado pela equipe de Lenz foi possível criar antiátomos de hidrogênio e armazená-los por cerca de 16 minutos, mais precisamente. Um ganho extraordinário. A etapa seguinte – que duas outras equipes que trabalham no LHC também estão buscando alcançar – deve ser armazenar as antipartículas por um tempo tão razoável que dê para medir e comparar a antimatéria com a matéria que conhecemos. Ainda faltam alguns passos, mas o grupo de Lenz está trabalhando, buscando conseguir mais esse feito. Participação brasileira Diante de todas essas contribuições e avanços, importa lembrar que o Brasil participa lado a lado – competindo e colaborando – com outros países, grandes e menores, na busca por revelar os significados mais profundos da antimatéria. De um modo geral, conta Lenz, a comunidade científica internacional enxerga as pesquisas feitas aqui e os pesquisadores brasileiros com muito bons olhos, porque a ciência que se produz no país não raro tem nível de excelência mundial. Essa experiência feita no LHC é uma prova viva dessa ideia. O Brasil está, portanto, numa posição privilegiada na produção de conhecimento a respeito da antimatéria. Ainda assim, o físico lembra que, embora hoje a situação seja menos dramática porque há verba, a pesquisa ainda é pouco incentivada nacionalmente. Para o professor, a burocracia, a falta de cultura de investimento em ciência e a lentidão para abraçar as tecnologias e as reflexões que nascem das pesquisas ainda são uma espécie de sabotagem contra a gente mesmo. Sobrevivente desse cenário, a pesquisa de Lenz representa avanços concretos. O primeiro deles é provar que é possível armazenar, por muitos minutos, num campo magnético, um antiátomo de hidrogênio criado em laboratório. “A formação da mão de obra apta a repetir esse feito e essa técnica certamente logo poderão ter utilidade na medicina, em exames por imagens e muito mais”, sugere o professor da UFRJ. Segundo, ainda de acordo com Lenz, conhecer melhor a antimatéria vai ajudar a repensar as teorias que explicam o Universo. Aquela da assimetria entre matéria e antimatéria pode estar certa, ou não. E se não estiver, será uma revolução. Vamos precisar levar todo mundo para a sala de aula de novo. “Cientistas e alunos”, brinca. Repensar o ensino de Física Por falar nisso, um avanço como esse também faz repensar o ensino da Física nas escolas. Muitas vezes os estudantes têm a sensação que o último grande passo foi a Teoria da Relatividade, de Albert Einstein, que já tem mais de 100 anos. A Física no entanto segue viva, pulsante e produzindo conhecimento de grande valor. “Aproveitar um estudo como o nosso para discutir temas e conceitos relevantes é uma boa maneira de atualizar as aulas de Física, que não parou no tempo e continua apresentamos perguntas e teorias formidáveis”, assegura Lenz. Para ele, o ensino da disciplina é muito sério, puxado, principalmente porque os professores fizeram faculdades difíceis, e assim repetem esse padrão nas escolas de ensino médio. “Esse massacre não raro faz o aluno se afastar, é o contrário de um convite. E a Física é totalmente sedutora, misteriosa”, provoca. Antimatéria, buracos negros, supernovas, viagem no tempo, universos paralelos e tantos outros são todos assuntos instigantes, naturalmente interessantes. “O erro é transformar esses conceitos tão saborosos em uma lousa cheia de cálculos e fórmulas que não dizem quase nada. Tenho certeza que dá para ser sério sem ser sisudo e que dá para ensinar Física como a ciência do dia a dia, com prazer”, conclui o professor do Instituto de Física da Universidade Fedral do Rio de Janeiro, ameaçando engarrafar mais uma nuvem.                 GEOLOGIA - Alteração geológica da Terra - Rachadura gigante no deserto na África! Rachadura (fissura) na Etiópia Fenda sofre um processo vulcânico praticamente igual ao que ocorre no fundo dos oceanos. Rachadura na Etiópia tem 56 km de comprimento e pode dar origem a um novo oceano. Uma equipe internacional de cientistas diz que uma rachadura existente no solo da Etiópia representa, provavelmente, a formação de um novo oceano. A fenda, que tem 56 km de comprimento, sofre um processo vulcânico praticamente igual ao que ocorre no fundo dos oceanos. A rachadura se abriu em 2005, quando um vulcão chamado Dabbahu entrou em erupção, derramou lava no local e começou a aumentar o tamanho da fenda nas duas direções. Em poucos dias o "buraco" já tinha praticamente o mesmo tamanho que tem hoje.  Maiores vulcões da Etiópia. Rift Valley, a fissura que está se abrindo Em um estudo publicado na revista científica Geophysical Research Letters, os pesquisadores dizem que o objetivo era entender se o que está acontecendo na Etiópia acontece também no fundo dos oceanos, onde, dizem eles, é praticamente impossível ir. Agora eles confirmaram que isso é verdade. Estudiosos da Etiópia, Estados Unidos, Inglaterra e França estão envolvidos no projeto. A ficção científica voltou a virar realidade na semana passada, com um anúncio feito por cientistas da universidade de Oxford. Eles estão monitorando uma grande rachadura que surgiu na crosta do nosso planeta, depois de um terremoto ocorrido na África, em setembro do ano passado. A rachadura está crescendo com uma velocidade sem precedentes e é a maior já vista em séculos. Com 60 quilômetros ela pode chegar ao Mar Vermelho, separando a Etiópia e a Eritréia do resto do continente africano e criando um novo oceano. Mais de 2,5 quilômetros cúbicos de lava incandescente já brotaram da rachadura, o suficiente para encher mil estádios de futebol. A situação lembra um filme de ficção científica da década de 1960, chamado "Uma Fenda no Mundo". No filme a crosta terrestre se rachava devido a uma explosão atômica subterrânea e o planeta acabava se fragmentando, apesar de todos os esforços dos cientistas para conter o avanço da rachadura. Na vida real nada de tão radical deve acontecer. A fenda que apareceu na África é o resultado do movimento normal das chamadas placas tectônicas. O mundo em que vivemos é como uma grande bola de futebol, com a crosta sólida dividida em placas, como aquelas seções de couro que formam as bolas. Essas placas deslizam umas de encontro às outras, provocando terremotos e criando novas cadeias de montanhas.  Quando duas placas se separam um continente pode se fragmentar e um oceano surgir no meio. Foi assim que nasceu o Oceano Atlântico, quando a América se separou da África, há 200 milhões de anos. NASCIMENTO - O mesmo fenômeno está acontecendo agora perto da região conhecida como "o chifre da África". Para o cientista Tim Wright e sua equipe da universidade de Oxford, trata-se de uma oportunidade única de observar o nascimento de um novo mar, mapeando o avanço da rachadura com imagens do satélite europeu Envisat. A pesquisa foi publicada na famosa revista científica "Nature" e os dados preliminares indicam que a Etiópia e a Eritréia estarão separadas do resto da África dentro de um milhão de anos. Daí que ninguém precisa se preocupar com as conseqüências desta fenda no mundo. A mudança climática global é muito mais urgente e pode afetar nossa civilização dentro de menos de 50 anos, ao contrário das mudanças geológicas que levam milênios para produzirem grande mudanças.Toda aquela região do oeste e noroeste africano sempre foi marcada por intensa atividade vulcânica. Terremotos de origem vulcânica Foi lá, num vale vulcânico chamado de Rift Valley pelos cientistas, que a espécie humana surgiu e se espalhou para o resto do mundo. Os paleontólogos que fazem pesquisas na região encontram camadas de cinzas depositadas por intensas erupções que aconteceram há milhões de anos. Terremotos que causaram as fissuras e os dias  Date - Events  - Magnitude  14 Sep 2005 - 1 - 4.6 20 Sep 2005 - 2 - 5.5 21 Sep 2005 - 16 - 4.9 22 Sep 2005 - 12 - 4.9 23 Sep 2005 - 9 - 4.8 24 Sep 2005 - 29 - 5.6 25 Sep 2005 - 42 - 5.2 26 Sep 2005 - 9 - 5.2 27 Sep 2005 - 1 - 4.5 28 Sep 2005 - 5 - 5.1 29 Sep 2005 - 2 - 4.8 01 Oct 2005 - 1 - 4.5 02 Oct 2005 - 1 - 5.0 04 Oct 2005 - 1 - 4.5 Outra região semelhante, mas muito mais perigosa é o chamado Cinturão de Fogo do Pacífico, perto do sudeste asiático. Lá, a crosta terrestre está se abrindo no fundo do mar, o que provoca abalos submarinos capazes de gerar ondas gigantes, os tsunamis, como os que atingiram recentemente a Indonésia. Não há nada que a humanidade possa fazer para deter esses processos de movimentação da crosta do Planeta. As populações que moram nessas regiões geologicamente ativas podem apenas se precaver, instalando bóias de alerta contra tsunamis e evitando morar perto dos vulcões e das fendas em atividade, como esta da África.  Como cresce o fundo do mar As placas que formam a crosta do nosso planeta flutuam como balsas em cima de um oceano de magma, ou rocha derretida a mais de mil graus de temperatura. Assim, sempre que uma fenda se abre, a lava brota do interior do planeta, preenchendo rapidamente a abertura. Quando a lava esfria, ela se solidifica formando uma nova crosta no lugar da que se partiu. O fundo do mar cresce deste modo, com a América do Sul e a África se afastando gradualmente, enquanto a rachadura no meio do oceano vai sendo preenchida com camadas de um novo solo marinho. No caso da fenda na África, o novo solo formado no interior da fenda vai ficar abaixo do nível do mar, provocando a gradual invasão das águas do Mar Vermelho e formando um novo oceano. Isso faz com que a geografia do planeta mude gradualmente ao longo das eras. Se um viajante do tempo chegar na Terra, daqui a 250 milhões de anos, vai ter que desenhar um novo mapa do mundo. Porque provavelmente a Califórnia já terá se separado dos EUA, a Etiópia do resto da África e é provável até que a América Central tenha se fragmentado, criando um braço de mar a unir o Atlântico e o Pacífico.  Por Clélia Dahlem da Silva