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Massa e forma do elétron.

Massa do elétron é medida com precisão inédita

Redação do Site Inovação Tecnológica – 27/02/2014

Massa do elétron é medida com precisão inédita

Esta é a balança onde foi medida a massa do elétron – um isótopo do carbono (C12), cuja massa é bem conhecida, foi deixado com um único elétron, e posto para girar em uma armadilha magnética. [Imagem: Sven Sturm/MPI for Nuclear Physics]

De bem com a balança

Cientistas alemães fizeram uma nova medição da massa do elétron que chegou a um resultado que é 13 vezes mais preciso do que o anterior.

E essa precisão importa bastante: se os elétrons fossem um pouquinho mais pesados ou mais leves do que são na realidade, o mundo seria radicalmente diferente do que é.

Assim, saber o valor da massa do elétron o mais exatamente possível tem um grande impacto nas teorias que tentam explicar esse mundo como ele de fato é.

Segundo os pesquisadores, os elétrons são considerados a “cola do nosso mundo” – as reações químicas, dependentes dos elétrons em camadas bem definidas não ocorreriam, e a luz não seria capaz de interagir com a matéria se o elétron fosse só um pouquinho diferente do que é.

A massa do elétron é também uma variável central no chamado modelo padrão da física, que descreve três das quatro forças fundamentais conhecidas atualmente.

Embora esse modelo funcione bem, é claro que há limites à sua validade. Como ninguém sabe ainda onde estão esses limites, compreender o que já se conhece com grande precisão pode abrir o caminho para desvendar novas inter-relações físicas, até chegar ao que não se conhece.

O resultado da medição revelou que um elétron tem uma massa de 1/1836,15267377 a massa do próton, ou 0,000548579909067 unidade de massa atômica.

Posto em quilogramas, isso é alguma coisa em torno de 10-30 kg.

Elétron parece ser esférico – até onde se consegue ver

Redação do Site Inovação Tecnológica – 05/12/2013

Formato do elétron

O núcleo do átomo tem formato de pera, mas o elétron continua sendo esférico.[Imagem: Liam Gaffney/Peter Butler/Universidade de Liverpool]

Todos os físicos reconhecem que suas teorias, incluindo o Modelo Padrão da física de partículas, são incompletas.

Todos não, já que, é claro, sempre há exceções, como os que acreditam que já sabem tudo o que há para se saber sobre a matéria.

O problema é que está sendo muito difícil encontrar sinais de uma “nova física“, experimentos que desafiem o modelo atual ou encontrem algo – na faixa do experimentalmente possível – que não possa ser explicado por ele.

Em janeiro deste ano, uma equipe alemã mediu o tamanho do próton e levantou algumas dúvidas, embora o assunto permaneça em discussão.

Logo depois, em maio, foi a vez de se descobrir que o núcleo do átomo tem formato de pera.

Isso significa que os nêutrons e os prótons estão em posições ligeiramente diferentes ao longo de um eixo interno do núcleo, abrindo a possibilidade da existência de uma nova força fundamental.

Agora foi a vez de os físicos medirem a forma do elétron.

Formato do elétron

O elétron é considerado esférico na teoria atual, embora teorias alternativas e especulativas, incluindo algumas versões da chamada supersimetria, exigem um elétron que não seja totalmente redondo.

A equipe da colaboração internacional ACME (Advanced Cold Molecule EDM Experiment) avaliou a esfericidade do elétron de forma indireta, medindo o momento dipolar elétrico da partícula-onda.

Formato do Elétron

Físicos brasileiros vão usar o LHC 2.0 para tentar encontrar uma nova Física. [Imagem: Fermilab]

Imagine esse momento dipolar como sendo um ímã – se os elétrons realmente possuírem um momento de dipolo então eles não são esféricos, mas ligeiramente achatados, o que poderia dar razão às novas teorias.

O resultado, contudo, não trouxe boas notícias para essas versões da “nova física”.

Embora seja impraticável hoje medir um momento dipolar igual a zero, e afirmar que o elétron é absolutamente esférico, a equipe concluiu que o momento dipolar não é maior do que zero com uma precisão muito grande.

O elétron parece ser esférico até uma magnitude de 0,00000000000000000000000000001 centímetro – mais precisamente 8,7 × 10-29 cm.

Isso não abala em nada o Modelo Padrão, que aguenta uma esfericidade de até 10-39 cm.

Teóricos x experimentalistas

Mas nem todas as teorias “alternativas” foram derrubadas. Alguns modelos mais complexos e mais exóticos da supersimetria preveem um pequeno momento dipolar elétrico ainda na faixa não alcançada pela precisão dos experimentos.

Isso deixa alguns defensores do Modelo Padrão indignados: “Você pode fazer modelos de supersimetria ao infinito. Um bom teórico pode inventar um modelo em meia hora, e um experimentalista vai levar 20 anos para derrubá-lo,” disse Eugene Commins, membro da equipe que fez a medição do elétron.

Bibliografia:
Order of Magnitude Smaller Limit on the Electric Dipole Moment of the Electron
ACME Collaboration, Jacob Baron, Wesley C. Campbell, David DeMille, John M. Doyle, Gerald Gabrielse, Yulia V. Gurevich, Paul W. Hess, Nicholas R. Hutzler, Emil Kirilov, Ivan Kozyryev, Brendon R. O’Leary, Cristian D. Panda, Maxwell F. Parsons, Elizabeth S. Petrik, Ben Spaun, Amar C. Vutha, Adam D. West
arXiv
http://arxiv.org/abs/1310.7534

Bibliografia:
High-precision measurement of the atomic mass of the electron
S. Sturm, F. Köhler, J. Zatorski, A. Wagner, Z. Harman, G. Werth, W. Quint, C. H. Keitel, K. Blaum   Nature     Vol.: 506, 467-470     DOI: 10.1038/nature13026

Manuscrito original de Paul Dirac.

Exercícios sobre estequeometria – 3º D – ETEC Júlio de Mesquita

1) Um modo de remover NO das emissões das chaminés é através da reação com amônia:

NH3(g) + NO(g) ==> N2(g) + H2O(l)

Calcule a massa de N2 produzida a partir de 1,25 mols de NO;

Calcule a massa de NH3 necessária para reagir com 45 g de NO.

2) Um vinho comercial contém cerca de 9,7% de álcool etílico por massa. Suponha que 1,21 Kg de vinho sejam produzidos pela reação de fermentação da glicose, descrita abaixo:

C6H12O6(aq) ==> C2H5OH(l) + CO2(g)

Calcule a massa de glicose necessária para produzir o álcool etílico no vinho.

3) Um certo tipo de óleo cru queimado em usinas geradoras de eletricidade contém cerca de 1,2% de enxofre em massa. Quando o óleo queima, o enxofre forma dióxido de enxofre gasoso:

S(s) + O2(g) ==>  SO2(g)

Quantos litros de SO2 (d = 2,60 g/L) são produzidos quando 1,0 kg de óleo são queimados?

4) Deseja-se preparar 100,0 g de acetileno pela reação:

CaC2(s) + H2O(l) ==> Ca(OH)2(s) + C2H2(g)

Quantos gramas de CaC2 (carbeto de cálcio) e de água são necessários?

5) A amônia é produzida industrialmente pela reação entre nitrogênio e hidrogênio gasoso:

N2(g) + H2(g) ==> NH3(g)

Quantos gramas de amônia podem ser produzidos a partir de 5,47 ´ 1024 moléculas de H2?

6) O superóxido de potássio, KO2, é usado em máscaras de respiração para gerar oxigênio.

KO2(s) + H2O(l) ==> KOH(s) + O2(g)

Se o vaso de reação contiver 0,15 mol de KO2 e 0,10 mol de H2O, qual o reagente limitante? Quantos moles de oxigênio podem ser produzidos?

7) O dióxido de enxofre reage com oxigênio gasoso sob condições apropriadas para formar trióxido de enxofre. Determine o maior número de moléculas de SO3 que podem ser produzidas a partir de 185 moléculas de SO2 e 381 moléculas de O2.

SO2(g) + O2(g) ==> SO3(g)

8) O titânio, usado em motores e estruturas de aviões, pode ser obtido a partir do tetracloreto de titânio, que por sua vez, é obtido do dióxido de titânio pela reação:

TiO2(s) + C(s) + Cl2(g) ==> TiCl4(s) + CO2(g) + CO(g)

Um recipiente contém 4,15 g de TiO2, 5,67 g de C e 6,78 g de Cl2. Suponha que a reação se complete conforme a equação acima. Quantos gramas de tetracloreto de titânio podem ser obtidos?

9) O metanol é combustível de queima limpa e fácil de manusear. Pode ser preparado pela reação direta entre o CO e o H2 (que se obtém pela reação entre o vapor de água e o carvão, a quente).

CO(g) + H2(g) ==> CH3OH(l)

Numa mistura de 12,0 g de hidrogênio e 74,5 g de CO, qual o reagente limitante? Que massa (em gramas) do reagente em excesso resta depois da reação completar-se? Qual a produção teórica do metanol?

10) A aspirina (ácido acetilsalicílico) é preparada pelo aquecimento do ácido salicílico, C7H6O3, com o anidrido acético, C4H6O3. O outro produto da reação é o ácido acético.

C7H6O3 + C4H6O3 ==> C9H8O4 + C2H4O2

Qual a produção teórica (em gramas) da aspirina quando se aquecem 2,00 g de ácido salicílico com 4,00 g de anidrido acético? Se a produção real da aspirina for 2,10 g, qual o rendimento percentual?

11) As chamas do oxiacetileno são usadas para soldas, atingindo temperaturas próximas a 2000oC. Estas temperaturas são devidas à combustão do acetileno com o oxigênio:

C2H2(g) + O2(g) ==> CO2(g) + H2O(g)

Partindo-se de 125 g de ambos, qual é o reagente limitante?

Se forem formados 22,5 g de água, qual é o rendimento percentual?

12) No processo Ostwald, o ácido nítrico é produzido, a partir da amônia, por um processo em três etapas:

4 NH3(g) + 5 O2(g) ==> 4 NO(g) + 6 H2O(g)

2 NO(g) + O2(g)  ==> 2 NO2(g)

3 NO2(g) + H2O(g)  ==> 2 HNO3(aq) + NO(g)

Supondo um rendimento de 82% em cada etapa, quantos gramas de ácido nítrico podem ser fabricados a partir de 1,00 ´ 104 g de amônia?

13) Uma amostra de cocaína (C17H21O4N) é diluída com açúcar, C12H22O11. Quando uma amostra de 1,00 mg desta mistura é queimada, são formados 2,00 mg de CO2. Qual é a porcentagem de cocaína na mistura?

C17H21O4N + O2  ==> CO2 + H2O + NO2

14) A reação entre o zinco e o cloro foi usada como base de bateria de automóvel:

Zn(s) + Cl2(g)  ==> ZnCl2(s)

Qual a produção teórica, no ZnCl2, quando 35,5 g de zinco reagem com cloro em excesso? Se forem obtidos apenas 65,2 g de cloreto de zinco, qual o rendimento percentual neste composto?

15) Numa reação entre o metano, CH4, e cloro, Cl2, podem ser formados quatro produtos: CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3 e CCl4. suponha que 20,8 g de metano reagiram com cloro em excesso e produziram 5,0 g de CH3Cl, 25,5 g de CH2Cl2 e 59,0 g de CHCl3. Todo o CH4 reagiu.

Quantos gramas de CCl4 foram formados?

Qual o rendimento percentual do CCl4?

LISTA  DE  EXERCÍCIOS

1)     A pirita de ferro, FeS2, forma bonitos cristais dourados que são chamados de “ouro dos tolos”.

a)     Quantos mols de enxofre serão necessários para combinar com 1,00 mol de Fe para formar FeS2?        R.: 2,00 mol de S

b)    Quantos mols de ferro são necessários para combinar com 1,44 mols de S para formar FeS2?          R.: 0,72 mol de Fe

c)    Quantos mols de enxofre existem em 3,00 mols de FeS2? R.: 6 mol de S

d)    Quantos mols de FeS2 são necessários para se ter 3,00 mols de Fe?

R.: 3 mol de FeS2

2) Quantos mols de S estão contidos em 1,00 mol de As2S3? R : 3 mol de S

3) Baseado na quantidade de carbono disponível, quantos mols de CO2 podem ser liberados de 1,00 mol de CaCO3? R.: 1,00 mol de CO2

4) Dê a massa de 1,00 mol de cada um dos seguintes elementos:

a) Magnésio  R.: 24,30 g de Mg

b) Carbono R.: 12,00 g de C

c) Ferro  R.: 55,84 g de Fe

d) Cloro R.: 35,46 g de Cl

e) Enxofre R.: 32,00 g de S

f) Estrôncio   R.: 87,62g de Sr

5) Quantos mols existem em 50,0 g de cada um dos seguintes elementos:

a) Sódio                                                     R.: 2,17 mol de Na

b) Arsênio                                                  R.: 0,66 mol de As

c) Cromo                                                   R.: 0,96 mol de Cr

d) Alumínio                                                R.: 1,85 mol de Al

e) Potássio                                                 R.: 1,61 mol de K

f) Prata                                                       R.: 0,46 mol de Ag

6) Qual a massa de 1,35 mol de cafeína, C8H10N4O2? R.: 262g de cafeína

7) Qual a massa de 6,30 mol de sulfato de chumbo, PbSO4? R.: 1,91 . 103 g de PbSO4

8) Quantos mols estão contidos em 242 g de bicarbonato de sódio, NaHCO3?

R.: 2,88 mol de NaHCO3

9) Quantos mols estão contidos em 85,3g de ácido sulfúrico, H2SO4? R.:  0,870 mol de H2SO4

10) Calcule a massa do hidrogênio em 12,0 g de NH3.R.:  2,13g de H

11) O acetileno, que é usado como combustível nos maçaricos de solda, é produzido numa reação entre carbeto de cálcio e água:

CaC2 +  2H2O    ==> Ca(OH)2   +   C2H2

Carbeto                                 Acetileno

de Cálcio

a) Quantos mols de C2H2 serão produzidos a partir de 2,50 mols de CaC2?                                            R.:  2,50 mol de CaC2

b) Quantos gramas de C2H2 serão formados a partir de 0,500 mols de CaC2?                                                  R.:  13,0 g de C2H2

c) Quantos mols de água serão consumidos ao se produzirem 3,20 mols de C2H2?                                          R.:  6,40 mol de H2O

d) Quantos gramas de Ca(OH)2 serão produzidos quando 28,0 g de C2H2 forem formados?              R.:  79.7g de Ca(OH)2

12) O fósforo branco, formado por moléculas P4, é usado em artefatos incendiários militares, porque inflama espontaneamente quando exposto ao ar. O produto da reação com o oxigênio é P4O10. (O oxigênio encontra-se presente no ar com moléculas de O2)

a) Escreva a equação química balanceada para a reação do P4 com O2.

b) Quantos mols de P4O10 poderão ser produzidos mediante o uso de 0,500mol de O2?                          R.:  0,100 mol de P4O10

c) Quantos gramas de P4 serão necessários para produzir 50,0 g de P4O10?                                    R.:  21,8g P4

d) Quantos gramas de P4 reagirão com 25,0g de O2? R.:  19,4g P4

13) Quando o ferro é produzido a partir do seu próprio minério, Fe2O3, a reação é a seguinte:

Fe2O3    +    3CO    è    2Fe    +    3CO2

a) Quantos mols de CO serão necessários para produzir 35,0 mols de Fe?                                            R.:  52,5 mol de CO

b) Quantos mols de Fe2O3 reagirão, se 4,5 mol de CO2 forem formados?                                     R.:  1,5 mol de Fe2O3

c) Quantos mols de CO serão necessários para reagir com 48,5 g de Fe2O3?                                                   R.:  0,911 mol de CO

d) Quantos gramas de Fe são formados quando 18,6 g de CO reagem?                                                 R.:  24,7g Fe

14) O inceticida DDT (que os ecologistas reconhecem como sendo um sério agente poluente) é fabricado através de uma reação entre clorobenzeno e cloral.

2C6H5Cl               +      C2HCl3O     ==>   C14H9Cl5       +      H2O

Clorobenzeno               Cloral                   DDT

Quantos quilogramas de DDT podem ser produzidos a partir de 1.000 Kg de clorobenzeno?                                 R.:  1.575 Kg DDT

15) A dimetil-hidrazina, (CH3)2NNH2, foi usada como combustível do módulo de descida lunar da Apolo, juntamente com o N2O4, líquido oxidante. Os produtos da reação entre os dois, no motor do foguete, são: H2O, CO2 e N2.

a) Escreva a equação química balanceada para a reação.

b) Calcule a massa de N2O4 requerida para queimar 50Kg de dimetil-hidrazina.                                      R.:  153 Kg N2O4

16) Sob condições apropriadas, acetileno, C2H2, e HCl reagem para formar cloreto de vinila, C2H3Cl. Esta substância é usada para produzir o plástico policloreto de vinila (PVC) e foi considerada carcinogênica. A equação para a reação é:

C2H2 +     HCl ==>   C2H3Cl

em uma dada instância, 35,0g de C2H2 são misturados com 51,0 g de HCl.

a) Qual o reagente está em excesso?   R.:  HCl

b) Quantos gramas de C2H3Cl serão formados? R.:  84,1g C2H3Cl

c) Quantos gramas de reagente, em excesso, restarão após se completar a reação?                         R.:  1,9g HCl

17) O alvaiade, pigmento usado em tintas à base de chumbo, é produzido pelas reações:

2Pb +  2HC2H3O2  +  O2 ==> 2Pb(OH)C2H3O2

6Pb(OH)C2H3O2 + 2CO2  ==> Pb3(OH)2(CO3)2 + 2H2O + 3Pb(C2H3O2)2

Alvaiade

a) Partindo-se de 20g de Pb, quantos gramas de alvaiade poderão ser preparados?                                  R.:  12,5g de alvaiade

b) Quantos gramas de CO2 serão necessários, se 14,0g de O2 forem consumidos na primeira reação?   R.:  12,8g de CO2

Considere que todo o Pb, na primeira reação, é completamente convertido em produtos da segunda reação

Átomos cooperam à distância compartilhando luz

Redação do Site Inovação Tecnológica – 02/12/2013

Átomos cooperam à distância compartilhando luz

Os átomos artificiais, postos ao longo de um guia de ondas unidimensional, comunicam-se e se sincronizam por meio da troca de fótons.[Imagem: Barry Sanders]

Interação mediada por fótons

Dois átomos à distância podem se identificar e passar a se comportar de forma coletiva e coordenada, trocando informações por meio de luz.

Essa possibilidade quase mágica era teorizada há décadas pelos físicos que trabalham com as equações da mecânica quântica, mas ninguém havia documentado o fenômeno diretamente.

Trabalhando com átomos artificiais, a equipe do Instituto Federal de Tecnologia da Suíça (ETH) e das universidades canadenses de Sherbrooke e Calgary conseguiram o intento.

O fenômeno, chamado “interação mediada por fótons”, foi observado em um chip que aprisiona dois átomos artificiais em uma estrutura óptica unidimensional.

Os átomos se “cumprimentaram” e passaram a funcionar em conjunto, formando uma espécie de molécula, mesmo estando a mais de 2 centímetros um do outro – uma distância astronômica para as dimensões envolvidas nos sistemas quânticos.

Comunicação atômica

Átomos cooperam à distância compartilhando luz

O chip supercondutor usado no experimento já havia sido utilizado para demonstrar que um computador quântico híbrido poderá utilizar qubits de átomos artificiais. [Imagem: Barry Sanders]

Usando circuitos supercondutores, a equipe foi capaz de colocar os dois átomos artificiais em um guia de ondas e, em seguida, enviar um campo de micro-ondas através desse guia de ondas unidimensional.

A uma distância de cerca de 2 centímetros, os dois átomos artificiais formaram um tipo de molécula fracamente ligada por meio da troca de fótons, as “partículas” de luz.

“Nós também observamos como os circuitos supercondutores ou se sincronizavam para emitir radiação de forma mais eficiente, apresentado superradiância, uma fonte muito brilhante de radiação, ou aprisionavam a radiação, deixando os dois sistemas totalmente escuros, uma vez que ambos paravam de emitir fótons,” explica o professor Andreas Wallraff.

Segundo ele, a demonstração desse efeito de “comunicação atômica” poderá ser útil no roteamento de informações quânticas ou no interior de processadores quânticos.

O experimento também mostra que é possível construir circuitos que apresentem um comportamento que não pode ser visto em sistemas quânticos naturais – como se esses comportamentos naturais já não fossem estranhos o bastante.

Bibliografia:
Photon-mediated interactions between distant artificial atoms
Arjan F. van Loo, Arkady Fedorov, Kevin Lalumière, Barry C. Sanders, Alexandre Blais, Andreas Wallraff
Science
Vol.: Published Online
DOI: 10.1126/science.1244324

Rochas ornamentais brasileiras emitem radônio?

Com informações da Unesp – 28/11/2013

A indústria de rochas ornamentais brasileiras já exporta mais de R$1 bilhão por ano.

São mármores e granitos usados em bancadas, pias de cozinha, revestimentos de edifícios e pisos.

É fácil de imaginar, então, a preocupação que tomou conta tanto dos produtores, quanto do governo, quando as rochas ornamentais brasileiras apareceram nas páginas do jornal norte-americano New York Times retratadas como potenciais fontes de contaminação radioativa e possíveis causadoras de câncer.

Radônio

O texto afirmava que medições feitas nos EUA registraram emissões de radônio vindas de rochas ornamentais brasileiras, sobretudo granitos.

O radônio é um gás nobre, produzido pelo decaimento radioativo do urânio e que, ao se transformar em outros elementos químicos, aumenta o risco de câncer de pulmão nas pessoas que o inalam.

Aferir essas medições e tirar a questão a limpo foi a proposta de uma equipe brasileira, coordenada por Daniel Marcos Bonotto e Antônio Carlos Artur, da UNESP de Rio Claro (SP).

Embora os elementos precursores do radônio possam estar presentes em rochas de várias origens, as análises se concentraram nas rochas ígneas (que surgem a partir da solidificação do magma ou de um derramamento de lava), como o granito.

Apesar de relativamente simples, o projeto do experimento precisou ser ajustado com bastante cuidado.

“Como o radônio é produzido naturalmente pelas rochas, ele está presente na atmosfera. Ou seja, para estar seguro de que a sua amostra é a responsável por aquela quantidade do gás que você está medindo, você tem de aprisionar a rocha num sistema que não esteja na atmosfera, ou seja, no vácuo”, explica o físico. “Por outro lado, se se evacua totalmente o recipiente onde está a rocha, ele implode.”

Os pesquisadores conseguiram chegar a um meio-termo aceitável entre esses dois problemas. Os pedaços de rocha foram colocados em vasilhames de pirex de 20 litros, tapados com rolhas às quais eram acoplados registros, de forma a regular a troca de gases com o ambiente externo.

Radônio nas rochas ornamentais

Rochas ornamentais brasileiras emitem radônio?

[Imagem: Unesp]

A produção de radônio foi sendo medida até que se completasse um mês – tempo médio no qual a taxa de desintegração do gás nobre entra em equilíbrio com a de seu “pai”, o elemento químico rádio. Por conta de propriedades da rocha, às vezes esse prazo é excedido, levando mais de um ano para que o equilíbrio seja alcançado.

Depois desse prazo, o gás é introduzido no sistema de leitura, cuja limpeza é feita por sua adsorção em carvão ativado, o qual, ao ser aquecido, permite que o radônio seja exalado para a atmosfera.

Radioatividade em granitos

O conjunto dos dados indica, entre outras coisas, que nem sempre as pedras com maior potencial de produção de radônio são as que irão, efetivamente, lançar o gás em maior quantidade no ar circundante. Rochas com alto grau de porosidade, por exemplo, ainda que contenham pouca “matéria-prima” para o radônio, acabam liberando uma quantidade maior do gás do que rochas menos porosas.

A maior parte das amostras apresentou níveis de radônio abaixo do indicado como perigoso pela EPA, a Agência de Proteção Ambiental norte-americana.

Apenas uma das nove amostras exalou radônio acima desse valor.

Os pesquisadores avaliam que, no caso dessas rochas, seria suficiente a precaução do uso apenas em ambientes externos, ou mesmo em interiores, desde que com boa ventilação, para evitar o acúmulo.

Ou seja, mesmo as rochas que emitem os níveis mais altos do gás, portanto, poderiam ser utilizadas sem sustos para embelezar uma calçada, por exemplo.

Enquanto isso, porém, os clientes externos não parecem ter-se influenciado muito pelas alegações na reportagem do New York Times: as exportações brasileiras de rochas ornamentais devem crescer cerca de 20% este ano.

O que o Boson de Higgs não é !

outubro 8, 2013

por ddimensoes

Hoje saiu o resultado do Nobel de física. O grande prêmio foi para os físicos Francois Englert e Peter Higgs, por terem teorizado o mecanismo que faz com que bósons de gauge, chamados na literatura de divulgação de “partículas de forças”, adquiram massa, ao contrário por exemplo do fóton, que permanece sem massa.

“Partículas de Força” porque em teoria de campos a troca dessas partículas geram o que chamamos de força. A força eletromagnética de repulsão entre dois elétrons é descrita pela troca de fótons. A força que mantém os quarks unidos dentro de um próton, chamada de Força Nuclear Forte, é descrita pela troca de glúons. Os bósons responsáveis pela Força Nuclear Fraca, que provoca os decaimentos beta em processos radiativos, são massivos, e até o trabalho do Higgs e outros físicos (uns nove pelo menos,  embora o prêmio só tenha sido dado a dois), ninguém sabia entender muito bem porquê.

Depois mais tarde outros físicos mostraram também que o mesmo campo utilizado para dar massa para bósons de força poderia também dar massa a férmions (que alguns chamam de “partículas de matéria”). Então, a grosso modo, o campo de Higgs pode ser o responsável pela massa das partículas elementares que conhecemos (exceto talvez neutrinos – essa é outra história).

Claro, nessa hora nenhum jornal quer estar por fora da notícia. Jornalistas que não sacam nada e não se dão ao trabalho de perguntar a quem sabe, saem de seus covis do mal propagando a destruição. E é papel de superheróis correr atrás deles tentando limpar a bagunça. Outros já estão fazendo isso por aí, estou chegando atrasado. Mas antes tarde do que nunca.

Partícula de Deus

O Bóson de Higgs não tem nada a ver com Deus, nem com religião, nem com nada disso. Um fisico chamado Lederman escreveu um livro sobre esse episódio da ciência, e queria chamar o livro de “The Goddamn Particle” (A partícula maldita). Os editores não gostaram do nome, e mudaram para “The God Particle” (“A Partícula Deus” ou “A Partícula de Deus”). Nenhum físico usou esse nome, todos usam simplesmente “Boson de Higgs”. Muitos nem ficaram sabendo desse nome. Só quando já era tarde demais e os jornais já tinham espalhado para todo o canto esse “maldito” apelido.

Provou a Existência de Deus

Não. Nem desprovou. Simplesmente perguntar se o Higgs tem alguma coisa a ver com existência de Deus é estúpido. É como perguntar a um cientista político como a Segunda Guerra explica porque eu gosto mais de chocolate do que jiló. A pergunta em si é estúpida.

Prova o Big-Bang

O Higgs não tem nada a ver com o Big-Bang. O LHC não tem nada a ver com o Big-Bang. O LHC produz colisões de altas energias, só isso. Esse tipo de colisão é parecida com o que acontecia quando o universo estava bem quente e denso. Lá no passado. Mas não diz nada sobre a origem, ou o princípio de tudo.

Explica Onde Tudo Veio

Não. O Bóson de Higgs explica como que alguns bósons de força e algumas outras partículas ganharam massa. Só isso.

Prova a Origem da Vida

Não. Mesmo caso anterior. Saber de onde a massa de algumas partículas vem não te diz o que acontece com elas depois.

Diz de Onde vem toda a Massa

Essa chega perto. Mas ainda está errada. O Higgs é o mecanismo para dar massa aos bósons de força, e é o mais aceito para dar massa para partículas de matéria. Mas outras coisas entram. Por exemplo, somente cerca de 10% da massa de um próton corresponde a massa dos seus quarks (geradas pelo Higgs). Os outros 90% vem de algo que podemos chamar no momento de “energia de ligação” desses quarks, que é extremamente alta. O mesmo para os nêutrons. Considerando que essas duas partículas, os prótons e os nêutrons, compõem a massa da matéria usual (já que os elétrons são mil vezes mais leves), podemos dizer que boa parte da massa do nosso dia-a-dia não vem do Higgs.

Além de tudo isso, há fortes indícios que pode existir mais matéria pesada por aí, o que chamamos de Matéria Escura, que muitos acreditam que compõe boa parte da massa das galáxias. E não temos idéia do que essa Matéria Escura é feita, muito menos se o Higgs tem alguma influência nisso.

Por enquanto é só. A descoberta do Bóson de Higgs pelas equipes do ATLAS de do CMS, experimentos do LHC, foi um feito fantástico. A teoria desenvolvida pelo Higgs e outros que deu origem à busca foi fantástica. Mas está longe de ser a Resposta à Pergunta Fundamental da Vida, o Universo e Tudo Mais.

Outros textos antigos sobre o assunto, e o papel do LHC nisso tudo:
Dossiê Higgs:

http://lceo.wordpress.com/2011/12/15/dossie-higgs/

5 sigma e mais sobre o Higgs:
http://lceo.wordpress.com/2012/11/17/5-sigma-e-mais-sobre-o-higgs/

Asteroide matador é do Brasil !

POR Salvador Nogueira

Você enxerga a cratera de Araguainha nessa imagem feita por um satélite Landsat, da Nasa?

Olha só: nunca antes na história deste país se teve notícia de uma tragédia parecida. A maior extinção em massa de todos os tempos pode ter começado a partir de um impacto de asteroide no Mato Grosso, cerca de 254 milhões de anos atrás.

A hipótese foi levantada por um grupo internacional de pesquisadores liderado por Eric Tohver, da University of Western Australia, e rendeu a capa da revista Pesquisa Fapesp deste mês, em competente reportagem do meu chapa Marcos Pivetta.

O trabalho, feito em colaboração com geólogos da USP, investiga a cratera de Araguainha, a maior das cicatrizes deixadas por asteroide no nosso Brasilzão. Eles estimam que um objeto de cerca de 4 km se chocou contra o nosso planeta naquela região e iniciou a cadeia de eventos que levaria à mais severa extinção em massa da história da Terra, com perda de 96% das espécies marinhas e 70% das espécies vertebradas terrestres.

Esse episódio de matança indiscriminada, conhecido também como a Grande Matança, ou evento de extinção do Permiano-Triássico, deixou a que aconteceria mais tarde — e acabaria com os dinossauros — no chinelo.

O que é curioso é que a morte dos gigantes lagartos (ou avós das galinhas, como queiram), ocorrida 65 milhões de anos atrás, foi ocasionada por um asteroide bem maior, com pelo menos 10 km  de diâmetro. E, por incrível que pareça, foi menos severa do que a ocasionada pelo impacto de Araguainha, com um objeto menor.

Por quê? Ao que parece, a grande tragédia do impacto brasileiro foi ter acontecido num terreno com muito carbono orgânico armazenado. A pancada (que gerou a cratera que vemos hoje, com respeitáveis 40 km de diâmetro) liberou uma quantidade brutal de metano na atmosfera, causando um aquecimento global violento e quase instantâneo. Sem tempo para se adaptar, muitas espécies morreram, causando o colapso da cadeia alimentar.

Vale lembrar que a hipótese de que a extinção do Permiano-Triássico teria acontecido pelo impacto brasuca ainda é controversa. Até agora, o único episódio de morte maciça de espécies indubitavelmente ligado ao impacto de um pedregulho espacial, dos sete conhecidos, é mesmo o que acabou com a festa dos dinossauros.

De toda forma, o estudo é um lembrete que, quando um asteroide de grande porte cai por aqui, as coisas não costumam caminhar bem. Ignorar os assuntos espaciais é pedir para que algo assim aconteça de novo. Como dizia Arthur C. Clarke, “os dinossauros morreram porque não tinham um programa espacial”.

Nova forma de ligação química é feita com repulsão e ruído

Redação do Site Inovação Tecnológica – 09/09/2013

Nova forma de ligação química é feita com repulsão e ruído

A combinação de uma força de repulsão e de um ruído ambiente bem definido podem fazer com que dois átomos se liguem. [Imagem: Lemeshko/Weimer]

 

As lições de química básica nos dizem que as ligações entre os átomos podem se formar se for energeticamente mais favorável para os átomos ficarem juntos do que separados.

Isto fundamentalmente requer uma força de atração entre os átomos.

No entanto, novos cálculos mostram que a combinação de uma força de repulsão e de um ruído ambiente bem definido pode também ter o surpreendente efeito de conduzir os átomos a um estado de ligação, efetivamente conectando esses átomos.

Se as condições para essa ligação química parecem estranhas, mais ainda serão as exóticas propriedades dessa ligação via repulsão e ruído, advertem Mikhail Lemeshko e Hendrik Weimer, da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, que descobriram o novo fenômeno.

Ligação por repulsão e ruído

Mas como é possível que a repulsão e o ruído, ambos efeitos contrários às condições clássicas para a formação de uma ligação química, possam levar a um estado de ligação?

Para entender isso, dizem os pesquisadores, é preciso levar em conta as propriedades quânticas dos átomos: a adição de um ruído controlado a um sistema quântico pode resultar em um fenômeno de interferência que retém os átomos em um estado quântico bem definido.

A força repulsiva, introduzida em seguida, assegura que esta “armadilha” ocorra a uma distância específica, o que define o comprimento da ligação.

As propriedades desse novo estado ligado são muito diferentes dos seus homólogos químicos. Por exemplo, o estado ligado é extremamente robusto e dificilmente poderá ser quebrado pela aplicação de uma quantidade de energia constante sobre ele.

Resfriamento de gases

Mas, embora se fale em ruído e força de repulsão, não basta gritar e empurrar para começar a estabelecer ligações químicas exóticas.

Lemeshko e Weimer consideraram uma das fontes mais básicas e universalmente disponíveis de ruído: as flutuações do vácuo do campo eletromagnético, o popular vácuo quântico.

Técnicas que utilizam estas flutuações quânticas levaram, por exemplo, a melhorias dramáticas no resfriamento a laser, que renderam o Prêmio Nobel de Física.

Os pesquisadores acreditam que as primeiras aplicações do novo mecanismo de ligação química estarão igualmente no campo do arrefecimento de gases atômicos, muito usados no campo da computação quântica.

Bibliografia:
Dissipative binding of atoms by non-conservative forces
Mikhail Lemeshko, Hendrik Weimer
Nature Communications
Vol.: 4, Article number: 2230
DOI: 10.1038/ncomms3230

Lista de exercícios sobre funções orgânicas – 2º D – ETEC Júlio de Mesquita

Segue em anexo a lista de exercícios sobre funções orgânicas.

Lista de exerc. sobre funções orgânicas

Lista de exercícios sobre concentração de soluções – 2ºH – ETEC Júlio de Mesquita

Lista de exercícios sobre concentração de soluções, 2ºH, ETEC Júlio de Mesquita.

Aula de Exercícios sobre Concentração de Soluções

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