sábado, 21 de abril de 2007

"Elementar, meu caro leitor"

Coluna Física sem mistério
Publicada no Ciência Hoje On-line
20/04/2007



Alguns dos enigmas da natureza são como histórias de mistério e suspense. Nesse gênero de literatura, os detetives encontram as pistas, elaboram teorias e tentam determinar, com o maior grau de certeza possível, a solução para um determinado enigma. O mais famoso detetive da literatura é personagem do britânico Arthur Conan Doyle (1859-1930), Sherlock Holmes. Da mesma forma, os cientistas atuam como “detetives da natureza”. Ao tentar desvendar seus mistérios, eles também precisam descobrir as evidências e investigar todos os “suspeitos” para, então, resolver o caso. Mas os cientistas não resolvem os enigmas sozinhos: todos têm um colaborador, como o Dr. Watson, fiel companheiro de Holmes.

Existem muitos casos a serem desvendados para que se resolva completamente o enigma do universo. Em particular, um dos mistérios mais intrincados e complexos – e ainda sem solução – diz respeito à origem de tudo que existe. Como surgiu a matéria presente nos planetas, nas estrelas e galáxias e em nós mesmos?

Algumas pistas para a resolução desse enigma vêm sendo reveladas ao longo do tempo. As mais relevantes começaram a ser encontradas nas primeiras décadas do século 20. A descoberta de novos fenômenos levou à formulação das duas teorias fundamentais da física atual: a mecânica quântica, de autoria de muitos cientistas como Niels Bohr, Werner Heisenberg e Erwin Schroendiger, entre outros, e a teoria da relatividade geral, obra construída praticamente por Albert Einstein.

A primeira teoria explica a atuação de três das forças fundamentais da natureza: a eletromagnética, que controla as interações entre os átomos e moléculas, a nuclear forte, que atua no núcleo atômico, e a nuclear fraca, responsável pela radioatividade. Já a relatividade geral descreve a quarta interação fundamental da natureza, a força da gravidade, que nos mantém presos à superfície da Terra e domina o universo em larga escala. Contudo, até hoje não encontramos as pistas necessárias para conciliar essas duas teorias em um único modelo. A solução talvez traga a resposta para a questão mais intrigante de todos os tempos: a origem do universo.

A busca por pistas
Em particular, uma das pistas mais importantes para a solução desse “caso” foi a observação de que as galáxias, que são gigantescos aglomerados com bilhões de estrelas, estavam se afastando umas das outras em enormes velocidades, indicando que o universo está em expansão. Esse fato, descoberto pelo astrônomo americano Edwin Hubble (1889-1953) na década de 1920, estava previsto nas equações da relatividade geral.

No entanto, Einstein acreditava inicialmente na idéia de um universo estático. Para conciliar sua teoria com esse postulado, ele modificou suas equações, adicionando um termo extra para compensar a expansão do universo (conhecido como a constante cosmológica). Após tomar conhecimento dos resultados de Hubble, Einstein reconheceu que esse foi seu maior erro.

Essa descoberta estimulou os cientistas a formularem a hipótese de que, em um dado um instante, em um passado remoto, a matéria que hoje constitui as galáxias, estrelas, planetas etc., esteve muito mais concentrada. Esse estado inicial, de densidade e temperatura infinitas, é definido como uma singularidade. Quando essa singularidade “explodiu”, deu origem ao universo. Esse evento ficou conhecido como o Big-Bang (a grande explosão). Após esse instante, o universo começou a sua expansão e, como conseqüência, sua temperatura diminuiu, permitindo a formação da matéria. Como Einstein mostrou, a energia pode se transformar em matéria e vice-versa, em uma relação descrita pela mais famosa equação da física, E=mc 2 .

Entretanto, não podemos investigar in loco a origem do universo, uma vez que esse evento ocorreu há 13,7 bilhões de anos. Como faria Sherlock Holmes, devemos investigar detalhes minúsculos e elementares para tentar descobrir como aconteceu esse fenômeno. Os cientistas têm empenhado incansáveis esforços na construção de gigantescas máquinas – os aceleradores de partículas – para desvendar esse mistério.

Nessas máquinas, partículas como os prótons e antiprótons (que têm a mesma massa do próton, mas com carga elétrica negativa) são arremessadas umas contra as outras em velocidades próximas à da luz. Nesse caso, elas atingem uma densidade de energia comparável à que existiu nos primeiros instantes do universo: é como se essas colisões simulassem um pequeno Big-Bang. Nessas situações ocorre a criação de outras partículas elementares, observadas somente nessas condições extremas. Os resultados dessas experiências trazem novas pistas para a solução do mistério da origem da matéria.

A última peça do quebra-cabeça
Dentro de alguns meses entrará em funcionamento o maior instrumento de investigação científica já construído: o Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês) que funcionará na Organização Européia para Investigação Nuclear (Cern), em Genebra, na Suíça. Os hádrons formam um grupo de partículas entre as quais as principais são os prótons e nêutrons.

O LHC poderá encontrar a última peça que falta para completar o quebra-cabeça do chamado modelo-padrão: o bóson de Higgs. Essa partícula foi prevista por esse modelo e representa a pista crucial para explicar a origem da massa das outras partículas elementares. O modelo-padrão é uma teoria quântica que descreve três das quatro interações fundamentais da natureza (fortes, fracas e eletromagnéticas) e como as partículas fundamentais produzem toda a matéria.

Entretanto, o mistério não estará completamente solucionado, pois ainda não temos pistas que permitam explicar a interação gravitacional por uma teoria quântica. Temos alguns suspeitos, mas ainda não foram observados experimentalmente. Entre eles, os principais são as chamadas supercordas, objetos unidimensionais que seriam semelhantes a uma corda. Suas propriedades permitiriam construir uma teoria quântica que unificasse a gravitação as outras interações da natureza. O LHC também poderá trazer evidências sobre esses objetos e testar algumas previsões da teoria de supercordas.

A solução final do mistério da origem da matéria talvez ainda não seja alcançada nessa nova investigação que ocorrerá no LHC. Existem muitos suspeitos, muitas hipóteses, mas ainda poucas provas. Quando o quadro final estiver completo, talvez as dúvidas sejam respondidas e nos mostrem que a solução estava bem próxima de nós e nos pequenos detalhes. Como diria Holmes ao fiel amigo: “É elementar, meu caro Watson”.

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A coluna Física sem Mistério é publicada na terceira sexta-feira do mês pelo físico Adilson J. A. de Oliveira, professor da UFSCar

quinta-feira, 19 de abril de 2007

Está no Ar a nova Edição da Click Ciência

Foi postada ontem a 5a. edição da Revista Eletrônica de Divulgação Científica Click Ciência.
Nesse mês o tema é energia alternativas e aquecimento global. O Editorial segue abaixo:

O aquecimento global é um dos temas mais discutido nos últimos meses, em particular as conseqüências que já podem ser vistas em todo o nosso planeta. Em especial, o grande desafio que a humanidade enfrentará nos próximos anos está relacionado em encontrar fontes de energias renováveis que agridam menos o meio ambiente.

Em Abril, a equipe da revista digital Click Ciência escolheu esse tema, no qual pudemos nos deparar com diferentes abordagens, seja na, economia, meio ambiente, educação, agricultura, etc.

Por ser um assunto vasto, e ao mesmo tempo excitante, nos limitamos a discutir duas formas de importantes de geração de energia: os biocombustíveis e as células a combustível. Em relação a primeira o Brasil já atingiu alto grau de desenvolvimento na tecnologia de produção, com melhorias de processo e adaptações para as diferentes culturas em estudo. Em nossa abordagem sobre esse tópico, traremos a visão do pequeno produtor, que também é parte importante desta nova economia. A segunda ainda tem muito para avançar no que diz respeito à tecnologia.

Na reportagem “Semeando energia”, tratamos os motivos que levaram aos investimentos em novas fontes de energia e as vantagens do biodiesel, combustível que, em um futuro não distante, irá substituir o diesel onde ele é necessário. Nessa reportagem, mostramos as vantagens e as matérias-primas envolvidas em sua produção.

Em “Bioinovação”, verificamos o panorama da inovação agrícola no Brasil segundo um pesquisador da Embrapa Instrumentação Agropecuária. Nesta reportagem abordamos uma técnica que vem sendo, aos poucos, aplicada na intenção de impedir impactos negativos para o solo.

Em “Dá para ser pequeno?”, selecionamos uma abordagem da situação do pequeno agricultor quando o assunto é a agricultura em grande escala. Neste texto, coletamos a visão de dois especialistas e as alternativas para que os pequenos produtores coloquem o biodiesel produzido por eles no mercado ou o utilizem para seu próprio sustento.

Em “As pilhas do amanhã” abordamos o tema das células a combustível: o que são, onde serão utilizadas, algumas vantagens e desvantagens e exemplos de quem já investe nesta nova tecnologia. Nessa matéria apresentamos uma explicação do que caracteriza uma célula a combustível e quais as vantagens que o Brasil possui nesta área.

No Brasil, as células a combustível são foco de estudiosos de diversas partes. Entre as universidades do País que as estudam está a Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Em “O mundo pesquisa ‘células’” dois estudantes de doutorado dessa universidade se empenham na otimização dessas pilhas que, no futuro, substituirão algumas das fontes de energia utilizadas hoje.

Na seção artigos, três pesquisadores da Universidade de São Paulo em São Carlos descrevem alguns dos resultados obtidos no Projeto GERIPA, um projeto que integra a produção do álcool combustível com alimentos e cogeração de energia, um projeto que pode ser uma alternativa para muitos agricultores se adequarem às novas formas de plantio e aproveitamento de toda a produção.

Na entrevista do mês, abordamos o trabalho desenvolvido por professores do Centro de Ciências Agrárias da UFSCar, em Araras, que trabalham com o fomento de novas variedades de cana-de-açúcar e o manejo das variedades atuais. O objetivo é obter plantas com características peculiares que contribuirão para o aumento da produção dos derivados da cana, entre eles, o álcool, combustível menos poluente que os derivados do petróleo.

Na seção Colunistas, Adilson de Oliveira descreve a importância do Sol como a fonte principal de energia para o nosso planeta e como algumas vezes não nos atentamos de sua importância.

Já a colunista Márcia Tait chama atenção para alguns aspectos que devemos nos atentar na questão dos biocombustíveis. Em sua coluna, Márcia traz uma reflexão sobre o que é necessário para que essa fonte renovável de energia contribua, com efeito, para minimizar os impactos ambientais e promover a inclusão social.

E, neste mês, nossa revista digital conta a estréia de dois novos colunistas: Roberto Leiser Baronas, professor do Departamento de Letras e do Programa de Pós-graduação em Língüística e Língua Portuguesa da UFSCar, e Silvio Renato Dahmen, professor do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. O primeiro traz reflexões sobre fatos lingüísticos, descrevendo-os, explicando-os e interpretando-os a partir de diversas visões da Ciência da Linguagem. Já Silvio Dahmen aborda os conceitos da energia e a descoberta da entropia, a sua sombra. Dahmen relembra fatos históricos importantes e nomes que marcaram a história da ciência.

Energia é também o tema da resenha do mês. O aluno do Departamento de Letras e redator desta revista, Rafael Tassi, descreve os pensamentos do físico inglês Feeman Dyson, segundo sua obra O Sol, o Genoma e a Internet – Ferramentas das Revoluções Científicas”. Na resenha uma descrição da visão de como o Sol, os avanços genéticos e a Internet podem revolucionar a sociedade do século XXI.

O assunto que apresentamos nesse mês não se esgota nessa edição. Entretanto, esperamos que a contribuição dada possa ampliar os horizontes e que tenhamos alcançado o objetivo da nossa proposta: apresentar a Ciência e Tecnologia de uma forma acessível e interessante para todos. Uma ótima leitura!

sábado, 14 de abril de 2007

O espaço ficou mais próximo do Brasil


Na edição da Folha de S.Paulo de hoje (14 de abril) apresenta uma reportagem que trás a notícia que a Agência Espacial Brasileira (AEB) está redirecionando os seus esforços para a área de lançamento de foguetes ao invés de investir nos vôos tripulados, como o realizado no ano passado pelo astronauta Marcos Pontes. Desde do acidente com o VLS (Veículo Lançador de Satélites) em 2003 o programa espacial brasileiro sofreu muitos atrasos. Em particular, como já comentado há muito tempo, a autonomia no lançamento de satélites deveria a prioridade, pois o Brasil possui um dos melhores posicionamentos geográficos do mundo para o lançamento de foguetes (base de Alcântra). No momento também está ocorrendo a parceria com a Ucrânia para o lançamento de seus foguetes na base brasileira.
Passado um ano viagem do brasileiro ao espaço parece que a AEB agora volta os seus eforços para algo que realmente trará retorno para os investimentos públicos. Esperamos que as vocações incentivadas pelo vôo de carona do brasileiro a ISS (Estação Espacial Internacional) traga de fato o retorno tão alardeado em um futuro próximo. Talvez o espaço (a fronteira final) ficou um pouco mais distante para alguns brasileiros, mas com certeza ficou mais próximo do Brasil com esses novos rumos, pois somente chegaremos lá quando tivermos trilhado os nossos próprios caminhos.

A matéria completa pode ser lida no site da Folha de S.Paulo