Singularidade

O destino de toda a matéria que cai em um
buraco negro é ser esmagada a um ponto de
volume zero e infinita densidade— uma
singularidade. A relatividade geral também
 implica que nosso universo em expansão
originou-se de uma.

Uma singularidade é uma região no espaço-tempo em que as forças gravitacionais são tão fortes que mesmo na relatividade geral, a bem-provada teoria gravitacional de Einstein, e a melhor teoria que usamos para descrever a estrutura do universo, quebra-se nesse caso.
Uma singularidade marca um ponto onde a curvatura espaço-temporal é infinita, ou, em outras palavas, possui volume zero e densidade infinita. A relatividade geral demanda que singularidades surjam em duas circunstâncias. Primeiro, ela deve-se formar durante a criação de um buraco negro. Quando uma estrela massiva alcança seu fim, seu núcleo, que foi previamente mantido pela pressão da fusão nuclear que ocorria, colapsa-se e toda sua matéria nuclear é esmagada para fora da existência, na singularidade. Segundo, a relatividade geral mostra que sob certas suposições razoáveis, um universo em expansão como o nosso pode ter começado como uma singularidade.

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

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Raios Cósmicos

A Terra é continuamento bombardeada por partículas de alta energia que surgem de além do sistema solar. Esses raios cósmicos, como são conhecidos, tipicamente viajam à velocidades de 90 a 99 porcento da pertencente à luz. Prótons constituem a vasta maioria dos raios cósmicos, entretanto, o núcleo e hélio e elementos mais pesados respondem por quase 10% e uma pequena porcentagem pertence à elétrons e pósitrons. Astrônomos suspeitam que a maior parte dessas partículas formem-se nas explosões de supernovas, que explodem-nas para todos os cantos da galáxia.
Quando raios cósmicos atingem a terra, elas colidem com núcleos de átomos na atmosfera, aumentando a quantidade de partículas secundárias. Essas, eventualmente, alcançam a superfície da Terra. Esse é um dos motivos para os físicos protegerem seus detectores por meio do isolamento no profundo subsolo.


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

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Radioatividade

Antoine Henri Becquerel - Em 1895
descobriu acidentalmente uma nova
propriedade da matéria que,
posteriormente, denominou de
radiatividade. Ao colocar sais de urânio
sobre uma placa fotográfica em local
escuro, verificou que a placa enegrecia.
Os sais de urânio emitiam uma
radiação capaz de atravessar
papéis negros e outras
substâncias opacas a luz.
(WIKIPEDIA)

Um momento chave da busca científica para compreender a estrutura da matéria veio quando foi percebido que nem todos os elementos eram estáveis. O núcleo de vários elementos pesados - urânio, rádio e plutônio, para nomear alguns - são instáveis, espontaneamente decaem em outros núcleos e liberam energia no processo. Essa radioatividade pode ocorrer de três formas: decaimento alfa, decaimento beta e decaimento gama. No primeiro, uma partícula alfa (núcleo de hélio, consistindo de dois prótons e dois nêutrons) é lançada para fora do núcleo em alta velocidade. No segundo, uma partícula beta energizada (um elétrons ou sua antipartícula, o pósitron) é emitida. E da terceira forma, usualmente de imediato após um decaimento alfa ou beta, um fóton de raio gama de alta energia é irradiado do núcleo. A quantidade de energia liberada no decaimento radioativo depende em diferenças de massa entre os núcleos original e final multiplicada pela velocidade da luz ao quadrado, como expresso pela famosa equação de Einstein E=mc².

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

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A constante cosmológica

Einstein em seu escritório na
Universidade de Berlim.

“O maior erro da minha vida," como foi chamada depois por Einstein, a constante cosmológica representa uma força hipotética de repulsão. Quando Einstein desenvolveu sua teoria da relatividade em 1915, ele observou que a equação requeria um universo em movimento. Acreditava-se na época, entretanto, que o universo era estático. Ele então inventou uma constante cosmológica para balançar a força da gravidade, permitindo galáxias permanecerem em distâncias fixas. Em retrospecto, parece impressionante que ninguém pensou em um universo em expansão. Mas a ideia de um universo estático - nem em expansão ou contração - aparentemente era tão forte na mente dos cientistas na época como a ideia de que os planetas moviam-se em padrões circulares para os gregos, séculos antes.
       Einstein não percebeu que a constante cosmológica era um erro até Edwin Hubble mostrar que todas as galáxias movem-se em relação às outras, um resultado que seria predito por Eintein se tivesse mantido suas equações originais. Uma vez que o gênio estava fora da garrafa, entretanto, era difícil de colocar de volta. Muitos físicos continuam a usar a constante, pois permite maior liberdade na construção de modelos do universo.

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

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Neutrinos

Com um coringa no debate debate sobre a matéria escura, os neutrinos possuem grande vantagem. Astrônomos sabem que eles existem pelo volume (carga) que ocupam. De forma rude, um bilhão de neutrinos existem no universo para cada próton ou elétron, então eles podem adicionar uma grande quantidade de massa a matéria escura total. Mas os neutrinos também possuem desvantagem: ninguém sabe se de fato, possuem alguma massa. Quando foram postulados pela primeira vez, pelo físico austríaco Wolfgang Pauli, na década de 1930 para explicar a energia desprendida pelo decaimento beta, neutrinos foram pensados como sem massa e capazes de viajar na velocidade da luz. Alguns experimentos, entretanto, parecem indicar que os neutrinos possuem uma massa mínima (milhões de vezes menor que um próton) e move-se quase na velocidade da luz. Se neutrinos possuem mesmo que seja uma quase nula massa, eles são tão numerosos que fazem uma grande fração da matéria escura.

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

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O Gato de SCHRÖDINGER

A mecânica quântica, a melhor teoria que temos para descrever o mundo atômico e subatômico, traz algumas descrições extraordinárias da natureza. Um exemplo é o princípio da incerteza, no qual diz-se que a velocidade e a posição da partícula (seu estado, no jargão de um físico) não podem ser medidas com precisão ilimitada. Uma ideia relacionada é que o estado de uma partícula não pode ser conhecido precisamente até que a partícula seja observada; em outras palavras, cada e toda partícula possui uma probabilidade de estar em qualquer estado. Ela não existe em um estado particular até que o experimento a observe.
       O físico austríaco Erwin Schödinger, um dos fundadores da mecânica quântica, pensou em um paradoxo para demonstrar que a mecânica quântica não se aplica a grandes, tangíveis objetos. Ele imaginou um cato trancado em uma câmara de aço com uma pequena quantidade de material radioativo, um contador Geiger, e um diabólico mecanismo projetado para, se o contador Geiger detectar decaimento radioativo, ativar um machado que quebraria um frasco de ácido e envenenaria o gato. Seria necessário apenas que um átomo decaísse para matar o gato, mas se um átomo decai ou não é governado pela probabilidade. Aplicando-se as regras da mecânica quântica ao sistema, indica que o gato não está vivo ou morto até que um humano observa-se a câmara. Schrödinger argumentou que essa era uma forma sem sentido e apenas exemplar de aplicar a mecânica quântica a situações em que ela não se aplica. Ainda, poucos físicos defendem a ideia que o gato sequer existe (ou deixa de existir) até que ele seja observado.

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

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Guia do Professor - Stephen Hawking's Universe

| 673 KB | 2010-12-30 | Nome do arquivo: Guia do Professor - Stephen Hawking's Universe.pdf | File Download Download

Stephen Hawking foi um professor Lucasiano de Matemática (cadeira na Universidade de Cambridge, a qual fora ocupada anteriormente por Isaac Newton) e sucedido por Michael Green. Ganhador de diversos prêmios importantes da física, Hawking especializou-se em Cosmologia, dando ênfase as explicações sobre a singularidade no início do Universo e ao estudo de Buracos Negros.

Em 1998, foi gravado um documentário chamado "O Universo de Stephen Hawking"o qual foi regravado em 2010 pela BBC.

O arquivo para download contém o livro original da PBS que acompanha o documentário, possui exercícios e detalhes sobre os episódios do documentário.

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Prêmio Nobel de Física

• Artigo da BBC

Nome do arquivo: Russos que descobriram material ultrafino ganham Nobel de Física.pdf  Tamanho: 204 KB Formato: PDF Enviado: 2010-10-07 Transferir Arquivo

• Artigo da G1

Nome do arquivo: Nobel de Física vai para estudo do grafeno.pdf  Tamanho: 234 KB Formato: PDF Uploaded: 2010-10-07

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• A pesquisa (em inglês)

Nome do arquivo: Artigo do Nobel.pdf  Tamanho: 1,069 KB Formato: PDF Enviado: 2010-10-07

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A Fantástica Física dos Super-Heróis

Um artigo sobre as aplicações da Física aos Super-Heróis, como o Homem-Aranha, o Super-Homem e o Flash.

Download do Artigo:

| 84 KB  | 2010-10-04  | Nome do arquivo: AFantásticaFisica SuperHeróis.pdf  | File Transferir Arquivo

Link Alternativo

Sobre o Autor do Artigo:

Francisco de Assis Nascimento Júnior: Cursa atualmente o penúltimo semestre de
Licenciatura em Física no Instituto de Física da USP e realiza pesquisa em nível de
Iniciação Científica no Laboratório de Pesquisa em Ensino de Física (LaPeF) da
Faculdade de Educação da USP, enfocando o uso de jogos de RPG e a aplicação do
imaginário no ensino de Física, com financiamento do CNPq. Escreve no  Blog Loop  Quântico
e-mail: fassisnascimento@gmail.com

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