Saturday, April 24, 2010

QUANTOS PÊLOS TÊM NA PERNA DA BARATA?

Anos atrás, em um programa cômico do Jô Soares, ele apresentava um quadro que era chamado de “cultura inútil”. Ele comentava coisas muito engraçadas e entre muitos exemplos ele mencionou o título deste post. Vocês sabem a resposta?

Realmente se vocês forem ver, tem cientista para tudo, até aquele que pode explicar sobre baratas, pêlos, etc. Uma boa parte do conhecimento em áreas científicas pode ser considerada inútil para o nosso dia-a-dia, porém para a ciência em geral, nada é desprezado. Desde o grande avanço da ciência, começando em fins do século 19 até os dias de hoje, o acúmulo de conhecimento em todos os campos possíveis não para de aumentar. Hoje se sabe milhares de vezes mais sobre tudo o que se sabia no início do século 20. O problema é que, junto disso, descobriu-se que o que ainda não se sabe também aumentou em milhares de vezes... Assim a ciência é dinâmica. A grande vantagem é que tudo o que se aprende, acaba cedo ou tarde sendo colocado em prática no nosso dia-a-dia sem que percebamos.

Hoje quero passar a vocês um conhecimento geral sobre a ciência do átomo, pois vocês devem ter lido recentemente nos noticiários (30 de março) o sucesso dos primeiros testes feitos no LHC Large Hadron Collider (Gigantesco Colisor de Prótons) e o objetivo do teste que era descobrir o Bóson de Higgs.

Afinal, o que é o LARGE HADRON COLLIDER (GIGANTESCO COLISOR DE PRÓTONS) e o BÓSON DE HIGGS?

O LHC é um laboratório construído a 100 metros de profundidade, na fronteira entre a França e a Suíça. A estrutura completa tem a forma de um anel, construída ao longo de um túnel com 27 quilômetros de circunferência. Agora voces me perguntem, para que gastar tanto dinheiro nisso (seis bilhões de Dólares) e principalmente para descobrir uma “coisa” chamada Bóson de Higgs? (além de testar supersimetria, big bang, etc) Quantos pêlos têm na perna da barata? Cultura inútil? Na verdade o que se busca, é o entendimento das partículas que compõem o átomo e que servirá de base para desenvolvimento de formas de energia alternativa em campos ainda não explorados.

Vamos então entender a perna da barata (espero não cansar vocês; procurem ler até o fim que é interessante.):

Antigamente achava-se que o átomo se compunha apenas de três partículas juntas em quantidades distintas, formando todos os elementos existentes na natureza: prótons com carga positiva e nêutrons sem carga, no núcleo, e elétrons negativos girando à volta. Hoje se sabe que o núcleo na verdade se compõe de 16 partículas, sendo 12 de “matéria” e 4 de “força”. São chamados de quarks e léptons, férmions e bósons. Os prótons e nêutrons na verdade são formados pela combinação de apenas três partículas fundamentais, que se denominam quarks. Atualmente, estão definidos seis tipos de quarks: up, down, charm, strange, top e bottom. Os quarks mais leves são os up e down, aos quais se atribuiram cargas elétricas; são estáveis e formam os prótons e os nêutrons. Dentre as muitas partículas do átomo, temos tambem o méson, chamado de méson mu ou múon e o méson pi ou píon.

Quando você sobe na balança, você mede o seu peso. O peso é o resultado da ação da força gravitacional sobre a massa do seu corpo. Se você for à Lua, como a força gravitacional lá é menor, o seu peso será menor, porém sempre a sua massa será a mesma. Digamos que a massa é a “quantidade de matéria” que o seu corpo tem (Uma pessoa se compõe basicamente de líquido e um pouco de sólido. Se for cremado o resultado sólido do corpo cabe num pacotinho de café de 500g). Essa massa está nos átomos que compõe o corpo. Num átomo, a massa está no núcleo e é diretamente relacionada com o número de prótons e nêutrons. Quando a ciência descobriu que prótons e nêutrons não são partículas, mas o resultado de muitas partículas juntas surgiu um mistério!

O problema é que, quando consideradas individualmente, nenhuma dessas partículas tem massa. Como que a massa pode estar no núcleo se os componentes do núcleo não têm massa? Ou seja, depois de todos os avanços científicos, ainda não se sabe o que dá "materialidade" ao mundo. Se as partículas não têm massa, então elas não são matéria, são energia de diversas formas. O Modelo Padrão, a teoria básica da Física que explica a interação de todas as partículas subatômicas, coloca todas as fichas no Bóson de Higgs, a partícula fundamental que explicaria como a massa se expressa nesse mar de energias. Como Einstein afirmou que matéria é energia (E=mc2), ao se entender o processo e como manejá-lo, teremos aí uma fonte inesgotável de energia.

Sabemos hoje que existem em nosso universo apenas 4 forças fundamentais:
Força gravitacional, força eletromagnética, força nuclear forte e força nuclear fraca.

A força gravitacional é a lei de Newton da Gravitação Universal. A força que puxa você para o centro da Terra e determina o seu peso. Sua generalização relativística é a teoria da Gravitação de Einstein, também chamada de Teoria da Relatividade Geral de Einstein, onde a gravidade é uma distorção do “tecido” espaço-tempo.
A força eletromagnética é a força que atua entre partículas carregadas. Estas incluem força eletrostática, atuando entre cargas em repouso, e o efeito combinado das forças elétrica e magnética entre cargas em movimento relativo. Voces a encontram nos motores e onde passa corrente elétrica, nos condutores em sua casa. Ocorre entre prótons positivos e elétrons negativos provocando atração entre eles por terem cargas elétricas opostas e repulsão de cada um entre si por terem carga de mesmo sinal.
Uma curiosidade muito interessante é que um átomo completo, com elétrons girando ao redor de um núcleo, ocupa um determinado espaço onde a maior parte é espaço vazio. O espaço ocupado pelos elétrons, prótons e nêutrons é muito pouco do total, assim, se eliminarmos o espaço vazio, por exemplo, da mão de vocês, ela irá ficar do tamanho de uma cabeça de alfinete! Então por que não se pode atravessar uma parede com a mão já que quase todo o espaço é vazio? Por causa da força eletromagnética, que impede um sólido de atravessar o outro. É impossivel tocar a parede com a mão; o máximo que se consegue é chegar muito perto até a mão ser repelida pelo campo eletromagnético. Parece um ímã. Vocês não conseguiriam juntar dois ímãs no lado da carga magnética de mesmo sinal!
A força nuclear fraca é responsável por alguns fenômenos na escala do núcleo atômico onde estão os prótons e nêutrons; os condutores da força fraca são gauge bóson massivos chamados de bósons W e Z.
A força nuclear forte encontra-se no núcleo do átomo. Esta força não é relacionada à carga elétrica. Um dos principais efeitos desta força é a forte união dos prótons do núcleo, que continuam juntos apesar de terem a mesma carga elétrica positiva que os repele fortemente. A força forte é mediada por partículas chamadas glúons e atua entre partículas que contém uma "carga de cor”, isto é, quarks e glúons. Ela mantém juntos os prótons e nêutrons. Partículas compostas tais como os nucleons ou mésons são construídas de quarks.

O Bóson de Higgs que está sendo procurado, estaria envolvido nessa força nuclear forte. Ele poderia explicar a massa de todas as demais partículas. O próprio Bóson de Higgs seria algo como um campo de energia uniforme. Ao contrário da gravidade, que é mais forte onde há mais massa, esse campo energético de Higgs seria constante. Desta forma, ele poderia ser a fonte não apenas da massa da matéria ordinária, mas a fonte da própria energia escura que se busca no universo!

Finalmente, como que o large hadron collider funciona? Ele acelera prótons a uma velocidade muito alta de maneira a que eles se choquem. Quando os prótons se chocam no centro dos detectores, as partículas geradas (que eu mencionei no início) espalham-se em todas as direções. Para capturá-las, equipamentos especiais como o Atlas e o CMS que possuem inúmeras camadas de sensores superpostas, deverão verificar as propriedades dessas partículas, medir suas energias e descobrir a rota que elas seguem. O resultado final das análises irá detectar (ou não) o Bóson de Higgs.

Conclusao final: minha conclusão até o momento, é que todas as partículas que formam o átomo são na verdade formas de energia sem massa. O bóson de Higgs deve ser uma outra forma de energia que dá a sensação de massa por interagir com os quarks, assim a matéria como conhecemos não existe; é uma ilusão dos nossos sentidos. Os sólidos, líquidos e gases que vemos e sentimos, assim como luz, radiações e ondas do universo, tudo são diferentes formas de energia. Nao se pode “ver” energia, mas sentir os seus efeitos. Nosso corpo composto de átomos não é matéria; é energia de várias formas, portanto resultado de gradações de energia que existiam antes da nossa existência e estavam “por aí” a nossa volta e no universo em geral. Quando morremos essa energia continua “por aí”, porém parte dela modificada conforme a situação. Como pela termodinâmica a energia não desaparece, sendo todos nós essencialmente energia, também nao existe “morte” e desaparecimento das coisas, e sim estágios de gradações de energia; passamos a ser formas de energia diferentes, obviamente sem a consciência do “eu” animal que nos faz pensar que existimos. Nossa pessoa, como pensamos que somos, desaparece; nossa consciência, que é uma criação do cérebro, também desaparece. Simplesmente deixamos de existir como animais separados e continuamos existindo como energia de outras formas, misturada a outras energias iguais e em paralelo com outras diferentes. Somos parte do todo, do nosso universo, e toda essa energia continuará interagindo constantemente.

Afinal, espero ter podido transmitir um pouco de informação básica sobre a atualidade do átomo, e algo que vocês já podem responder a quem perguntar do que se trata esse negócio de GIGANTESCO COLISOR DE PRÓTONS que saiu no noticiário. Se a informação não for de nenhuma outra utilidade prática, sendo considerada como saber quantos pêlos têm na perna da barata, ao menos vocês poderão começar a xingar seus desafetos agora com palavras mais interessantes e de grande efeito: chamem-nos de quarks e léptons, férmions e bósons. Ao ser ultrapassado no trânsito que tal um “olha aí seu múon!” Ou, aquele cara é um píon ou um quark! Para ofender mesmo, arraze com “esse sujeito é um Bóson de Higgs...”

A seguir algumas fotos do que parece ser uma nave espacial dos “Borg” em “Jornada nas Estrelas”.























14 comments:

Mila Olive said...

Hahahahaha, muito louco!
Vou confessar que pensei algumas bobagens enquanto eu lia.. rsrs. Sorry!
Então além dos novos e inteligentes xingamentos, quer dizer que eu nunca mais vou poder dizer assim para alguém: "Não me toqueeeeeeee!!!", afinal a pessoa não está me tocando mesmo... rs. É por isso que dois corpor não podem ocupar o mesmo lugar no espaço, justamente por esta ação "repelente" provocada pelo campo eletromagnético. O que sentimos como toque nada mais é então do que certo impacto provocado pela força.
Se uma pessoa leva um socão na cara na realidade não foi a mão do outro que socou e sim o impacto realizado pela carga do campo magnético.
Loucura?
Agora fiquei pensando se este princípio pode "servir" para este exemplo também. Afinal se a nossa mão ficaria do tamanho de uma mera cabecinha de alfinete caso o espaço vazio fosse totalmente elimado o que bate na cara do outro e faz surgir a dor seria uma espécie (a grosso modo falando) de um "esmagamento" do campo magnético e ele sim causa a dor ou o desconforto quando levamos um soco. O campo que estaria expandido (ocupando seu "lugar" confortavelmente) é repelido de tal modo por esse impacto que quem provoca a dor é essa reação e não a mão, propriamente dita, que bateu.
Embora, a mão que bateu ou tentou bater seja também muito culpada, visto que se ela tivesse ficado quietinha na dela, o campo eletromagnético do "judas" não seria mexido a ponto dele sentir a dor.

O mesmo acontece se eu socar minha cabeça na parede. Olha que trágico! rs. O campo magnético poderia pressioná-la de tal modo a arrancar-lhe sangue ou até mesmo quebrar acidentes ósseos.

Que tudo isso é muito louco, é!!! rsrs

Beth/Lilás said...

Oh, my God, deu um nó nos meus Tico e Teco!!!

Mas, eu sabia da existência deste fantástico túnel ligando França e Suíça, só não sabia que sua estrutura estava construída ao longo dele. Que fantástico!
Agora, cá entre nós, sempre fui péssima em física, química e outras cositas desse genero. hehe

Tá legal, pode me chamar de Quarks vai!

abraço carioca

Eduardo said...

Milena, sim, o efeito do soco, ou seja a pressao causada pelo impacto entre solidos nada mais eh que o efeito dos campos eletromagneticos repelindo os atomos respectivos entre esses dois solidos... Os atomos nunca se tocam. Os detalhes dessa parte da fisica sempre me impressionou. A nao existencia do que parece ser solido eh uma lucura. Agora voce pode ficar tranquila; o nao me toques eh uma realidade!
Live long and prosper (Spock)
Shrek

Eduardo said...

Beth, tenho certeza de que os seus chipmunks vao lidar bem com esse monte de particulas que eu mencionei. Va devagar. A proposito; devido a sua grande sensibilidade, nao concordo em que voce deva ser chamada de quark; acho melhor ser um boson de Higgs, pois apesar da minha piada no final, essa particula fundamental, devido a sua importancia ela eh conhecida como particula de Deus.

Eduardo said...

Para aliviar este tema cientifico:

Como identificar se uma fazenda pertence a um cientista: as vacas fazem múúúúon, os patos fazem quark quark, os pintinhos fazem píon píon, seus cavalos preferidos se chamam lépton e férmion e ele esta sempre comentando sobre os bósons da empregada...

Mary said...

Olha, seu texto é bem cativante, deu saudades das aulas de física e química que adorava, mas não sei qual foi a força exercida em mim que acabei fazendo Medicina. Agora, uma dúvida: se prótons e neutróns são quarks up e down, o que faria os protóns serem cargas positivas seria a desproporção entre seus up e down e nos neutrons os up e down seriam proporcionais?

Mila Olive said...

Engraçado que a gente vai escrevendo o comentário e muitas vezes não tem tempo de reler e ver que "comeu" letras! rsrsrs... Comi várias!

Adorei o fazendeiro cientista! rsrs. Você poderia colocar isso como update no final do post.. rs.

Abraços!!

Eduardo said...

Mary, obrigado pelo seu interesse. A explicacao eh a seguinte:
Os quarks e leptons saos os “blocos elementares” que produzem a materia, por isso sao chamados de particulas elementares. Os seis tipos de quarks produzem todos os mesons e baryons conhecidos (uns 200). Os baryons mais conhecidos sao os protons e neutrons produzidos pelos quarks up e down.
A carga eletrica vem do seguinte: um quark up tem a carga de +2/3 e um quark down tem a carga de -1/3.
Um proton eh composto de 2 up e 1 down, portanto o resultado eh +2/3 +2/3 -1/3 = +3/3 = +1 (carga positiva).
Um neutron eh composto de 1 up e 2 down, portanto o resultado eh +2/3 -1/3 -1/3 = 0/3 = 0 (sem carga)
A “massa” de um quark up e de um down eh de 360MeV (milhoes de eletro volts) cada, porem esse valor varia um pouco quando se efetua a combinacao para gerar um proton e um neutron, por isso a massa de um proton nao eh exatamente igual a de um neutron. A “massa” de um quark (que nao tem massa !!!) nao pode ser medida eh por isso que se teoriza que o boson de Hgiggs eh quem da essa impressao de massa nos quarks. A razao que sustenta a teoria de que um quark nao tem massa esta no fato de que em outras combinacoes de quarks o total de “massa” resultante nao eh igual a soma das unidades. Por exemplo, na combinacao de um quark up mais um anti quark down formando um pion o resultado que deveria ser 360 + 360 = 720MeV, nao eh. O resultado eh 139.6MeV! No rho vetor de meson, a MESMA combinacao desses quarks resulta em 770MeV!
Um grande abraco
Shrek

Mary said...

Caramba! Quanto mais eu leio, mais tenho dúvidas. Obrigada pela explicação. Abç, Mary.

Eduardo said...

Mary, se tiver mais duvidas pode perguntar.
Eduardo

Lucia said...

Interessante como as coisas mudam. Quer dizer entao que eu nao devia ter prestado atencao nessas aulas devido a eles estarem errados sobre os atomos? hahahaha

Me deixou pensando em como realmente somos, no que acontece quando deixamos de existir. Sera que essa energia se adere a outras moleculas e passamos a ser parte de algo maior?

Me fez lembrar daquelas bolinhas de energia que da pra ver saindo do tumulo de uma pessoa quando essa morre - tentei pesquisar o nome desse fenomeno, mas nao consegui achar. Vi no discovery channel algo sobre isso e que pode realmente acontecer. As pessoas dizer ser algo sobrenatural, mas eh somente a energia se dissipando.

Ai, eh um assunto super interessante, mas tenho que voltar pro trabalho agora. bjos

Mary said...

Olha, se eu soltar as minhas dúvidas vai parecer aula particular! Abç, Mary.

Eduardo said...

Mary, fique a vontade e considere as aulas particulares como publicas. Para mim eh uma oportunidade para eu aprender. Va em frente. Tenho muitas ideias para explorar temas polemicos neste blog, voce vai ver. Espero sobreviver a reacao do pessoal.
Obrigado pela participacao.

Lúcia Soares said...

Eduardo, realmente entender entendi, mas não compreendi, sabe como? Li atentamente, está bem explicado, mas pra mim é muito complicado.
Física nunca foi meu forte, por isso optei por fazer o curso de Magistério. Fugiria do Científico e das sua matérias mais pesadas.
Sempre fui de letras, não de números.
Abraços.