Moléculas dizem xis para microscópio de hidrogênio

Fonte: Site Inovação Tecnológica

Os cientistas usaram o seu microscópio de varredura por tunelamento de hidrogênio (STHM: scanning tunneling hydrogen microscopy) para fotografar uma molécula orgânica chamada PTCDA depositada sobre um substrato de ouro. Em cima como a molécula é vista por um STM tradicional.[Imagem: APS]

Ainda que os microscópios eletrônicos mais modernos já tenham conseguido fazer imagens de átomos individuais, moléculas são muito mais sensíveis e mais difíceis de visualizar.

Apenas em 2009, um grupo de cientistas suíços conseguiu fotografar uma molécula individual pela primeira vez.

Apesar da técnica ter sido reproduzida rapidamente por outros pesquisadores, ela emprega um microscópio de força Atômica (AFM - Atomic Force Microscope), considerada muito complicada mesmo pelos cientistas.

Microscópio eletrônico de hidrogênio

Agora, o grupo do Dr. Ruslan Temirov, do Centro de Pesquisas de Jülich, na Alemanha, aprimorou um microscópio de varredura por tunelamento (STM: scanning tunneling microscope), mais simples de operar, que é capaz de revelar a estrutura de uma molécula com muito mais detalhes.

O resultado equivale a inserir um sistema de foco no microscópio, gerando imagens onde é possível identificar as moléculas individuais e as ligações entre elas.

Neste novo tipo de STM, um único átomo de hidrogênio ou deutério é grudado na ponta da sonda de varredura. Por isso eles rebatizaram seu microscópio para STHM (scanning tunneling hydrogen microscope): microscópio de varredura por tunelamento de hidrogênio.

A pressão da molécula de hidrogênio ou de deutério contra a sonda leva a uma melhoria dramática na imagem gerada.

A técnica registra o efeito de uma força sobre a corrente elétrica que flui através da sonda, o que permite uma visão mais completa dos elétrons da molécula do que aquela fornecida pelos microscópios STM não modificados.

Funcionamento do microscópio

O STM funciona fazendo uma agulha - também chamada sonda ou ponta - ultra fina passar a uma distância de um nanômetro da superfície da amostra a ser observada.

Quando uma tensão é aplicada à agulha do microscópio, os elétrons fluem entre a agulha e a amostra. As medições da condutância através da agulha em cada ponto da superfície da amostra são então usadas para recriar uma imagem no computador.

A condutância depende de vários fatores, incluindo uma propriedade chamada de densidade de estados, que se refere ao número de estados quânticos disponíveis para os elétrons em uma determinada faixa de energias.

Esses estados são análogos aos orbitais dos elétrons em um átomo ou molécula. Quanto mais estados, mais elevada a condutância e mais brilhante a imagem gerada daquele local.

Bibliografia:
Imaging Pauli Repulsion in Scanning Tunneling Microscopy
C. Weiss, C. Wagner, C. Kleimann, M. Rohlfing, F. S. Tautz, R. Temirov
Physical Review Letters
20 August 2010
Vol.: 105, 086103
DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.086103

"Água em pó" pode ser a salvação do meio ambiente

Fonte: Site Inovação Tecnológica

Cada partícula da água em pó contém uma gota de água cercada por sílica modificada, que impede que as gotas de água se combinem e voltem a formar um líquido. [Imagem: Ben Carter]

É uma substância absolutamente incomum, mas com potencial para ser quase tão útil quanto sua irmã mais molhada.

A água em pó, ou "água seca", poderá ser usada para absorver e armazenar o dióxido de carbono (CO2), o gás de efeito estufa que contribui para o aquecimento global.

Usos da água em pó

Mas o pó brilhante, parecido com açúcar, parece promissor para uma série de outros usos. Por exemplo, na química verde, como um componente mais ambientalmente amigável para acelerar as reações químicas utilizadas para fabricar inúmeros produtos.

A técnica de fabricação da água em pó também poderá ser empregada para acondicionar e transportar líquidos industriais perigosos, que poluem o meio ambiente e causam grandes transtornos quando acontecem acidentes com vagões e caminhões que os transportam.

"Não há nada parecido como ela," disse Ben Carter, da Universidade de Liverpool, na Inglaterra, ao apresentar a água em pó durante a reunião da Sociedade Norte-Americana de Química. "Mas temos esperanças de ver a água seca fazendo grandes ondas no futuro."

O que é água seca

Carter explicou que a substância ficou conhecida como água seca porque ela consiste em 95 por cento de água e, ainda assim, é um pó seco.

Cada partícula do pó contém uma gota de água cercada por sílica modificada - a sílica, ou óxido de silício, é o principal componente da areia de praia. O revestimento de sílica impede que as gotas de água se combinem e voltem a formar um líquido.

O resultado é um pó fino, com propriedades que o tornam capaz de absorver grandes quantidades de gases, que se combinam quimicamente com as moléculas de água para formar o que os químicos chamam de hidrato.

Estranha quanto possa parecer, a água seca, ou água em pó, não é algo novo. Ela foi criada em laboratório em 1968, mas a dificuldade de fabricação manteve-a restrita a uma curiosidade científica. Em 2006, cientistas da Universidade de Hull, também no Reino Unido, resolveram estudar sua estrutura.

A partir de então, o grupo do professor Andrew Cooper, do qual Carter faz parte, tem-se dedicado a aprimorar as técnicas de fabricação da água seca e encontrar usos industriais para ela.

Metano e química verde

Um dos usos mais promissores envolve o uso da água seca como um material de armazenamento de gases, incluindo o dióxido de carbono. Em escala de laboratório, os pesquisadores descobriram que a água seca absorve mais de três vezes mais dióxido de carbono do que a água comum com sílica.

Esta capacidade de absorver grandes quantidades de dióxido de carbono na forma de um hidrato pode tornar o pó de água útil para ajudar a reduzir o aquecimento global, sugerem os cientistas.

A água seca também é útil para o armazenamento de metano, um componente do gás natural, o que ajudar a expandir a sua utilização como fonte de energia no futuro. Os cientistas acenam com a possibilidade de usar o pó para coletar e transportar gás natural de depósitos economicamente inviáveis.

Esse hidrato de metano existe de forma natural no fundo do oceano, sob uma forma de metano congelado mais conhecida como "gelo que queima".

A água em pó também pode fornecer uma maneira mais segura e mais conveniente para armazenar o metano para seu uso como combustível em automóveis.

Com interesse para a indústria química, os cientistas demonstraram que a água seca é um meio promissor para acelerar reações catalisadas entre o hidrogênio e o ácido maleico para produzir ácido succínico, uma matéria-prima usada na fabricação de medicamentos, alimentos e outros bens de consumo.

Os cientistas agora estão procurando parceiros comerciais e acadêmicos para desenvolver a tecnologia da água seca e, finalmente, fazê-la chegar ao mercado.

Brilho de nanoestrelas abre um céu de possibilidades tecnológicas

Fonte: Site Inovação Tecnológica

Em cima, os pontos quânticos coloidais semicondutores sobre uma  superfície. Embaixo, a intensidade de fluorescência medida por um microscópio de molécula única mostrando os picos nos locais onde estão os pontos quânticos.[Imagem: Boldizsár Jankó]

O físico Boldizsár Jankó e seus colegas da Universidade de Notre Dame, nos Estados Unidos, bem poderiam ser chamados de astrônomos da nanotecnologia.

Eles finalmente descobriram a fonte de um dos grandes mistérios da físico-química: moléculas que piscam, como se fossem "estrelas" de um universo às avessas, onde o muito pequeno tomar o lugar do muito grande.

Saltos quânticos

Há mais de um século, o físico Neils Bohr, um dos pais da mecânica quântica, previu os chamados saltos quânticos.

Ele teorizou que os elétrons não se moviam suavemente para cima e para baixo em relação ao núcleo do átomo. Em vez disso, eles ocupariam órbitas bem determinadas, e só se movimentariam entre elas dando saltos quânticos - eventualmente emitindo luz quando o salto quântico os levasse para órbitas de menor energia.

Apesar dessa ideia ter sido altamente controversa nos tempo de Bohr, ela passou a ser aceita pelos físicos e foi finalmente observada experimentalmente em 1980. Mais recentemente, com o desenvolvimento de técnicas de imageamento capazes de filmar moléculas, foi possível observar saltos semelhantes em moléculas individuais.

Estrelas moleculares

Durante os experimentos, estes saltos quânticos puderam ser vistos como interrupções discretas na emissão de luz contínua de algumas moléculas, revelando um fenômeno que passou a ser conhecido como intermitência da fluorescência - piscadas moleculares, por assim dizer.

No entanto, embora alguns casos dos pisca-piscas moleculares possam ser diretamente atribuídos aos saltos quânticos originais de Bohr, há um número muito maior de casos onde a intermitência da fluorescência não segue as previsões da teoria.

E são casos de grande importância não apenas para a ciência, mas também para a tecnologia: proteínas fluorescentes, largamente utilizadas em biomedicina, moléculas captadoras de luz, importantes tanto para a fotossíntese quanto para as células solares, e, mais recentemente, estruturas inorgânicas criadas pela nanotecnologia, são alguns exemplos.

Desvendar seu funcionamento poderá ter impacto decisivo sobre o entendimento e a utilização prática, dentre outros, dos pontos quânticos, utilizados em células solares e nas pesquisas dos computadores quânticos, e para os matar células de câncer, e dos nanofios, usados para gerar energia a partir do movimento.

Ou seja, as moléculas piscantes são estrelas da nanociência em mais do que um sentido.

Moléculas piscantes

 Nanofios semicondutores, formando um Y. Abaixo, a intensidade da fluorescência. [Imagem: Boldizsár Jankó]

Como o fenômeno das moléculas piscantes não se enquadrava na teoria da mecânica quântica, os físicos consideraram por muito tempo que o fato de as moléculas "ligarem" e "desligarem" sua fluorescência eram fenômenos isolados, não relacionados um com o outro.

Até que, em 2007, o físico argentino Fernando Stefani, da Universidade de Buenos Aires, publicou um trabalho no qual ele demonstrava indícios de uma estreita correlação entre o ligar e o desligar dessas estrelas moleculares. Mas os pesquisadores continuaram sem um modelo teórico capaz de explicar essas correlações.

Agora, Jankó e seu grupo finalmente desenvolveram um modelo que explica os fenômenos de intermitência da fluorescência e que confirma o que Stefani observou experimentalmente. Ou seja, o acender e o apagar das moléculas fluorescentes são mesmo oriundos de um mesmo fenômeno.

Ao entender o fenômeno, os físicos se capacitam para tentar controlá-lo, já que agora sabem onde podem atuar com esse objetivo.

E, se o processo de intermitência das moléculas puder ser controlado, então a emissão de luz dos pontos quânticos também poderá.

Olhar para as estrelas

Com isto, os devaneios de olhar para um céu às avessas passam a ser considerações pautadas em fundamentos científicos.

Fundamentos esses que poderão ser a base para a geração de imagens precisas de células cancerosas individuais e de imagens em tempo real de uma infecção viral, como o HIV, dentro de uma célula; e também de uma nova geração de "telas quânticas" superbrilhantes para computadores, TVs, telefones celulares e outros aparelhos eletrônicos; e mesmo de novas técnicas de iluminação ambiente para residências e escritórios.

Ainda que apenas uma dessas possibilidades se realize, o feito parece ser uma demonstração científica definitiva de que olhar para as estrelas de fato vale a pena.

Bibliografia:
Correlations between Subsequent Blinking Events in Single Quantum Dots
Sándor Volkná-Kacsó, Pavel A. Frantsuzov, Boldizsár Jankó
Nano Letters
Vol.: 2010, 10 (8), pp 2761-2765
DOI: 10.1021/nl100253r

Cientistas desfazem mitos sobre a saúde da boca e dos dentes

Fonte: Diário da Saúde

Mitos dentários

A escovação, o uso do fio dental e visitas ao dentista duas vezes por ano são o padrão dos cuidados da saúde bucal.

Mas há mais benefícios à saúde, resultantes de manter os dentes brancos e saudáveis, do que a maioria das pessoas sabe.

Em um artigo de revisão - um estudo científico que reúne as conclusões de vários outros sobre o mesmo tema -, pesquisadores da Universidade Tufts, nos Estados Unidos, desmascaram mitos comuns sobre a saúde bucal e dental e descrevem como a alimentação afeta a saúde em crianças, adolescentes, gestantes, adultos e idosos.

Mito 1: As consequências da má saúde bucal são restritas à boca

As mulheres grávidas geralmente não sabem que o que elas comem afeta o desenvolvimento dos dentes do futuro bebê. A má nutrição durante a gravidez pode tornar a criança mais propensa a ter cáries mais tarde.

"Entre as idades de 14 semanas a quatro meses, as deficiências em cálcio, vitamina D, vitamina A, proteínas e calorias podem resultar em defeitos orais," diz Carole Palmer, coordenadora do estudo.

Alguns dados também sugerem que a falta de quantidades adequadas de vitamina B6 ou B12 podem ser um fator de risco para lábio leporino e fenda palatina.

Em crianças, a cárie é a doença mais prevalente, cerca de cinco vezes mais comum do que a asma. "Se a boca de uma criança dói devido à queda dos dentes, ela será menos capaz de se concentrar na escola e é mais provável que coma apenas alimentos mais fáceis de mastigar, mas que são menos nutritivos. Alimentos como donuts e doces são muitas vezes inferiores em qualidade nutricional e têm maior teor de açúcar que os alimentos mais nutritivos, que necessitam de mais mastigação, como frutas e vegetais," diz Palmer. "As complicações orais combinadas com dieta pobre também podem contribuir para problemas cognitivos e de crescimento e podem contribuir para a obesidade."

Mito 2: Mais açúcar significa mais deterioração dos dentes e cáries

Não é a quantidade de açúcar que você come, é a quantidade de tempo que o açúcar fica em contato com os dentes que importa.

"Alimentos como doces de dissolução lenta e refrigerantes ficam na boca por períodos de tempo maiores. Isso aumenta o tempo que os dentes ficam expostos aos ácidos formados dos açúcares pelas bactérias orais," diz Palmer.

Algumas pesquisas mostram que os adolescentes obtêm cerca de 40 por cento do seu consumo de carboidratos dos refrigerantes. Esse uso constante de bebidas aumenta o risco de cárie dentária.

Refrigerantes sem açúcar e bebidas ácidas, como limonada, muitas vezes são considerados mais seguros para os dentes do que as bebidas açucaradas, mas também podem contribuir para a desmineralização do esmalte do dente se consumidas regularmente.

Mito 3: Nas crianças pequenas, não há problema em perder dentes por cárie

É um mito comum que os dentes das crianças perdidos devido a cáries são algo de menor importância porque os dentes de leite iriam cair de qualquer jeito.

Palmer observa que a cárie dentária em dentes de leite pode resultar em danos para o desenvolvimento das coroas dos dentes permanentes em desenvolvimento abaixo deles.

Se os dentes de leite forem perdidos precocemente, os dentes permanentes podem surgir mal posicionados, exigindo ortodontia mais tarde.

Mito 4: A osteoporose afeta somente a espinha e ossos dos quadris e pernas

A osteoporose também pode levar à perda de dentes. Os dentes são mantidos na mandíbula pelos ossos da face, que também podem ser afetados pela osteoporose.

"Assim, a mandíbula também pode sofrer as consequências de uma dieta pobre em nutrientes essenciais como cálcio e vitaminas D e K," diz Palmer.

"A mandíbula, gengiva, lábios e palato mole e duro são constantemente repostos ao longo da vida. Uma boa dieta é necessária para manter a boca e as estruturas de apoio na forma ideal," complementa.

Mito 5: As dentaduras melhoram a dieta de uma pessoa

Se as dentaduras não se ajustam bem, os adultos mais velhos tendem a comer alimentos que são mais fáceis de mastigar e de baixa qualidade nutricional, como bolos ou massas.

"Primeiro, os usuários das próteses devem se certificar de que as dentaduras estão instaladas corretamente. Se eles estão tendo dificuldade para mastigar ou sentindo desconforto na boca, podem continuar comendo alimentos nutritivos, preferindo legumes cozidos ao invés de crus, frutas em conserva em vez frutas naturais, e carne moída em vez de bife. Eles também devem beber líquidos em abundância ou mascar chiclete sem açúcar para evitar a boca seca," diz Palmer.

Mito 6: Cáries são problema de jovens

Nos adultos e idosos, a recessão gengival pode resultar na deterioração da raiz - cáries ao longo das raízes dos dentes.

Medicamentos comuns, como antidepressivos, diuréticos, anti-histamínicos e sedativos aumentam o risco de cárie, reduzindo a produção de saliva.

"A falta de saliva significa que a boca é limpa de forma mais lenta. Isso aumenta o risco de problemas bucais," diz Palmer. "Neste caso, beber água com frequência pode ajudar a limpar a boca."

Adultos e idosos são mais propensos a terem doenças crônicas, como diabetes, que são fatores de risco para doenças periodontais, que começam com uma inflamação das gengivas e podem levar à perda dos dentes.

"Pacientes com diabete tipo 2 têm o dobro de risco de desenvolver doença periodontal do que pessoas sem diabetes. Além disso, a doença periodontal agrava o diabetes mellitus, de forma que uma higiene oral meticulosa pode ajudar a melhorar o controle do diabetes," diz Palmer.

Biocombustível escocês é feito com subprodutos do uísque

Fonte: Site Inovação Tecnológica / BBC Brasil

Butanol

Cientistas escoceses estão desenvolvendo um novo tipo de biocombustível feito com subprodutos da fabricação do uísque.

Segundo a equipe da Universidade Edimburgo Napier, o álcool butanol proveniente do novo processo seria 30% mais eficiente do que outros biocombustíveis, como o etanol, e poderia ser usado em automóveis.

A universidade está tentando patentear a nova invenção.

Alambiques de cobre

Os pesquisadores basearam seus experimentos nos dois principais subprodutos gerados durante a fabricação do uísque: o pot ale, líquido remanescente nos alambiques de cobre após a destilação, e os restos dos grãos utilizados como a cevada.

Segundo a equipe, a indústria do uísque maltado produz anualmente 1,6 milhões de litros de pot ale e 187 mil toneladas de restos de cevada.

Todo esse material poderia ser transformado em combustível que seria usado puro ou em combinação com petróleo ou diesel, dizem os cientistas.

A equipe, liderada pelo professor Martin Tangney, acredita que o produto também possa ser usado na fabricação de outras substâncias químicas renováveis.

Biocombustível de reciclagem

"A União Europeia declarou que biocombustíveis deverão responder por 10% do total de vendas de combustíveis em 2020. Estamos determinados a encontrar novas fontes de energia renovável", disse Tangney.

"Enquanto algumas companhias de energia plantam lavouras para gerar biocombustíveis, nós estamos investigando sobras de materiais, como os subprodutos do uísque, para desenvolvê-los".

O cientista acredita que essa seja uma opção mais sustentável, além de oferecer uma nova fonte de renda associada a uma das maiores indústrias da Escócia, a indústria do uísque.

A equipe está criando uma companhia para tentar levar o novo combustível para o mercado.

Borracha

A tecnologia usada no desenvolvimento de biocombustível a partir do uísque foi inspirada em um processo centenário, criado pelo químico Chaim Weizmann.

Weiznann, um refugiado judeu que viveu em Manchester, na Inglaterra, estudou a fermentação do butanol como parte de uma pesquisa para produzir borracha sinteticamente.

O processo foi usado na fabricação de explosivos usados nas duas guerras mundiais.

Mais tarde, o cientista participou da fundação do Estado de Israel e tornou-se o primeiro presidente do país.

Super laser poderá criar matéria do nada

Fonte: Site Inovação Tecnológica

Vácuo quântico

Você decididamente não encontrará um cientista querendo falar sobre "energia extraída do nada".

Mas alguns já estão dispostos a falar sobre extrair matéria do nada. Ou, pelo menos, do espaço "aparentemente" vazio.

Se o feito pode se assemelhar a alguma espécie de "criação" é coisa que ficará para os filósofos discutirem.

De qualquer forma, como parece ser bem adequado ao tema, é necessário começar do começo.

O princípio de incerteza de Heisenberg, um dos pilares da mecânica quântica, implica que nenhum espaço pode estar verdadeira e inteiramente vazio. De fato, e para desespero final dos materialistas, a ciência já demonstrou que a matéria é resultado das flutuações do vácuo quântico.

Em termos absolutamente singelos, vácuo quântico é o "nada" visto por um físico. "Visto" pode parecer força de expressão, mas não é: na verdade, os físicos já conseguiram capturar e armazenar o seu "nada".

É desse vazio que nunca é vazio que emerge a matéria. Flutuações aleatórias do vácuo quântico geram constantemente uma multiplicidade de partículas, as chamadas partículas virtuais, entre elas elétrons e pósitrons.

Assim, caso ainda não estivesse a par, saiba que a física quântica, a meros cento e poucos anos, decretou que o nada é uma impossibilidade. "Não há nada" passou a ser uma proposição intransitiva, que não exige complemento.

Flutuações aleatórias do vácuo quântico geram constantemente uma multiplicidade de partículas, as chamadas partículas virtuais. [Imagem: ELI]

Antimatéria

Elétrons são bem conhecidos, deram nome à eletrônica. Os pósitrons também já estão sendo úteis na maioria dos laboratórios clínicos e hospitais, nos famosos exames de tomografia por emissão de pósitrons, PET-Scan para os "sigla-maníacos".

Menos sabido é que os pósitrons são partículas de antimatéria - mais especificamente, são antielétrons. Como elétrons e pósitrons surgem aleatoriamente do vácuo quântico, eles se encontram e se aniquilam quase com a mesma rapidez com que surgem. E esse equilíbrio de matéria e antimatéria garante que não fique jorrando matéria do nada o tempo todo.

O que os físicos querem fazer agora é tornar reais essas partículas virtuais, fazê-las romper o limiar de sua vida efêmera e trazê-las à existência real.

A possibilidade de que isso aconteça foi prevista por Fritz Sauter, em 1931. Segundo ele, um campo elétrico forte o suficiente pode transformar as partículas virtuais em partículas reais de tal forma que possam ser detectadas.

A dificuldade sempre esteve justamente nesse "campo elétrico forte o suficiente".

Super laser

Alexander Fedotov e seus colegas da Rússia, França e Alemanha, acreditam que o experimento, finalmente, começará ser viabilizado por volta de 2015, quando será inaugurada a primeira etapa do Extreme Light Infrastructure (ELI).

O ELI, um projeto conjunto de 13 países europeus, será o laser de maior potência já construído, cerca de seis vezes mais forte do que os mais fortes atualmente. Ele deverá gerar pulsos ultra curtos de radiação de alta energia - cerca de 100 GeV - suficientes para fazer com que partículas acelerem até próximo da velocidade da luz.

Fedotov e seus colegas acreditam que o ELI será suficiente para gerar 10²⁶ Watts por centímetro quadrado. Segundo seus cálculos, isso será o bastante para dar vida às partículas virtuais.

Em 1997, uma equipe do acelerador SLAC, da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, conseguiu criar pares de elétrons-pósitrons. Mas a potência do ELI poderá permitir uma reação em cadeia, criando os pares aos milhões.

Segundo Fedotov e seus colegas, o primeiro par de elétron-pósitron criado será acelerado pelo laser, gerando luz. Estes fótons, juntamente com os demais fótons do laser, vão criar mais pares, que gerarão mais fótons para se juntar ao laser, e assim por diante, fazendo finalmente a matéria jorrar do nada. Ou melhor, jorrar do vácuo quântico.

Impensável

Enquanto esperam até que os engenheiros façam o seu trabalho, o físicos continuarão procurando pela quarta propriedade do elétron, que também poderá lançar alguns fótons sobre o paradeiro de toda a antimatéria que teria sido criada no Big Bang.

Ou sonhando com o super colisor de partículas linear, que deverá ser o sucessor do LHC, e que promete não apenas responder a algumas dessas questões eterealmente imateriais, como lançar outras exponencialmente mais impensáveis.

Bibliografia:
Limitations on the attainable intensity of high power lasers
A.M. Fedotov, N.B. Narozhny, G. Mourou, G. Korn
Physical Review Letters
August 18, 2010
Vol.: 105, 080402 (2010)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.080402
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1004/1004.5398v1.pdf

Confirmado: a matéria é resultado de flutuações do vácuo quântico

Fonte: Site Inovação Tecnológica

A teoria de que a matéria não tem fundações tão firmes quanto sugerem termos como "concreto" e "sólido" não é tão nova. Mas esta é a primeira vez que os cientistas conseguiram demonstrar que a matéria se origina de meras flutuações do vácuo quântico.

Modelo Padrão da Física

Uma equipe internacional de físicos demonstrou de forma conclusiva que o Modelo Padrão da física das partículas - a teoria que descreve as interações fundamentais das partículas elementares para formar toda a matéria visível no universo - explica com precisão a massa dos prótons e dos nêutrons.

"Mais de 99% da massa do universo visível é formado por prótons e nêutrons," afirma o estudo, publicado na revista Science. "Esses dois tipos de partículas são muito mais pesados do que os quarks e glúons que as constituem, e o Modelo Padrão da física deve explicar essa diferença."

O que faz com que a matéria seja matéria?

Cada próton e cada nêutron é formado por três quarks. Ocorre que esses três quarks juntos respondem apenas por 1% da massa de todo os prótons ou nêutrons. A explicação conclusiva que faltava era: Então, o que responde pelo restante da massa dessas partículas? Em outras palavras, "O que faz com que a matéria seja matéria?"

O Dr. Andreas S. Kronfeld explica que, como os núcleos atômicos formam quase todo o peso do mundo, e como esses núcleos são compostos de partículas chamadas quarks e glúons, "os físicos acreditam há muito tempo que a massa do núcleo atômico tem sua origem na complicada forma com que os glúons se ligam aos quarks, conforme as leis da cromodinâmica quântica (QCD - Quantum ChromoDynamics)."

Partículas virtuais

Os glúons são uma espécie de "partículas virtuais," que surgem e desaparecem de forma aleatória. O campo formado por essas partículas virtuais seria responsável pela força que une os quarks - a chamada força nuclear forte.

Ocorre que, como o número de interações reais e virtuais entre quarks e glúons é estimada na casa dos trilhões, é incrivelmente difícil, ou até mesmo impossível, usar as equações da QCD (cromodinâmica quântica) para calcular a força nuclear forte.

Os pesquisadores então criaram uma nova técnica, batizada por eles de Rede QCD, na qual o espaço é representando na forma de uma rede discreta de pontos, como os pixels de uma tela de computador. Este modelo permitiu que os cientistas incorporassem toda a física necessária e deu a eles o controle das aproximações numéricas e da taxa de erros nos cálculos da massa dos hádrons - prótons, nêutrons e píons.

A rede QCD reduz toda a complexidade das equações virtualmente insolúveis em um conjunto de integrais, que puderam ser programadas para solução em um programa de computador.

Isto permitiu que, pela primeira vez, os físicos incluíssem em seus cálculos as interações quark-antiquark, uma das maiores complexidades da força nuclear forte. Agora, além dos glúons, eles sabem que a massa dos quarks-antiquarks se origina da flutuação do vácuo quântico.

Diferença entre acreditar e saber

Conforme os pesquisadores, agora é possível eliminar a expressão "os físicos acreditam", substituindo-a por "os físicos sabem", quando o assunto é a QCD.

Segundo o Dr. Kronfeld, os cálculos revelaram que, "mesmo se a massa dos quarks for eliminada, o massa do núcleo não varia muito, um fenômeno algumas vezes chamado de 'massa sem massa'."

Toda a matéria do universo é virtual

A forma como a natureza cria a massa dos quarks é um dos assuntos de maior interesse dos físicos que irão trabalhar no Grande Colisor de Hádrons, o LHC,, que deverá começar a funcionar em 2009.

O LHC vai tentar confirmar experimentalmente a existência do chamado campo de Higgs, que explica a massa dos quarks individuais, dos elétrons e de algumas outras partículas. Ocorre que o campo de Higgs também cria a massa a partir das flutuações do vácuo quântico.

Ou seja, com a atual confirmação de que a massa dos glúons e quarks-antiquarks tem sua origem na flutuação do vácuo quântico, se o LHC confirmar a existência do campo de Higgs, então a conclusão inevitável será de que toda a matéria do universo é virtual, originando-se de meras flutuações de energia.

Bibliografia:
The Weight of the World Is Quantum Chromodynamics
Andreas S. Kronfeld
Science
21 November 2008
Vol.: 322, Issue 5905 - pp. 1198-1199

Cientistas descobrem assimetria entre matéria e antimatéria

Fonte: Site Inovação Tecnológica

DZero

Cientistas do experimento DZero afirmam ter encontrado evidências de uma significativa violação da simetria matéria-antimatéria no comportamento das partículas contendo quarks bottom - bem mais do que o previsto pela teoria atual, o Modelo Padrão da física de partículas.

O grupo de cientistas do DZero trabalha no Tevatron, o maior acelerador de partículas dos Estados Unidos, localizado no Fermilab, o segundo maior do mundo, perdendo apenas para o LHC.

O experimento DZero é resultado de uma colaboração internacional de cerca de 500 físicos de 86 instituições de 19 países, inclusive do Brasil.

Para onde foi a antimatéria?

Segundo a teoria, o Big Bang deve ter produzido quantidades iguais de matéria e antimatéria.

Mas o mundo ao nosso redor é feito apenas de matéria, e as antipartículas só podem ser produzidas nos grandes colisores, em reações nucleares ou pelos raios cósmicos - veja mais em Descoberta partícula de antimatéria mais estranha já vista.

"O que aconteceu com a antimatéria?" é uma das questões centrais da física do século 21.

Equilíbrio entre matéria e antimatéria

O domínio da matéria que observamos no universo somente é possível se houver diferenças no comportamento das partículas e das antipartículas.

Os físicos vêm observando essas diferenças - conhecidas como "Violação de CP" - ao longo de décadas, e elas são plenamente coerentes com o Modelo Padrão.

Mas seu poder explicativo sobre o desequilíbrio matéria-antimatéria é mínimo, porque as diferenças observadas no comportamento de partículas e antipartículas são reconhecidamente pequenas demais para explicar a predominância da matéria sobre a antimatéria no Universo.

Agora, os novos resultados indicam uma diferença de 1% entre a produção de pares de múons e pares de antimúons no decaimento dos mésons B, confirmando a deficiência explicativa do Modelo Padrão.

As colisões produziram pares de partículas de matéria ligeiramente mais frequentemente do que geraram partículas de antimatéria.

"Nós ficamos arrepiados quando vimos o resultado", disse Stefan Soldner-Rembold, um dos 500 cientistas do experimento DZero. "Sabíamos que estávamos vendo algo além do que jamais vimos antes e além do que as atuais teorias conseguem explicar".

Fenômenos físicos desconhecidos

E de fato parece haver motivos para se arrepiar.

Muito mais significativo do que criticar deficiências das teorias atuais, o experimento aponta no sentido de que o predomínio da matéria no Universo deve resultar de novos fenômenos físicos, ainda desconhecidos hoje.

Com base na precisão sem precedentes dos detectores do Fermilab, juntamente com novos métodos de análise recém-desenvolvidos, os cientistas do experimento DZero demonstraram que a probabilidade de que os resultados sejam compatíveis com qualquer efeito conhecido é inferior a 0,1 por cento (um desvio-padrão de 3,2).

"Este novo resultado entusiasmante fornece indícios de desvios da teoria atual no decaimento dos mésons B, em acordo com indicações anteriores," disse Dmitri Denisov, outro membro do DZero. As "indicações anteriores" a que ele se refere foram obtidas no ano passado no próprio acelerador Tevatron.

Assimetria matéria-antimatéria

Se a simetria entre matéria e antimatéria fosse perfeita, a comparação das distribuições de múons nas duas configurações deveria produzir o mesmo resultado. [Imagem: Fermilab]

O resultado obtido no DZero é baseado na comparação das distribuições de múons positiva e negativamente carregados gerados nas colisões de partículas. O campo magnético do detector força os múons a viajar em uma rota curvilínea. Dois múons com cargas opostas seguem rotas que se curvam em direções opostas.

Primeiro os cientistas compararam as distribuições dos múons quando o campo magnético no interior do detector DZero estava em uma direção (configuração 1) e depois compararam as distribuições quando o campo magnético foi invertido (configuração 2).

Se a simetria entre matéria e antimatéria fosse perfeita, a comparação das distribuições de múons nas duas configurações deveria produzir o mesmo resultado. Mas os dados mostram um desvio de 1%, um indício de uma assimetria entre matéria e antimatéria.

Análise cega

Para obter o novo resultado, os físicos do DZero fizeram uma "análise cega" dos dados, somente olhando o conjunto completo dos dados depois de um longo período de observação. Segundo eles, isso evita qualquer viés com base nas observações.

Eles também inverteram a polaridade do campo magnético do seu detector durante a coleta de dados para cancelar eventuais efeitos induzidos pelos instrumentos.

A precisão das medições ainda é limitada pelo número de colisões registradas até agora pelo experimento. Por isso, o grupo continua recolhendo dados e refinando as análises para aumentar a confiabilidade de seus resultados e fundamentar melhor suas conclusões.

Nova física

O instrumento LHCb, um dos instrumentos do Grande Colisor de Hádrons, o maior acelerador de partículas do mundo, foi projetado para responder às mesmas questões agora analisadas no Tevatron.

Ainda mais potente e sensível, resta agora esperar para ver o que o LHCb terá a dizer sobre o desequilíbrio entre matéria e antimatéria no Universo.

Se os resultados se confirmarem, os físicos poderão começar a trabalhar em uma nova física do século 21, que poderá falar de fenômenos físicos desconhecidos pela física do século 20.

Quem dorme até tarde não é vagabundo, diz ciência

Fonte: Revista Galileu

Alvo de críticas de familiares e amigos, quem gosta de ficar na cama até a hora do almoço pode ter um motivo científico para a "vagabundagem": o distúrbio do sono atrasado. O assunto foi um dos temas abordados no 6º Congresso Brasileiro do Cérebro, Comportamento e Emoções, que aconteceu recentemente em Gramado.

O organismo humano tem um ciclo diário, de modo que os níveis hormonais e a temperatura do corpo se alteram ao longo do dia e da noite. Depois do almoço, por exemplo, o corpo trabalha para fazer a digestão e, conseqüentemente, a temperatura sobe, o que pode causar sonolência.

Quando dormimos, a temperatura do corpo diminui e começamos a produzir hormônios de crescimento. Se dormirmos durante a noite, no escuro, produzimos também um hormônio específico chamado melatonina, responsável por comandar o ciclo do sono e fazer com que sua qualidade seja melhor, que seja mais profundo.

Pessoas vespertinas, que têm o hábito de ir para a cama durante a madrugada e dormir até o meio dia, por exemplo, só irão começar a produzir seus hormônios por volta das 5 da manhã. Isso fará com que tenham dificuldade de ir para a cama mais cedo no outro dia e, consequentemente, de acordar mais cedo. É um hábito que só tende a piorar, porque a pessoa vai procurar fazer suas atividades durante o final da tarde e a noite, quando tem mais energia.

O pesquisador Luciano Ribeiro Jr. da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), especialista em sono, explica que esse distúrbio pode ser genético: "Pessoas com o gene da ‘vespertilidade’ têm predisposição para serem vespertinas. É claro que fator social e educação também podem favorecer”. Mas não se sabe ainda até que ponto o comportamento social pode influenciar o problema.

A questão, na verdade, é que o vespertino não se encaixa na rotina que consideramos normal e acaba prejudicado em muitos aspectos. O problema surge na infância. A criança prefere estudar durante a tarde e não consegue praticar muitas atividades de manhã. Na adolescência, a doença é acentuada, uma vez que os jovens tendem a sair à noite e dormir até tarde com mais frequência.

A característica vira um problema quando persiste na fase adulta. “O vespertino é aquele que já saiu da adolescência. Pessoas acima de 20 anos de idade que não conseguem se acostumar ao ritmo de vida que a maioria está acostumada”, diz Luciano. Segundo ele, cerca de 5% da população sofre do transtorno da fase atrasada do sono em diferentes graus e apenas uma pequena parcela acaba se adaptando à rotina contemporânea.

O pesquisador conta também que, além do preconceito sofrido pelos pais, professores e, mais tarde, pelos colegas de trabalho, o vespertino sofre de problemas psiquiátricos com maior frequência: depressão, bipolaridade, hiperatividade, déficit de atenção são os mais comuns. Além disso, a privação do sono profundo, quando sonhamos, faz com que a pessoa tenha maior susceptibilidade a vários problemas de saúde: no sistema nervoso, endócrino, renal, cardiovascular, imunológico, digestivo, além do comportamento sexual.

O tratamento não envolve apenas remédios indutores do sono, como se fosse uma insônia comum. É necessária uma terapia comportamental complexa, numa tentativa de mudar o hábito, procurando antecipar o horário do sono. Envolve estímulo de luz, atividades físicas durante a manhã e principalmente um trabalho de reeducação.

E as pessoas que têm o hábito de acordar às 4 ou 5 horas da manhã? “O lado oposto do vespertino é o que a gente chama de avanço de fase. Só que esse não tem o problema maior no sentido social. Ele está mais adaptado aos ritmos sociais e profissionais. Os meus pacientes deste tipo têm orgulho, já ouvi mais de uma vez eles dizendo ‘Deus ajuda quem cedo madruga’”, diz o neurologista.

Terceira causa de morte, suicídio é negligenciado no Brasil

Fonte: Diario da Saúde

Não salvem só as baleias

Se a cada dia cinco baleias aparecessem mortas nas praias, certamente o fato mereceria as capas dos jornais.

Tristemente, de acordo com o Sistema de Informações de Mortalidade, do Ministério da Saúde, 9.090 pessoas chegaram ao suicídio no Brasil em 2008, o que corresponde a 25 mortes diárias.

Mas pouca atenção tem sido dada ao assunto.

A comparação com as baleias nasceu em uma campanha de prevenção de suicídio australiana, que em vez de "save the whales", usou o trocadilho "save the males", referindo-se aos cinco homens que, diariamente, matam-se naquele país.

Suicídio

A crítica ao ofuscamento do suicídio são de Neury José Botega, professor titular do Departamento de Psicologia Médica e Psiquiatria da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

A falta de atenção ao assunto, somada a preconceitos e a ideias errôneas, tem agravado a situação que já se apresenta como um problema de saúde pública, de acordo com o pesquisador.

Atitudes simples como maior atenção durante tratamentos hospitalares podem salvar centenas de vidas, segundo Botega.

"Os números são apenas a ponta do iceberg, pois, para cada suicídio, estima-se que haja pelo menos 20 tentativas. E, para cada caso de tentativa que atendemos no hospital, outras cinco pessoas, na comunidade, estão planejando e 17 estão pensando seriamente em pôr fim à vida", diz o pesquisador.

Esses dados estão no artigo Prevalências de ideação, plano e tentativa de suicídio: um inquérito de base populacional em Campinas (SP) publicado na revista Cadernos de Saúde Pública (CSP) da Fundação Oswaldo Cruz.

Pensar em suicídio

Ao visitar 600 residências distribuídas em estratos sociais diversos, o grupo de pesquisa de Botega descobriu que o problema é mais amplo do que se imaginava. O estudo levantou que quase um quinto das pessoas visitadas já pensou seriamente em suicídio ao longo da vida.

Para os pesquisadores, essa proporção deve se repetir em outros grandes centros. São números que não aparecem nos dados oficiais. "Basta dizer que apenas uma em cada três tentativas de suicídio recebe atendimento médico," disse.

No artigo, os pesquisadores alertam que a escassez de dados é um agravante, uma vez que implica menor conscientização dos clínicos e dos gestores de saúde pública em relação ao impacto do comportamento suicida nos serviços da área.

Em 97% dos casos, segundo vários estudos internacionais, o suicídio é um marcador de sofrimento psíquico ou de transtornos psiquiátricos. Em ambos são necessários profissionais de saúde treinados para detectar e tratar adequadamente o paciente durante uma passagem hospitalar, mesmo que essa se efetue por outras razões, como alguém que foi internado por acidente de trânsito, por exemplo.

Maiores riscos de suicídio

Segundo trabalhos realizados pelo grupo de Botega, gravidez na adolescência é um dos casos que exigem maior atenção de médicos e enfermeiros, uma vez que um estudo apontou que adolescentes grávidas possuem três vezes mais chances de tentar suicídio.

Outros estudos demonstraram que os riscos também são maiores com pacientes que sofrem de epilepsia e com pessoas que dependem do álcool. O que não quer dizer que outros casos também não devam ser considerados, segundo os pesquisadores.

O professor da Unicamp se baseia em dados de estudos que tem coordenado, como "Epilepsia e comportamento suicida na comunidade: um estudo de caso-controle", realizado de 2006 a 2008, e "Estudos de intervenção breve oportuna no hospital geral", realizado entre 2007 e 2009, ambos com apoio da FAPESP por meio da modalidade Auxílio à Pesquisa - Regular.

Disque Vida

Botega conta que o receio de induzir ao suicídio, ou de ter de carregar uma grande responsabilidade, inibe a maioria dos profissionais de saúde de perguntar ao paciente se ele já pensou no assunto. "É uma ideia errônea. Perguntar sobre suicídio é fundamental para o encaminhamento a um tratamento adequado", disse.

Além do treinamento adequado dos profissionais de saúde, Botega defende programas simples que podem evitar mortes. O acompanhamento telefônico de pacientes é um deles e sua eficácia foi comprovada no "Estudo multicêntrico de intervenção no comportamento suicida (Supre-Miss), da Organização Mundial da Saúde (OMS)", realizado entre 2003 e 2005.

Inserido em um estudo internacional da OMS, a equipe de Botega conseguiu reduzir em dez vezes a taxa de suicídio entre pessoas que já haviam tentado se matar. O tratamento consistiu apenas em acompanhar os pacientes por meio de ligações telefônicas periódicas.

Luz sobre o suicídio

Informar e sensibilizar a sociedade sobre o problema é outra atitude fundamental, de acordo com Botega. "Tirar o suicídio da penumbra é fundamental, é preciso uma comunicação ampla e responsável sobre o assunto", afirmou.

Com esse objetivo, a equipe de pesquisa da Unicamp publica materiais de divulgação, como folhetos e cartazes, dirigidos tanto a especialistas como ao público em geral, procurando desmistificar o assunto e abordá-lo de maneira aberta.

Segundo Botega, o suicídio não recebe a devida importância no Brasil, mas ocupa o terceiro lugar entre os óbitos não naturais, ficando atrás dos acidentes de trânsito (com quatro vezes mais mortes) e dos homicídios (seis vezes mais).

Suicídios no Brasil

O Brasil apresenta menos de 6,5 suicídios para cada 100 mil habitantes, o que o deixa entre os países com as menores taxas mundiais. Na maioria dos países europeus, por exemplo, esse número é de mais de 13 mortes para o mesmo número de habitantes.

"O que não quer dizer que a quantidade desse tipo de morte seja pequena por aqui", disse Botega, "por sermos um país populoso e, também, porque as taxas de suicídio, em algumas regiões e grupos populacionais, se aproximam das mais elevadas do planeta".

Educação permanente de profissionais de saúde, sensibilização e informação da sociedade e aplicação de programas eficazes de prevenção ao suicídio baseados em estudos científicos são, segundo o pesquisador, a chave para salvar muitas vidas no Brasil.