Atualizando a descrição do blog: Tive a intenção de criar este blog para divulgar conceitos, fatos históricos, curiosidades e outros temas sobre a grande ciência física. Existem muitos outros blogs sobre o assunto, mas a minha intenção principal é tentar escrever sobre assuntos de física vistos na graduação ou de pesquisa física para o público geral. Minhas ideias sobre temas para as colunas surgem de textos e artigos que vou lendo ao longo do meu trabalho acadêmico. Discussões são sempre bem vindas!
Abraço a todos!

terça-feira, 27 de dezembro de 2011

Ondas Gravitacionais - parte 2



Ainda tentando compreender melhor algumas características das ondas gravitacionais, vamos, neste texto, esclarecer como tais ondas são previstas matematicamente pela teoria da relatividade geral de Einstein, ou teoria da gravitação de Einstein. Não iremos aqui fazer nenhuma conta, apenas mostrar um caminho que leve à previsão das ondas, o que pode ser de grande interesse.

            A teoria da relatividade geral é uma teoria de gravitação. Uma das grandes diferenças entre esta teoria e a teoria de gravitação de Newton é a de que na relatividade geral, todas as massas, de qualquer grandeza, estão localizadas em uma malha, denominada espaço-tempo. Assim, quanto maior for a massa de um corpo considerado, maior será a deformação causada neste no espaço-tempo. Para ilustrar isso, imagine um colchão. Se colocarmos sobre ele uma bola de gude, sua superfície será levemente deformada. Entretanto, se colocarmos sobre o colchão uma bola de boliche, então a deformação causada será muito maior. Com a malha do espaço-tempo e as massas como planetas, buracos negros, e outros corpos, a analogia é exatamente esta. Disso, podemos facilmente deduzir que, na ausência de qualquer corpo massivo, o espaço-tempo torna-se plano.

            Para descrever matematicamente o espaço-tempo de todo o universo ou de uma região localizada, utiliza-se a chamada métrica. Uma forma de definir a métrica é dizer que ela mantém a distância entre dois pontos quaisquer inalterada, independente do sistema de coordenadas utilizado para fazer a medida. Pode ser um sistema de coordenadas plano, esférico, ou qualquer outro. Na ausência de massa, a métrica se resume a algo simples, porém em outros casos pode ser muito complicado descrevê-la. Assim, o primeiro ingrediente que temos em nosso entendimento entre espaço-tempo e corpos massivos é a Geometria.

            Por outro lado, da relatividade especial de Einstein, podemos sempre relacionar massa e energia. De fato, segundo essa teoria, massa e energia são a mesma coisa. Seguindo isso, podemos interpretar um corpo massivo como sendo uma certa quantidade de energia sobre o espaço-tempo. Segue então que temos o outro ingrediente para nossa compreensão, a Energia.

            Seguindo alguns princípios gerais de física, Einstein obteve na relatividade geral uma equação que relacionasse geometria e energia (ou densidade de matéria). Essa equação recebe o nome de Equação de Einstein. Normalmente, quando vamos utilizar esta equação, escolhemos nosso sistema de estudo. A partir disso, descrevemos matematicamente o espaço-tempo em questão através da métrica, e escrevemos toda a matéria considerada com as devidas equações. Então, relaciona-se essas duas quantidades através das equações de Einstein e interpreta-se as equações resultantes. Para um universo plano, com uma distribuição de massa em algum ponto, um dos resultados obtidos através das equações de Einstein são as ondas gravitacionais! Assim, a previsão da existência das ondas gravitacionais vem da solução das equações de Einstein.

            Nesta parte da explicação vimos, através de um delineamento ilustrativo, um caminho que leva até a previsão das ondas gravitacionais pela teoria geral de relatividade de Einstein. De fato, a previsão das ondas gravitacionais da um certo conforto aos físicos, pois se buscamos semelhanças entre teorias distintas e uma futura unificação, a semelhança entre gravitação e eletromagnetismo por meio de um formalismo ondulatório é um grande sucesso.

quinta-feira, 22 de dezembro de 2011

Ondas Gravitacionais - parte 1



Quando ouvimos dizer ou lemos em algum lugar o termo “ondas eletromagnéticas”, fazemos sempre a associação com eletricidade e magnetismo. Esse termo é comum para nós, uma vez que o eletromagnetismo é uma ciência fácil de ser demonstrada experimentalmente. Entretanto, um outro termo que muito se fala, “ondas gravitacionais” que, analogamente, é uma das conseqüências da teoria gravitacional de Einstein, a teoria da relatividade geral, não é muito bem compreendido. Mas de onde surgem as ondas gravitacionais, e como elas são previstas de maneira matemática pela teoria da relatividade geral? Iremos tentar entender esse assunto ao longo desse texto e de outros, uma vez que sua analogia com as ondas eletromagnéticas é direta.


As origens das ondas eletromagnéticas e gravitacionais são praticamente idênticas. No eletromagnetismo, se considerarmos uma carga elétrica, e a oscilarmos de maneira acelerada, teremos como resultado a produção de ondas eletromagnéticas, que podem ser detectadas por algum sistema de antena ou algo do tipo. Já na teoria da relatividade geral, de maneira análoga, se considerarmos uma partícula massiva, e a oscilarmos de maneira acelerada, iremos gerar as chamadas ondas gravitacionais. Basicamente, é assim que se produz tais ondas. Mas então, por que ainda não conseguimos detectar estas ondas gravitacionais? Além de serem factíveis de produção, são previstas, como iremos ver, pelas chamadas equações de Einstein. Neste caso, o problema é a intensidade da integração gravitacional. Ela é extremamente baixa em comparação à interação eletromagnética. Como um exemplo simples, se pegarmos um prego de ferro e colocarmos ele a certa altura da terra e próximo a um imã, iremos ver facilmente que o imã atrai o prego e o impede de cair no chão. Isso demonstra a superioridade da força eletromagnética em comparação à gravitacional. Analogamente, a intensidade das ondas gravitacionais é muito menor em relação às eletromagnéticas. Consequentemente, para podermos, com nossa capacidade atual de precisão nos experimentos, medir ondas gravitacionais, quantidades enormes de massa devem ser consideradas. Mesmo assim, os instrumentos atuais de medida carecem de precisão para tal.


Uma outra pergunta então seria: Onde é possível, no universo, encontrar quantidades enormes de massa que possam produzir ondas gravitacionais capazes de serem medidas por nós, seres humanos? A resposta para esta pergunta está nos gigantescos eventos que acontecem por todo o universo, como explosões de supernovas, colisões entre galáxias, rotação de um buraco negro e movimentos envolvendo galáxias e aglomerados de galáxias. Todos esses eventos produzem as chamadas ondas gravitacionais, e todos são estudados teoricamente quanto a isso. Em relação a medir estas ondas, como dito, nossos equipamentos atuais não possuem capacidade de precisão suficiente.


Vimos, neste texto, que a produção de ondas gravitacionais, a princípio, é basicamente simples. Entretanto, detectá-las já é outra questão bem complicada, impossível atualmente por razões experimentais. A despeito das fontes de ondas gravitacionais consideradas acima, existe uma outra, que gera as chamadas “ondas gravitacionais primordiais”. O termo “primordial” vem do fato da fonte considerada estar associada aos primeiros momentos de evolução do universo, o período inflacionário. Iremos continuar abordando as ondas gravitacionais nos próximos textos, e o porquê esta última fonte merece atenção especial.



Abaixo, um vídeo mostrando um possível detector de ondas gravitacionais, em desenvolvimento no Brasil.
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segunda-feira, 12 de dezembro de 2011

As Unificações de Teorias na Física 3



Um dos grandes experimentos realizados nos últimos anos foi sem dúvida o experimento com o LHC (Grande Colisor de Hádrons, na sigla em inglês), localizado no CERN (Centro Europeu de Pesquisa Nuclear, na sigla em inglês). A realização deste busca, como muito anunciado pela mídia, a já famosa partícula chamada bóson de Higgs. Na teoria mais moderna de física de partículas elementares, essa partícula é a responsável pela massa em todas as outras partículas existentes. A unificação do eletromagnetismo com a força nuclear fraca foi um dos grandes feitos da física. Hoje, sabemos que elas são separadas, mas acredita-se que nos primeiros momentos do surgimento do universo elas eram uma única força, a força eletrofraca.
            No eletromagnetismo, como já foi dito, tem-se que as partículas de interação neste caso são os fótons. Esses fótons, para estarem de acordo com a Teoria da Relatividade Especial de Einstein, não devem possuir massa de repouso. Na época da tentativa de unificação entre esta força e a força fraca, não se sabia nada sobre as partículas de interação desta última. Porém em 1957, com um experimento de simetria sugerido pelos físicos Lee e Yang foi possível afirmar que as partículas de interação da força fraca existiam e eram duas, denominadas W+ e W-.
No entanto, todas as tentativas de unificação do eletromagnetismo com a força nuclear, partindo apenas destas duas partículas de interação para a força fraca foram mal sucedidas, levando em conta outras propriedades que deveriam ser satisfeitas.
            Para resolver tal problema, os físicos envolvidos no trabalho de unificação supuseram a existência de uma outra partícula, algo natural em física nuclear quando está se construindo uma teoria sem experimentos ainda existentes para prová-la. Essa partícula, denominada fóton pesado, Z0, serviria para satisfazer as outras propriedades exigidas pela unificação. No entanto, existia um outro problema final: como já foi dito, o eletromagnetismo é uma força de longo alcance, sendo, portanto necessário que o fóton tenha massa de repouso zero; por outro lado, a força nuclear fraca é de curto alcance, da ordem de 10-16, e para isso as três partículas [W+, W-, Z0] deveriam possuir uma grande massa, em relação às outras partículas. A questão então era de onde vinha essa massa?
            Para os físicos envolvidos no trabalho, Abdus Salan e Steven Weinberg, as massas dessas três partículas deveriam surgir através de uma transição de fase, em que a temperatura necessária seria, de acordo com trabalhos do físico Friedmann, exatamente a temperatura do universo cerca de 10-12 segundo após o Big Bang. Nesta transição de fase, de acordo com a teoria, deveria haver uma partícula denominada partícula de Higgs que incorporaria massa às três partículas de interação da força nuclear fraca.
            Resumindo: antes que a transição de fase ocorresse (isto é, quando a temperatura do universo era menor que a exigida) havia apenas a força eletrofraca. Imediatamente depois, ela se separou em duas forças distintas, o eletromagnetismo e a força nuclear fraca, tendo o W+, W- e o Z0 adquirido massas através da partícula de Higgs.
            Assim, a principal função do experimento a ser realizado no CERN, onde está instalado o LHC, é fornecer energia suficiente, a energia necessária para a transição de fase, para que se possa comprovar experimentalmente a existência de tal partícula de Higgs, também conhecida como bósons de Higgs.       Embora muito complicada, tal teoria faz sentindo dentro do âmbito da física de partículas elementares. Basta esperar para ver os resultados do experimento. Caso seja positivo, a teoria estará correta e outro passo na teoria de unificação total foi dado. Porém caso não seja verificada a existência da partícula de Higgs, será necessário reconstruir toda física nuclear de base, inclusive vários conceitos hoje aceitos.

Abaixo um bom vídeo sobre as foças fundamentais da natureza e a tentativa de suas unificações. Existem muitos outros vídeos bons, mas infelizmente boa parte deles não possuem legendas.
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Espero que tenham gostado do assunto abordado!!!


quarta-feira, 30 de novembro de 2011

As Unificações de Teorias na Física 2


Em física, em especial em física teórica, busca-se sempre unificar teorias aparentemente desconexas ou reformular teorias já existentes com base nos novos resultados experimentais que vão surgindo. Assim, como já dito, o objetivo dos físicos teóricos e experimentais é buscar uma teoria que unifique todos os ramos da física. Antes de falarmos sobre a tão procurada partícula ou bóson de Higgs, serão apresentadas mais algumas unificações ocorridas na física ao longo do tempo, de modo a tornar claro o caminho que se seguiu até a suposição da existência de tal partícula.
            Até por volta de 1890, o eletromagnetismo e a óptica eram vistos como dois ramos separados na física. O eletromagnetismo explicava vários fenômenos, como corrente elétrica, deflexão do ponteiro da bússola, entre outros. Já a óptica tratava de problemas relacionados ao caminho percorrido pela luz, sem se preocupar com a fonte dessa luz. Maxwell mostrou nessa época que, se uma carga elétrica fosse acelerada (isto é, se houvesse uma mudança em sua velocidade), ela emitiria energia na forma de radiação eletromagnética (ondas de radio, ondas de calor, raios luminosos, raios-x e raios gama, que só diferem uns dos outros pelo valor do comprimento de onda). Além dessa brilhante unificação entre óptica e eletromagnetismo, Maxwell também foi capaz de calcular a velocidade dessas ondas no vácuo, partindo apenas de duas constantes que representavam as propriedades elétricas e magnéticas no vácuo. Esse valor é o tão conhecido c, a velocidade da luz no vácuo. Maxwell morreu aos 48 anos, não podendo ver sua teoria ser comprovada experimentalmente por Hertz, na Alemanha, 10 anos mais tarde.
            Tentando explicar alguns fatos, entre eles o experimento de Michelson-Morley, Einstein propôs seus dois postulados para a construção da teoria da relatividade especial, no qual um deles afirma a constância da velocidade da luz, c, em qualquer referencial. Partindo deste postulado, ele pôde unificar os conceitos de espaço e tempo, bem como o de massa e energia, na tão conhecida equação E = m.c2. Einstein também foi capaz de reformular a teoria da gravidade, no sentido em que, em sua teoria, a curvatura do espaço e tempo determinava a intensidade da gravitação em determinado local. Nesta teoria, a curvatura era determinada pela massa do objeto. Como ilustração, pense em uma bola de gude pesada sobre um colchão. Tal bola de gude irá afundar o colchão nas proximidades, e assim qualquer objeto de tamanho semelhante presente nesta deformação irá em direção à bola de gude. Deste modo, a gravitação era vista de modo geométrico, porém usando outros tipos de geometria, e não a geometria euclidiana.
            Após o êxito da relatividade geral em termos de explicar a gravitação, Einstein começou a pensar em uma maneira de unificar sua teoria com o eletromagnetismo, de modo que este poderia ser visto de forma geométrica tal como a relatividade geral. No entanto suas tentativas não foram bem sucedidas. O interessante é que alguns anos antes, Faraday realizou experimentos para tentar unificar a eletricidade com a gravidade, esta ainda newtoniana. Usando pesos, que supunha serem suficientemente grandes, em queda livre, ele esperava detectar uma corrente elétrica que seria detectada por um galvanômetro próximo. Ele de fato não encontrou efeito algum, mas escreveu: Aqui terminam minhas tentativas. Os resultados são negativos. Eles não abalam minha forte crença na existência de uma relação entre gravidade e eletricidade, embora não forneçam prova alguma de que tal relação existe.
            Assim, vemos, principalmente pela frase de Faraday, o sonho dos físicos em unificar teorias. Outros cientistas tentaram outras unificações, porém as mais importantes foram mencionadas. Por fim, será explicado no próximo texto a razão de se supor a existência do bóson de Higgs, a partícula responsável pela massa de acordo com as teorias atuais em física nuclear. Tal suposição vem da unificação entre o eletromagnetismo e a força nuclear fraca.

segunda-feira, 21 de novembro de 2011

As Unificações de Teorias na Física




Nesses últimos anos, temos visto várias notícias sobre a promessa de que o LHC (Grande Colisor de Hadrons, em sua sigla em inglês), irá ser capaz de provar a existência da tão esperada partícula fundamental denominada bóson de Higgs. Essa partícula, como descrita na teoria, é responsável pela propriedade de massa de todas as outras partículas e consequentemente de toda matéria conhecida até então. Tal partícula foi idealizada pela primeira vez por volta de 1957, quando os físicos procuravam uma maneira de unificar duas forças fundamentais da natureza, a força eletromagnética e a força nuclear fraca.
            A idéia de unificação entre teorias aparentemente desconexas sempre foi um dos objetivos dos físicos. Segundo Dirac, um dos maiores físicos de todos os tempos, a beleza de uma teoria determinava se ela devia ou não ser aceita, mesmo a despeito de qualquer prova experimental momentaneamente contrária. Assim, muitos físicos vem trabalhando na tentativa de se desenvolver uma teoria que englobe todas as forças fundamentais da natureza: uma teoria única, sem a necessidade de se ficar particularizando maneiras de se resolver um problema. Para ver como isso ocorreu de maneira breve na história, iremos ver rapidamente as principais unificações feitas ou suas tentativas.
            Abdus Salam, outro grande físico, diz que ainda no Afeganistão antigo, o físico Al- Biruni foi, ao que parece, o primeiro a dizer explicitamente que todos os fenômenos físicos sobre o Sol, a Terra e a Lua obedecem às mesmas leis. Um pouco mais adiante no tempo, Galileu, observando sombras de montanhas na superfície da Lua com seu telescópio, foi capaz de afirmar que as leis de projeção de sombras são as mesmas tanto na Lua como na Terra. Essa frase, conhecida como simetria galileana, afirma a universalidade das leis da física. Já por volta de 1680, Isaac Newton, em seus trabalhos sobre gravitação, pôde afirmar que a força da gravidade terrestre (que faz as maçãs caírem no chão) era a mesma coisa que a gravidade celeste (a força que mantém os planetas em movimento em torno do Sol).
            Nas décadas de 1820 e 1830, os cientistas Faraday e Ampère foram capazes de realizar a unificação da eletricidade com o magnetismo, tornando-se então eletromagnetismo. Eles mostraram que uma carga parada gerava um campo elétrico. Mas esta mesma carga em movimento acelerado também gerava um campo magnético. Ou seja, para um observador “sentado sobre a carga”, ele sentiria apenas o efeito do campo elétrico. Mas já para um observador que estivesse parado em relação a esta carga acelerada, ele sentiria o efeito de um outro campo, o magnético, já conhecido.
            Até aqui, é possível ver que no início dos estudos sobre a gravidade, ela era tida como tendo propriedades distintas na Terra e no resto do universo. Estudos experimentais de Galileu e Newton mostraram que a gravidade é a mesma em todo o universo, sendo uma força apenas atrativa, nunca repulsiva. Por outro caminho, foi possível unificar a eletricidade e magnetismo, surgindo a força eletromagnética. A estes dois tipos de interações, descobriram-se mais duas, a força nuclear fraca e força nuclear forte, interações fundamentalmente de curto alcance. Elas serão consideradas mais adiante, quando será mostrada a necessidade de se introduzir o bóson de Higgs. Antes, serão mostradas mais algumas unificações realizadas na física, assim como a má sucedida tentativa de se unificar gravitação e eletricidade.

Abaixo, um vídeo mostrando uma breve ilustração sobre o problema da unificação entre a Teoria da Relatividade Geral e a Mecânica Quântica.

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sexta-feira, 18 de novembro de 2011

História Sobre Eletricidade e Magnetismo



Até o fim do século 18, eletricidade e magnetismo eram ciências totalmente desconectadas entre si, consideradas apenas como curiosidades de laboratório. Em ambos os casos, conheciam-se apenas fenômenos estáticos, em que não havia movimentação de cargas, ou seja, corrente elétrica.
            Em se tratando de eletricidade, na Grécia antiga já era conhecido o fenômeno de eletrização por atrito, pois sabia-se que o âmbar, uma resina amarelada, quando atritado com pele de animais, atrai partículas leves, como sementes ou fragmentos de palha. Curiosamente, o nome do âmbar, em grego, é “elektron”, gerando assim o nome da palavra eletricidade e da partícula elementar elétron. Em 1600, William Gilbert, médico inglês, publicou seu tratado De Magnete, onde menciona outros corpos que se eletrizam por atrito, tais como o vidro e o enxofre.
            A existência de dois tipos de cargas foi descoberta por Charles François du Fay em 1733, quando mostrou que duas porções do mesmo material, como o âmbar, eletrizadas por atrito com um tecido, repeliam-se, mas o vidro eletrizado atraía o âmbar eletrizado. Posteriormente, Benjamim Franklim chamou o tipo de carga contida no vidro de positiva e a contida no âmbar de negativa. Assim, esses e alguns outros experimentos mostraram que cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais contrários se atraem, além de que um corpo neutro é um corpo que contem a mesma quantidade de cargas positivas e negativas.

          
         Em relação ao magnetismo puro, também na Grécia antiga se conheciam as propriedades de um minério de ferro encontrado na região da Magnésia, a magnetita (Fe3O4): um pedaço de magnetita é um imã permanente que atrai pequenos fragmentos de ferro. Muito antes de ter uma relação com a eletricidade, em 1100 A.C., os chineses já haviam descoberto que uma agulha de magnetita capaz de se orientar livremente num plano horizontal alinha-se aproximadamente na direção norte-sul. Eles usavam este aparelho como uma bússola para navegação.
            No tratado publicado por William Gilbert em 1600, ele cita pela primeira vez que a própria Terra atua como um grande imã.
            Um imã permanente, como, por exemplo, a agulha magnética de uma bússola, tem um pólo norte N e um pólo sul S, sendo fácil verificar, com dois imãs, que seus pólos de mesmo nome se repelem e que os pólos de nome contrários se atraem. Tendo como base esse fato, é possível pensar em criar uma ciência do magnetismo analogamente à eletricidade, com cargas positivas e negativas. Entretanto, experiências mostram que não é possível separar um pólo de outro em um imã.
            Os experimentos realizados que mostraram alguma relação entre a eletricidade e o magnetismo só foram feitos no início do século 19, onde se verificaram os efeitos magnéticos das correntes. Com o grande experimento de Faraday, ele mostrou o fenômeno de indução eletromagnética, ou seja, a variação de campos magnéticos com o tempo produziam campos elétricos.
            O efeito contrário, que eletricidade implicava em magnetismo, foi predito teoricamente por Maxwell quando formulou a teoria clássica do eletromagnetismo. A verificação experimental da teoria foi feita por Hertz através da produção de ondas de rádio.
            Como um esforço final para consolidar eletricidade e magnetismo, no inicio do século 20, o eletromagnetismo, como já era chamado, foi incorporado à teoria da relatividade restrita de Einstein, e percebeu-se que campos elétricos e magnéticos são partes de um campo mais geral, denominado campo eletromagnético. Posteriormente o eletromagnetismo foi incorporado à ciência do muito pequeno, a mecânica quântica, onde outros resultados interessantes puderam ser tirados.

Referência: Curso de Física Básica 3, H. Moysés Nussenzveig

quinta-feira, 17 de novembro de 2011

As Interações Fundamentais em Física

        
A palavra interação está associada a tudo que possamos imaginar, desde o contato de nossa mão com algum objeto até o movimento da Terra em torno do Sol. Em física, pode-se dizer que a causa de qualquer equação, simples ou complicada, é uma interação. Na natureza, aparentemente tudo leva os cientistas a acreditarem que todas as coisas podem ser explicadas a partir de quatro tipos de interações, também chamadas de acoplamentos. Os nomes destas são: eletromagnética, gravitacional, fraca, e nuclear ou forte.
            O tipo de interação que talvez seja o mais conhecido de todos é o gravitacional, responsável pela órbita dos planetas em torno do Sol, estando relacionada com todo corpo que possui a propriedade conhecida como massa. Quando Newton escreveu sua teoria da gravidade, ele disse que suas idéias descreviam o fenômeno, mas que não explicavam sua causa.
            Também muito conhecido é o acoplamento eletromagnético, resultado da unificação do magnetismo e da eletricidade. A teoria eletromagnética diz que as partículas interagem à distância, por meio do chamado campo eletromagnético. Como conseqüência dessa interação, temos a atração entre dois imãs, as correntes elétricas induzidas por campos magnéticos, entre uma infinidade de outros exemplos.
            As outras duas interações, fraca e nuclear, não são tão conhecidas. A interação fraca é uma interação que não é percebida no mundo macroscópico, pois ela atua em escala subatômica. Como exemplo de acoplamento fraco, pode ser citado o decaimento beta, no qual um nêutron é convertido em um próton, com a emissão de mais algumas partículas, como o elétron. A emissão de mais outras partículas além do próton ocorre para se conservar a energia do nêutron inicial.
            A força forte ou nuclear, é a força responsável pela união de dois prótons ou nêutrons. Em física nuclear, prótons e nêutrons são chamados de nucleons. Essa interação não tem relação alguma com a eletromagnética. Como dois prótons possuem cargas iguais, sua repulsão eletromagnética é muito grande, entretanto a interação forte é tal que dois prótons formam um núcleo atômico sem a desintegração deste, na maioria dos casos. Esses dois acoplamentos, fraco e nuclear, são conhecidos como sendo de curto alcance, pois só são percebidos em escala de distâncias muito pequenas.
            Todas essas quatro interações descritas acima podem parecer estranhas à primeira vista. Como exemplo pode ser citado a eletromagnética, como dois prótons interagindo a uma certa distância. No entanto, a teoria pressupõe a existência das chamadas partículas de interação, que são partículas que fazem a interação entre os dois prótons mantidos a uma distância. Para cada tipo de interação ou acoplamento, eletromagnético, fraco e nuclear, existe uma partícula de interação diferente, já detectada experimentalmente. No caso gravitacional, tal partícula ainda não foi experimentalmente “vista”, mas sua existência é prevista em teoria e ela já tem até nome, gráviton. Existe um grupo de pesquisa no Brasil que desenvolve um aparato com vista a detectar esta partícula.
            O fato de o gráviton ser tão difícil de ser medido talvez se deva ao fato que, das quatro interações, a gravitacional é a mais fraca. Para comparar, tomemos a intensidade da interação nuclear como sendo a unidade, ou seja, valendo 1. Assim, em ordem de grandeza, as interações, eletromagnética, fraca, e gravitacional valem respectivamente 10-2, 10-5 e 10-39. As partículas de interação serão descritas mais detalhadamente na próxima coluna. De fato, todas as reações químicas, experimentos físicos, fenômenos da natureza, são devidos a esses quatro tipos básicos de interações.

Referência: Introdução à Física Nuclear, K. C. Chung


Breve discussão sobre física e religião

Tendo lido em algumas redes sociais e também discutidos com amigos sobre um tema que considero muito interessante, a relação entre física e religião, resolvi escrever este texto, de modo que tentei expor do modo mais claro algumas de minhas ideias sobre este tema. Digo que é interessante, no sentido de ser curioso como algumas pessoas tomam partido ou, articulam suas ideias.
É bem claro também, que os dois modelos de religião dominantes hoje no Brasil são o católico e o evangélico. Obviamente, existem outros, em menor grau. É possível afirmar que as bases fundamentais desses dois modelos são os mesmos. Com isso quero dizer que, embora ambos modelos tenham suas particularidades, também baseiam-se em um livro comum, a bíblia.
Por outro lado, existe a física, uma ciência exata que, alguns querendo ou não, para seu avanço, baseia-se na comprovação experimental de suas ideias (teorias). Se “algo” não pode ser comprovado ou rejeitado por dados experimentais ou observacionais, simplesmente este “algo” não é ciência. Vale sempre lembrar que hoje a física tornou-se de tal modo complexa que discutir sobre algum assunto de física avançado sem fazer uso de matemática simplesmente não tem validade.
O que tenho percebido são pessoas relacionando religião e física com a convicção de que os únicos modelos de religião existentes no mundo inteiro são os predominantes no Brasil, a saber, o católico e o evangélico. Se fizermos um levantamento bem grosseiro de quais continentes esses modelos são de fato impactantes na população, veremos que são basicamente três: o continente americano, parte da África, e a Europa em sua maior parte, ou seja, grosso modo, a parte ocidental do planeta Terra. Assim, acredito que devemos nos lembrar que nossa visão sobre religião não é única. Muito pelo contrario, existem modelos religiosos que jamais conheceremos.
A física é uma ciência que evoluiu muito, porém tem muito ainda (felizmente) a ser desenvolvida. Possui uma linguagem própria, ou jargão. Já os modelos religiosos predominantes no Brasil baseiam-se fundamentalmente na bíblia, sendo que, ao longo de todos esses anos de existência ela sofreu diversos “eventos de perda de informação”. Por “eventos de perdas de informação” quero dizer simplesmente a tradução de um idioma para outro. Todos sabemos que um livro originalmente escrito em inglês sofre perda de informação ao ser traduzido para o português. Com a bíblia não há motivos para ser diferente, uma vez que ela não foi escrita no nosso “português brasileiro”.
A confluência entre essas duas linguagens deve ser feita de maneira muito cuidadosa, para se evitar equívocos banais, sempre levando em conta que nosso modelo religioso não é o único no mundo e muito menos comprovadamente o mais próximo da verdade absoluta. Claramente, essa coluna passou por cima de várias ideias, sendo muito provável que não tenha conseguido ser clara em algumas partes. Entretanto, isso se deve ao tamanho natural de uma coluna e a necessidade de se condensar as informações, embora eu acredite que o foco principal tenha sido exposto com clareza.

Uma Introdução Sobre o Conceito de Calor

A palavra calor está frequentemente presente no dia a dia das pessoas, como por exemplo, quando se fala que o clima está quente: “mas que calor!” No entanto poucas pessoas estão a par do verdadeiro significado desta palavra e como seu conceito foi discutido ao longo do século 18.
No inicio do século 18 existiam duas hipóteses sobre a natureza do calor. A hipótese mais aceita considerava o calor como uma substancia indestrutível que “preencheria os poros” dos corpos e se escoaria de um corpo mais quente para um corpo mais frio. O cientista Lavoisier chamou essa substancia de calórico. Esta hipótese significava que o calor podia ser transferido de um corpo para outro, mas a quantidade total de calórico se conservaria.
A hipótese rival, da qual dois de seus autores foram os filósofos Francis Bacon e Robert Hooke, explicava o calor como sendo um minúsculo movimento de vibração das partículas dos corpos. Ambas as teorias sobre o conceito de calor explicavam alguns exemplos cotidianos da época, como esfregar dois gravetos um contra o outro e sentir ambos esquentarem. Porém a teoria do calórico sofreu grandes dificuldades em outros exemplos da época, como o citado a seguir.
Segundo a primeira explicação, o calórico era uma substancia que ocuparia os “poros” dos corpos, e com isso o calórico teria algum peso que poderia ser medido. Já no século 18 existiam métodos de se medir tal peso, por menor que fosse. O cientista aventureiro Benjamin Thomson realizou a seguinte experiência: ele pesou um pedaço grande de bronze, e logo após perfurou a peça de modo a gerar muito calor por atrito. Com isso ele esperaria que após a perfuração, a peça de bronze apresentasse um peso menor que o inicial. No entanto, ele não percebeu diferença alguma no peso da peça de bronze, e com isso foi levado a crer que o calórico não era algo que se conservava, e sim uma substancia ilimitada no material. Assim, a teoria do calórico foi derrubada, levando outros cientistas da época a defenderem a teoria do calor como sendo um movimento vibratório das partículas dos corpos.
No século 19, o cientista James Watt desenvolveu a máquina a vapor, mostrando que o calor poderia ser convertido em energia para movimentar de peças simples a trens. A máquina a vapor mostrou definitivamente, junto com mais algumas experiências, que calor nada mais é que uma forma de energia. Assim, usando o conceito de calor como sendo movimento vibratório da partícula dos corpos, podemos dizer: o calor é, sim, uma forma de energia, no entanto, é uma quantidade de energia que está sendo transferida de determinado corpo para outro. Essa transferência se dá através de colisões de partículas de um corpo com partículas de um outro corpo. Assim sendo, um corpo mais quente é um corpo em que as partículas se movimentam mais rapidamente do que em um outro corpo.
Embora hoje em dia a palavra calor apareça comumente em qualquer discussão, ela gerou grandes debates científicos e filosóficos através dos séculos 18 e 19. O conceito de calor hoje está muito bem desenvolvido, sendo extremamente utilizado por engenheiros em diversas áreas de atuação.