O Princípio da Incerteza

(http://www.wikipremed.com/01physicscards.php?card=950)

No coração da mecânica quântica, a teoria matemática da estrutura e comportamento dos átomoa, reside um certo grau de imprevisibilidade. Inicialmente enunciado pelo físico alemão Werner Heisenberg, o princípio da incerteza diz que não é possível prever simultaneamente a posição e velocidade de uma partícula com acurácia perfeita. Isso significa que ninguém pode prever precisamente o comportamento futuro de uma partícula porque é impossível medir o estado atual da partícula com precisão.
O princípio da incerteza não é apenas uma afirmação de que os cientistas não possuem um equipamento adequado para fazer as medidas: ao contrário, o processo de realizar a medição altera essas grandezas. O princípio da incerteza implica que o espaço nunca é verdadeiramente vazio. Na realidade, o vácuo quântico é preenchido por partículas e anti-partículas que brevemente aparecem e desaparecem da mesma forma rápida que surgiram.

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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Espectroscopia e Desvio para o Vermelho (Redshift)

Mais do que qualquer coisa, decompor a luz de objetos celestiais em suas cores constituintes tem ajudado à compreendermos o universo. Um espectro pode contar aos astrônomos sobre a composição de um objeto, quão quente ele é, quão rápido está a mover-se, e também outros importantes atributos. A Espectroscopia tem revelado uma grande abundância de hidrogênio e hélio no universo, fornecendo suporte observacional para a teoria do Big-Bang e mostrou relativos acúmulos de outros elementos sendo 'cozinhados' nas estrelas.
Também importante, a espectroscopia tem mostrado a expansão do universo. Quando um objeto move-se para distante de nós, as linhas em seu espectro são deslocadas para comprimentos de onda mais longos (distantes), ocorrendo proporcionalmente à velocidade do objeto, sendo o fenômeno denominado desvio para o vermelho (redshit). Edwin Hubble inicialmente que o espectro de quase toda galáxia é deslocado para o vermelho e quando mais distante na galáxia, maior será o redshift. Dessas observações, cosmologistas deduziram corretamente que o universo está expandindo.

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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WIMPS

http://zebu.uoregon.edu/~soper/Mass/WIMPS.html

Abreviação para Partículas Massivas de Interação Fraca (Weakly Interacting Massive Particles), os fantasmagóricos WIMPs são preditos por teoria mas têm escapado de detecção até o momento. Com estranhos nomes como fótino e massas de talvez 10 a 100 vezes a do próton, WIMPs podem responder por grande parte da matéria escura se, como algumas teorias predizem, eles sejam comuns no Universo. Cosmologistas gostam da matéria escura 'fria', os WIMPs, devido eles poderem ser relativamente pesados e assim moverem-se muito mais lentamente que a velocidade da luz. Se for assim, eles podem ser as 'sementes' gravitacionais em torno da qual a matéria regular congrega-se para formar galáxias, além disso, devido eles não interagirem com radiação, eles não afetam a observada suavidade da radiação cósmica de fundo.

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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MACHOS

Abreviação para Objetos Massivos Compactos em Halos (MAssive Compact Halo Objects),

MACHOs podem existir em grande número nos vastos halos circundando galáxias. Nos últimos anos, astrônomos detectaram vários exemplos de objetos parecidos com MACHOs em nossa galáxia, apesar de não considerados suficientes para serem responsáveis pela massa de toda matéria negra conhecida naquele local. Anões marrons, com o tamanho entre estrelas normais e planetas, podem ser um tipo de MACHO. Esses objetos formam-se como estrelas mas não possuem massa suficiente para começar a fusão nuclear que faz uma estrela brilhar. Outros candidatos a MACHOs incluem planetas, quase uma dúzia dos quais foram descobertos fora de nosso sistema solar nas últimas décadas (adaptado), e os objetos em halos foram descobertos recentemente quando percebeu-se que eles podem ampliar e distorcer/desviar a luz vida de estrelas de galáxias próximas.

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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Supercordas

O santo graal da física tem sido desenvolver uma "teoria do tudo", uma teoria que combinasse a relatividade geral e a mecânica quântica em uma. Talvez a ideia mais promissora atualmente seja a chamada Teoria das Supercordas. Nela, cordas vibrantes, não partículas em forma de ponto, são os constituintes fundamentais. A diferença de ressonância das cordas cria as diferentes partículas que vemos. Cada corda é inimaginavelmente pequenas, algo como 10²⁰ ou 100 bilhões de bilhões (sic) de vezes menor que um próton, e pode vibrar somente em um espaço-tempo consistindo de 10 dimensões. Físicos e Cosmologistas terão que esperar para ver se a teoria das supercordas terminará sendo a teoria do tudo. Suas predições terão de ser verificadas, afinal, ou será apenas uma outra bela teoria que irá cair por terra. Bem, ao menos eles encontraram algo que parece valer a pena perseguir.

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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Vera Rubin

Vera Rubin medindo espectros (1970)
(http://en.wikipedia.org/wiki/Vera_Rubin)

Uma pioneira no estudo do movimento das galáxias, Vera Rubin (1928-) ajudou a mostrar que a maioria das galáxias espirais contém quase que dez vezes mais massa do que é possível ser visto. Ela observou estrelas rotacionando em torno do centro de galáxias e percebeu que as velocidades permaneciam praticamente constantes, apesar da distância do centro da galáxia observada. Isso contrasta com o Sistema Solar, onde a velocidade dos corpos em órbita em torno do Sol diminui dramaticamente quando afastam-se da estrela central. Essas observações apensas fazem sentido se considerar que há um halo de matéria circundando a galáxia - a matéria negra - o que foi um dos primeiros indicativos de que há mais no Universo do que podemos ver. Em 1965, Rubin tornou-se a primeira mulher a ser observadora no Observatório de Palomar.

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Cosmological Stars (BBC/PBS)

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Tempo Imaginário

Hawking na NASA, década de 1980.
(http://pt.wikipedia.org/wiki/Stephen_Hawking)

Matemáticos são muito espertos. Não é apenas por um conceito não fazer sentido em um nível intuitivo não significa que ele não possa ser utilizado para entender a natureza. Considere, por exemplo, os números imaginários. Se você começar com qualquer número real e multiplicá-lo por ele mesmo, você obterá um número positivo. Por exemplo, 2 vezes 2 é quatro, mas também -2 vezes -2 é 4. Isso significa que a raiz de quatro é tanto 2 quanto -2. Mas o que seria a raiz de -4 ? Matemáticos criaram os números imaginários para responder isso, definindo i como a raiz quadrada de -1, sendo assim a raiz quadrada de -4 seria 2i.
Números imaginários podem ser usados para explicar tunelamento (tunnelling), um processo de mecânica quântica no qual, por exemplo, uma partícula poderia espontaneamente passar por uma barreira. Na tentativa de unificar a relatividade geral e a mecânica quântica, físicos usaram uma ideia relacionada na qual eles poderiam medir o tempo com números imaginários ao invés de números reais. Usando esse então chamado tempo imaginário, físicos como Stephen Hawking e Jim Hartle mostraram que o Universo poderia ter surgido sem uma singularidade.

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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