Afinal, encontramos o quê?

Foi a pergunta que o doutor diretor geral do Cern (Centro Europeu de Pesquisas Nucleares) Rolf-Dieter Heuer fez se referindo ao Bóson de Higgs. Imagine um nada. O vácuo, o vazio. Uma enorme imensidão…vazia.

Pois assim era o nosso Universo. E de repente, nesse aparentemente nada, existia um campo, que exercia uma força e a esse campo demos o nome de campo de Higgs. A partir desse campo foram surgindo partículas, que colidiam entre si, formando um bóson, o Bóson de Higgs.

Bóson é uma partícula mediadora, pois é ela que dá massa às outras partículas também chamadas elementares. Existem outros bósons, mas o de Higgs foi o primeiro, o que deu origem aos outros bósons e a todas as 60 partículas elementares.

O que são partículas elementares?

Falando de uma maneira simples e ndão científica, são partículas em que dentro delas não há nada, não se encontra nada, a não ser a força delas, ou melhor, energia.  Já sabemos que foram elas que criaram tudo, mas, de onde elas surgiram? Do campo citado anteriormente. Então, se não existisse o campo, não estaríamos aqui, nem existira nada no Universo, tudo continuaria um imenso vazio.

Além de ele dar sentido, ou melhor, massa para que as outras partículas fossem formadas, ele atua e dá sentido ao Modelo Padrão. Mas o que é esse Modelo Padrão?

O Modelo Padrão é o conjunto de todas essas 61 partículas (quaks, léptons e bósons) e é ele que descreve o universo, pois tudo o que existe nele é constituído dessas partículas. No inicio o nosso universo era constituído por essas partículas, que faziam parte de uma “sopa cósmica”.

Assim, o Higgs é o responsável por promover uma quebra de simetria e, cada partícula, em resposta a essa quebra de simetria, ganha uma massa particular. Temos 61 partículas, contanto o Higgs, que através de interações, formaram, em muito e muito tempo, o nosso Universo. Ainda falta uma partícula, o gráviton, pois ela é que vai conseguir unificar as teorias, mas isso é outra história.

Mas a grande incógnita da física, ou melhor, da ciência é, como disse Marcelo Gleiser : Como que surgiu a vida a partir do nada, da “não vida”? Nada? O vácuo é o nada e esse nada pode ser constituído pelo campo de Higgs, então do “nada” algo foi produzido. Fantástico não é mesmo?

Por causa do Bóson de Higgs houve uma quebra simultânea de simetria. Vou explicar melhor usando uma analogia. Numa sala há várias pessoas assistindo um espetáculo, todos em simetria olhando para o palco, de repente, entra uma pessoa muito famosa e todos da sala olham para essa pessoa e querem pedir autógrafos, fazer perguntas e tocá-la. Essa pessoa quebrou toda a simetria daquela sala. E foi isso que o Bóson de Higgs fez. Como a doutora Maria Cristina Abdalla diz, “ele é como se fosse um rei e todos querem interagir com ele”.

Então, resumindo, o Modelo Padrão descreve cada uma das partículas e suas interações, e a descoberta do Bóson de Higgs e do seu campo conseguiram dar veracidade ao Modelo Padrão, a princípio foi uma previsão teórica e depois, com a construção do LHC, houve a descoberta experimental e o sonho se tornou realidade, encontraram a partícula que deu origem a tudo.

 

Mas por que Partícula de Deus?

 

Na realidade, ela foi chamada, inicialmente de The goddam particle (partícula maldita) devido ao trabalho para ser detectada, tanto que foi construído o LHC (Large Hadron Colision). Decidiram que fosse mudado o seu nome para que ficasse mais legal. Um jogo de marketing.

Essa partícula, na realidade, dá uma estrutura para o vácuo, pois quando achávamos que não existia nada lá, aparece o Higgs com seu campo. Ela é diferente, é fundamental para entendermos de onde surgimos e de onde tudo surgiu.

Será que um dia vamos conseguir unificar tudo, todas as forças, ter uma teoria de tudo? Já conseguimos unificar as três forças, eletromagnética, nuclear forte e nuclear fraca, mas falta uma para unir tudo, a força gravitacional.

Mas ainda falta muita coisa para descobrirmos e há uma teoria que prediz os grávitrons, que são as partículas responsáveis pela força gravitacional, digamos assim. E essa teoria diz que estão num outro universo ou numa outra dimensão e nesse modelo teórico estão previstas 11 dimensões. Se quiserem ler mais sobre isso acessem http://fisicasemeducacao.blogspot.com.br/search/label/teoria%20M.

O ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) e CMS (Compact Muon Solenoid) estão tentando encontrar as dimensões extras, pois se supõe que os grávitons podem ter escapado por dimensões extras. Então vamos em busca das partículas assimétricas. E quem sabe um novo modelo padrão vai ser formado?

É confuso! É coisa de ficção científica, mas é real e fascinante. Agora, depois de tudo isso que leu, você se pergunta: qual a importância do Higgs em nossas vidas? Simples, sem o Higgs o nosso universo não teria acontecido.

Bósons de Higgs ou Partícula de Deus?

Na realidade, essa partícula foi apelidada de “Partícula de Deus”, por ser o início de tudo. A partir dela é que existem outras partículas. Todos nós conhecemos a tabela periódica, não é mesmo? Na física temos uma “tabela periódica” também, que se chama Modelo Padrão. Mas, o que é o Modelo Padrão e do que é composto? O modelo Padrão é composto por partículas elementares. Todo o nosso Universo é composto de três tipos de partículas elementares, aliás, toda a matéria do Universo é composta dessas três partículas elementares: léptons, quarks e mediadoras. Como diz Maria Cristina Abdalla, no livro “O discreto charme das partículas elementares” (e você pode ler o resumo pelo link http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol6/Num1/charme.pdf ): “ um punhadinho de 61 delas é o suficiente para construir toda a matéria observada nesse Universo.” Só isso? Parece simples não é? Esse livro conta e ilustra muito bem a história dessas partículas elementares e vale a pena ler na íntegra. Partícula elementar recebe esse nome porque “dentro dela” não existe outra, ela é única. Lembram-se de quando se dizia que o átomo era indivisível? Claro que não lembram, faz muito, muito tempo. Pois é! Hoje sabemos que ele é constituído de prótons, elétrons e nêutrons e dentro deles existem outras partículas. Com exceção do elétron, que é considerada uma partícula elementar e foi a primeira delas a ser descoberta por Thompson, em 1897. Ele, inclusive, ganhou o Nobel por essa descoberta. Então, o elétron é uma partícula mediadora. O nosso Modelo Padrão contém 60 partículas, das quais12 são léptons, 36 quarks e 12 mediadoras. Entre elas existem, assim como as partículas, as antipartículas, iguais, mas com cargas opostas. Mas falta uma que ainda não está no MP, pois ainda não foi encontrada, o famoso Bóson de Higgs. Peter Higgs, em 1964, propôs essa partícula geradora de massa das partículas mediadoras. Mas, na física as coisas têm que ser provadas além das teorias matemáticas, e a prova final é feita através de experimentos. Por causa dessa partícula proposta, foi construído um acelerador especial, lá no CERN (Centro Europeu de Pesquisa Nuclear), chamado Large Hadron Collider e é exatamente o que o LHC está tentando fazer, encontrá-la. Ela é tão importante que foram gastos bilhões de dólares e uma equipe de 3000 físicos estão empenhados em sua busca. Como diz a doutora Maria Cristina Abdalla no seu livro: “o Higgs é uma espécie de rei, atribui massa a tudo que toca”. Se ele for encontrado, explicará muita coisa e a comunidade, principalmente de físicos e cientistas em geral, ficará muito, mas muito contente mesmo. Será que essa busca chegará ao fim? Quem viver verá!

Um filme sobre o livro da doutora M.Cristina Abdalla, pela Tv Cultura e protaqgonizado pelo Marcelo Tas, confiram!

Fonte da imagem:
http://rcristo.files.wordpress.com/2011/12/simulador-do-bozon-de-higgs .jpg?w=600&h=375

Acelerador: Construção

Aceleradores de partículas – a construção

Depois de cavado nosso túnel, podemos colocar as coisas nos seus devidos lugares. Começaremos com o tubo de cobre, que fará um forte vácuo por dentro, para que as partículas viagem. Por que o cobre?

Simples. Porque ele é um ótimo condutor de eletricidade e magnetismo. Afinal, precisaremos de ambos.

O tubo de cobre tem que ser organizado de uma forma que forme uma série de células que chamamos de cavidades. E o espaço dessas cavidades é combinado com o comprimento de onda das microondas. Podemos usar tanto elétrons quanto pósitrons (antipartícula do elétron), pois passam em grupos por essa cavidade e esses grupos têm que ser impulsionados no tempo certo dentro do campo elétrico para as cavidades.

Nos cíclotrons é onde produzimos as microondas e, através dele, os elétrons viajarão com uma velocidade regular. Quando os elétrons variam a velocidade, eles emitem radiação na forma de microondas (e que radiação!)

Os imãs supercondutores são colocados ao longo do tubo e mantêm os feixes de partículas confinados e organizados bem no meio em uma série de polos alternados (positivo\ negativo).

E para a tão esperada colisão? Precisaremos de alvos, não é mesmo? Para esses alvos podemos utilizar finas folhas de metal. E, o mais importante, depois de todo esse trabalho…os detectores.

Pois, através deles conseguiremos ver as partículas e a radiação emitida por elas depois da colisão. Não esqueça de que isso tudo tem que ser feito no vácuo. Mas, por que o vácuo?

Em primeiro lugar, para evitar faíscas que danificariam as estruturas do nosso acelerador e evitar a perda de energia. Afinal, não queremos que nossos feixes de partículas colidam com moléculas de ar, não é mesmo? Se isso acontecesse o nosso experimento estaria perdido.

Ah! Não se esqueçam de manter o sistema de resfriamento em ordem: não queremos que a tubulação de cobre derreta ou se expanda, qualquer alteração será um desastre.

 

Os computadores e eletrônicos controlarão a fonte de partículas, os clístrons e os ímãs usados. Mas não são simples computadores, serão supercomputadores, com supermemórias para monitorarem os feixes, coletar registros, analisar dados e desligar o sistema em caso de uma emergência.

 

Os detectores e as Tvs estarão por todo o sistema, para monitorarem vazamentos. Agora nosso acelerador está pronto.

 

Então… bom “divertimento”!

INSTITUTO CIÊNCIA HOJE COMEMORA 30 ANOS

Programação inclui workshops gratuitos, oficinas e lançamento de um documentário e de um livro na Casa da Ciência, em Botafogo

A Ciência é capaz de despertar fascínio tanto em adultos como em crianças. Deve ser por isso que alguns lendários personagens e figuras históricas, como o professor Pardal e o pesquisador Albert Einstein, sejam constantemente lembrados por indivíduos de diferentes gerações em todo o mundo. Cumprindo um papel fundamental no que se refere a introduzir e manter noções sobre ciência no cotidiano dos brasileiros, o Instituto Ciência Hoje chega aos 30 anos de existência com a mesma vitalidade do passado e, para celebrar a data, realiza uma exposição composta por uma série de atividades e eventos abertos ao público. A mostra marca especialmente o aniversário da Revista Ciência Hoje, reconhecida por sua importância e pioneirismo na divulgação dos conceitos científicos no País, e será aberta ao público no dia 15 de junho, na Casa da Ciência, em Botafogo, onde fica até o dia 08 de julho, das 9h às 20h, de terça a sexta-feira, e das 10h às 20h, sábados, domingos e feriados.

 

Grandes painéis interativos levarão os visitantes a um passeio por imagens acompanhadas de uma linha do tempo na qual serão apontados fatos científicos importantes que ocorreram no Brasil e no mundo ao longo desses anos, contextualizando-os à situação econômica, política e histórica de cada período. Telas multitoque acopladas nestas edições gigantes da Ciência Hoje também possibilitarão a visita ao conteúdo virtual das 290 edições da Ciência Hoje já publicadas. Com linguagem acessível ao grande público, suas páginas trazem entrevistas, reportagens, resenhas e variadas seções sobre diferentes áreas do conhecimento — da física teórica à ecologia, da genética à astronomia, da zoologia à história, da matemática à antropologia.

 

“Nossos colaboradores são os principais e mais atuantes pesquisadores do país. Ao longo de nossa trajetória, mais de quatro mil pesquisadores já colaboraram com artigos e outras tantas centenas atuaram como consultores na avaliação do material a ser publicado, o que sempre garantiu a qualidade de nosso produto editorial”, destaca Renato Lessa, cientista político e atual diretor presidente do Instituto Ciência Hoje, adiantando que, na exposição, a Ciência Hoje das Crianças também estará representada nos mesmos moldes, com jogos e desafios, para interação com o público infanto-juvenil.

 

Temas como energia nuclear, poluição, aquecimento global, sustentabilidade, clonagem, entre outros, estarão por lá. Paralelamente à mostra, estão previstos workshops e oficinas de experimentos, conforme programação descrita abaixo.  As oficinas abordarão os temas “Por que a vegetação evita deslizamentos de terra?”, “Como são realizados os exames de DNA?”, “Como funciona um supercondutor?”, “Como ocorre a fotossíntese”? “Como é medida a carga e a massa de um elétron”? e “Em que consiste o processo de fermentação”?

 

Para Renato Lessa, esse período de 30 anos pode ser comemorado não só pela comunidade científica, mas por qualquer pessoa: crianças, jovens, adultos, pais e professores. “A história da ciência no Brasil não pode ser esquecida. Recolhemos diversos depoimentos de pioneiros, resgatamos essa memória e reafirmamos os princípios que sempre sustentaram o modelo de produção do conhecimento do país. Esse material se transformou num minidocumentário que será exibido durante todo o evento com sessões diárias”, adianta, acrescentando que para a ocasião também será lançado um importante livro: “Química Hoje”, reunião de 20 artigos escritos por químicos de universidades de todo o país publicados ao longo de 2011 na Ciência Hoje.

 

Perfil Instituto Ciência Hoje (ICH)

 

O Instituto Ciência Hoje (ICH) é uma organização social de interesse público sem fins lucrativos vinculada à Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC). É responsável pelo projeto de divulgação científica da sociedade, através de uma série de publicações: o ICH publica a revista Ciência Hoje desde 1982, a Ciência Hoje das Crianças desde 1986 e os livros da série Ciência Hoje na escola desde 1996. Desde 1997, o instituto mantém também um site de divulgação científica na internet: CH ON-Line (www.cienciahoje.org.br).

 

Confira a programação completa das atividades que compõem a “Exposição Ciência Hoje 30 anos”:

* Dia 15 de junho, às 17h, o historiador José Murilo de Carvalho, da UFRJ, abordará o tema “História Hoje”. No mesmo dia, às 19h, o biólogo Sergio Danilo Pena, da UFMG, falará sobre “os avanços da genética”;

* Dia 20 de junho, às 17h, o diretor do Instituto Ciência Hoje e professor do Instituto de Bioquímica Médica, da UFRJ, Franklin Rumjanek, explanará o tópico “Biologia Hoje”, mostrando como essa disciplina evoluiu nas últimas três décadas;

* Dia 22 de junho, às 17h, o editor de Ciências Ambientais da revista Ciência Hoje e professor do Instituto de Biofísica, da UFRJ, Jean Remy Guimarães, discutirá o assunto Sustentabilidade Hoje: é possível? O profissional falará ainda sobre os principais desafios da conferência Rio +20;

 

* Dia 23 de junho, às 17h, o público poderá fazer junto com monitores experimentos ecológicos, como o de entender a importância da vegetação para evitar deslizamentos causados pela chuva. Haverá ainda experimentos para mostrar como se faz a extração de DNA, como ocorre a fotossíntese, a fermentação e como se determinam os grupos sanguíneos.


* Dia 4 de julho, às 17h, o astrônomo Martín Makler, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) e editor de Ciências Exatas da revista Ciência Hoje das Crianças, fará palestras sobre “Astronomia Hoje”, mostrando como essa disciplina evoluiu nas últimas três décadas;

* Dia 6 de julho, às 17h, o físico Ivan S. Oliveira do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) e editor de Ciências Exatas da revista Ciência Hoje, vai falar sobre o tema “Computação Hoje”, mostrando como essa disciplina evoluiu nas últimas três décadas;

* Dia 7 de julho, às 17h, serão realizados exprimentos de física, para entender, por exemplo, como se determina a carga e a massa do elétron, para entender por que um supercondutor flutua e mostrar como se determina a velocidade da luz;

* De 15 de junho a 8 de julho, de forma ininterrupta, será exibido o documentário “30 anos de Ciência Hoje”. 

SERVIÇO:

 

Evento: Exposição Ciência Hoje 30 anos

Data: 15 de junho a 8 de julho

Horários:

Das 9h às 20h – terça a sexta-feira

Das 10h às 20h – sábados, domingos e feriados

Local: Casa da Ciência – Rua Lauro Muller, 3 – Botafogo 

Entrada: Gratuita, a todos os interessados

Outras informações: http://cienciahoje.uol.com.br

E continua o Acelerador!

ENQUANTO ISSO, NO CIENTECNO… CONTINUAMOS COM O ACELERADOR DE PARTÍCULAS!

Para começarmos a construir nosso acelerador de partículas, vamos ter que saber um pouco sobre as partículas.

Bom, nos anos de 50 e 60 foram descobertas centenas de partículas menores do que as três já conhecidas: prótons, elétron e nêutrons.

E com o tempo, os aceleradores de partículas foram ficando cada vez maiores e a tecnologia cada vez melhor, possibilitando assim, que mais e mais partículas fossem descobertas.

Muitas delas sobrevivem por menos de um bilionésimos de segundo e outras se combinam entre elas, formando partículas cada vez mais estáveis. E foi assim que surgiu a nossa “Tabela Periódica das Partículas”, ou melhor, o nosso Modelo Padrão, através dessas detecções e observações.

Nós já conhecemos as quatro forças fundamentais que são:

– Nuclear Forte que mantém o átomo unido;

– Nuclear Fraca que faz parte do decaimento radioativo;

– Eletromagnetismo que faz a interação das partículas;

– Gravidade que é a força de atração entre massa e distância (essa todo mundo sente e conhece).

E, através dessas quatro forças que tivemos conhecimento das partículas e montamos nosso Modelo Padrão. Assim sendo, a matéria é dividida em:

– Léptons : Partículas Elementares que não matem o núcleo do átomo unido (ex. elétrons e neutrinos);

– Quarks: Ao contrário dos Léptons, mantém o núcleo unido;

– Antimatéria: as antipartículas, com as mesmas características das partículas, mas com cargas opostas;

– Hádrons: Partículas compostas (ex.prótons e nêutrons);

– Bósons – partículas carregadas que dão origem a outras.

E existem também os Férmions, que são os excluídos (coitadinhos), pois não são nem matéria e nem antimatéria. Então, você deve estar se perguntando: E o que eles são exatamente? São, simplesmente, Férmions e pronto!

 

 

 

 

 

Agora nós conhecemos um pouquinho das nossas partículas e podemos começar a nossa construção.

Iremos construir um acelerador linear, como o linac que está situado no Laboratório de Acelerador Linear de Stanford (SLAC), na Califórnia. E como o SLAC, precisaremos de 3 km de comprimento.

Decidi fazer ele linear, pois como eles fazem a mesma coisa que os circulares, só é mais fácil para cavar em linha reta do que em círculos não é mesmo? Nesse túnel colocaremos o nosso tubo de cobre, onde os nossos elétrons acompanharão as ondas que serão criadas pelos geradores de ondas (conhecido como clístrons).

Os eletroímãs é que vão manter as partículas alinhadas num feixe estreito até atingirem o alvo. E quando esse feixe atinge o alvo, no fim do túnel, os detectores irão registrar tudo, tanto as partículas quanto a radiação que será liberada.

Então, vamos começar cavando nosso túnel e colocando os devidos equipamentos, pois ainda tem mais coisas para fazer!