CERN – LHC, ATLAS

Não sei se aquela palavra no título do post vos diz alguma coisa , se estiverem ligados à Ciência é quase impossível não ter ouvido falar nele , se a Ciência não vos dizer nada e se gostarem de ler , e porventura leram o livro Anjos e Demónios Este centro de investigação é dos maiores do mundo , se não for o maior ,centrando o seu âmbito na Física das Particulas . Só para terem uma ideia o novo acelarador(já explico o que é) que esta no CERN , que se designa por LHC ( Large Hadron Colider) representa a maior colaboração científica da História : mais de 4000 investigadores de 40 países .

Um acelerador de partículas muito sucintamente , é um acelerador como o próprio nome indica de “coisas muito pequenas ” sendo agrupadas no que podemos chamar partícula, contudo estas partículas têm tamanhos muito reduzidos não sendo possível ao olhos humano poder ver a beleza do universo atómico , na verdade nem no mais potente microscópio electrónico, só consegue ver o “rasto destas partículas porque estas, sendo aceleradas por um campo magnético fortíssima faz com que aconteça colisões muito energéticas .

O LHC está enterrado 80 metros à superfície , na zona de fronteira entre a França e a Suiça , e para guiar os protões ( partículas positivas) na viagem pelo acelerador são necessários campos magnéticos muito elevados , que são obtidos por imanes supercondutores arrefecidos a temperaturas da ordem dos 270 graus negativos , ou seja , próximo do zero absoluto .

Os objectivos do LHC , destaca-se descobrir uma partícula muito esquiva designada por Bosão de Higgs , que se supõe ser “ a mãe de todas as partículas “ . Pois ela é que confere a massa a todas as outras partículas . O modelo padrão da Física ( já falei sobre ele num post anterior) assenta nessa existência dessa partícula , e também teorias inovadores que têm um dos pressupostos é a existência dessa partícula . Outro objecto é provar a existência de partículas superpesadas , para provar a teoria da Supersimeria que pretende unificar as quatro forças da Natureza.

Quanto ao detector , o ATLAS , as dimensões deste são monstruosas 46 metros de comprimento por 25 de altura e tem uma massa de 7000 toneladas . Para terem ideia da precisão deste detector consegue medir o efeito das marés lunares nos feixes das partículas , que representa um mm em 27 km , parece insignificante , mas é detectável.

Estes “colossos” custam 2000 milhões de euros para LHC e 325 milhões para o ATLAS.

Para terem uma ideia do tamanho do acelerador e da localização .( Vai entrar em funcionamento em 2007)

algumas particulas

Na escolinha ensinaram -nos que a matéria é feito de átomos , e por sua vez estes formados por nucleões as particulas que estão no nucleo . SEndo elas os protoes que têm carga positiva de 1e e os neutrões de carga total igual a zero . ( 1e= 1.6019E-19 C) . Em termos de massa os neutrões são muito parecidos com os protões sendo os neutrões um nadinha mais “pesados” . Em volta do núcleo giram umas particulas muito irrequietas , tão móveis que o movimento do núcleo pode ser desprezado em comparação ao seu movimento , este particulas são muito mais leves cerca de mil vezes mais leves que os nucleões , tendo carga oposta (-1e) , a sua orbita não pode ser descrita com precisão , devido a ter um movimento caótico , existe sim zonas de maior probabilidade de encontrar o electrão , designadas por orbitais . Fisicamente a impossibilidade de conhecer a sua orbita concretamente resulta do principio de incerteza de Heinsenberg que diz que o produto entre o sua momento e a sua posição terá de ser sempre maior que a razão da constante de planck reduzida por dois .

Depois mais tarde talvez na secundária , ouve-se qualquer dos quarks , essas particulas muito interessantes do ponto de vista quântico , estes constituiem os nucleões , havendo dois tipos os quark up e os quark down havendo umas particulas que os unem os gluões .Até este ponto talvez mais ou menos todos ouviram falar .

Pode-se no entanto subdividir as particulas as em dois grupos de particulas de massa , e transportadores de energia. ÁS particulas de massa da-se o nome de fermiões e aos transportadores de carga dá-se o nome de bosões .

convem também referir que existe quatro tipos de interacção : forte , electromagmética , fraca , e gravitacional .

aqui neste esquema estão algumas particulas , nos futuros posts vou falar de algumas delas com especial importância o bossão de higgs que vão tentar detectar essa particula no novo acelador de partículas do CERN o LHC , se não conseguirem detectar vai ser um rude golpe para por exemplo a ” teoria das cordas ” uma das novas teorias mais revolucionárias , talvez até de sempre com uma complexidade matemática inagualável perante outras fisicas e matemáticas , também vou tentar abordar umas particulas muitas esquivas que são os neutrinos .

condensado bose einstein

É um estado da matéria muito engraçado que ocorre a temperaturas muito proximo do zero absoluto , onde os átomos perdem a sua identidade e comportam -se como se fossem só um atomo , por vezes designado , por ” Super átomo” , não vale a pena eu escrever muito mais porque existe um artigo muito bom na wikipedia sobre ele . bose einstein

Existe também um condensado de fermi em que uma das diferenças é que as particulas que se comportam como fermiões, enquanto no estado acima referido comportam-se como bosões.

afinal quantos estados da matéria existem -parte 3

O estado que se segue é um estado onde as particulas andam de um lado para o outro , designando-se esse movimento como caótico . os gases são muito desorganizados ou seja , a distância entre particulas constituintes do gás é muito grande quando comparado com o estado líquido ou sólido. o ar que respiramos é constituido maioritariamente por azoto e oxigénio sendo este último muito importante para nós seres Humanos .

Normalmente para casos simples consideramos os gases como gases ideais , onde têm que obedecer a uma serie de pressupostos e seguem a lei

PV=nRT

Esta é a lei dos gases ideais , mas como tudo na ciência são modelos para tentar explicar de uma forma aproximada determinado tipos de fenómenos em certas condições , esta equação deixa de ser válida , ou seja , já não descreve o sistema fisico.quimcia como gostariamos que descrevesse então temos que tratar o gás como um gás real . Existem muitas equações para estudar os gases reais entre elas destaco a equação de Vander- Walls:

Sendo o primeiro termo respeitante à pressão corrigida e o segundo termo ao volume corrigido .

Os gases estão presentes na nossa vida por exemplo o butano o propano o metano gases normalment utilizados nas nossas lides domésticas .

Comparando com outros estados da matéria que eu já abordei este é o mais desorganizado , e podemos variar muito um volume de um gás

O estado da matéria analisado neste post foi o estado gasoso.

afinal quantos estados da matéria existem ????-parte 2

Com a temperatura a aumentar nada é melhor que uma água bem fresca .
quando eu falo de água estou a falar de H2O em estado líquido esta molécula aparentemente tão simples foi uma das principais alavancas para que existisse o apareciemento de vida no nosso planeta , e consequentemente de nós existirmos .

Esta molécula tem um oxigénio e dois hidrogénios e esta molécula tem uma caracteristica comparativamente aos outros liquidos é que tem um tipo de ligação que permite que as moleculas de água serem muito ordenadas tanto mais que a água liquida é mais densa que oo gelo (por isso é que o gelo flutua sobre a água ). ligações por pontes de hidrogénio.
os liquidos são em muitas coisas parecidos aos sólidos , elevado grau de ordenação por exemplo, o volume também é fixo , apesar da forma ser dependente do recipiente em que o líquido está contido . E por isso que na física a disciplina que estuda os liquidos e os sólidos tem por nome Fisica do estado solido .
um líquido pode ser fluido como a água ou viscoso como por exemplo o vidro .
convém referir também que a passagem do estado sólido para o estado liquido chama-se fusão , e o inverso desegnar-se por solidificação.

Compreender os liquidos é muito importante no nosso planeta mais não seja ,que precisamos de água para sobreviver e que e que a água é um ecossistemas de muitas espécies .

Este post foi concebido para abordar o estado da matéria: liquido

afinal quantos estados da matéria existem ???? – parte 1

Todas as pessoas de tenra idade foram habituadas a que as coisas que conhecem podem estar em três estados : o solido , o liquido ,e gasoso , mas existem pelo menos outros tantos.

O estado sólido é aquele que talvez é mais facil de tratar e , mais fácil de definir , neste estado os atómos têm disposições muito próprias o que lhe confere a forma entre outras propriedades .
Um exemplo é o diamante que cristaliza numa estrutura cúbica de faces centradas , onde cada ponto da rede é formado por dos carbonos estanto um na posição (0,0,0) e outro na posição (1/4,1/4,1/4) (este é o ponto da origem depois a partir deste sabe-se determinar a posição dos outros pontos). O diamante é um sólido formado por carbonos e devido à estrutura apresentada faz com que este seja o material natural mais duro que se conhece , um alótropo do diamante, ou é a grafite que apesar se ser formada unicamente de carbonos as ligações entre planos são muito fracas. Devido a esta caracteristica ,dúctil da grafite é possivel escrever com ela (lápis ).Existe uma outra forma alotrópica do carbono obtida em laboratórios que são os designados nanotubos de carbono , estes acalentam ser um dos pilares(e (já tendo muitas aplicações ) de uma nova ciencia que está a emergir , aNanotecnologia . O preço destes pode ser 3 a 10 vezes mais caro que o ouro .

Estes nanotubos têm umas propriedades fantásticas , mas isso deixo talvez para um futuro post.

Este é o estado sólido o mais organizado de todos , e a todos os minutos estamos a tocar em solidos nem que seja o chão que pisamos

afinal sabemos mesmo o que significa peso?

Este post vem na medida em que nas escolas quer secundárias quer mesmo nas universidades , fala-se pouco do conceito de peso gerando por vezes até alguma confusão com o conceito massa. Vi este artigo que por acaso é de um professor que eu conheço e achei que era interessante ter uma visão mais ampla de conceitos como gravidade ,microgravidade e outros .
O artigo esta bem escrito e facil de perceber até mesmo para quem não percebe muito de fisica

http://arxiv.org/PS_cache/physics/pdf/0506/0506100.pdf

Newton-algumas das suas teorias

Este post vai para um dos maiores fisicos e talvez um dos primeiros grandes fisicos , e tudo começou com uma maça na cabeça …..

Newton (1643-1727) elaborou três leis , sendo estas muito importantes da denominada mecanica clássica , que é muito útil para problemas do quotidiano.

Primeira Lei: Inércia, em ausência de forças externas, um objecto em repouso permanece em repouso, e um objecto em movimento permanece em movimento, ficando em movimento retilíneo e com velocidade constante. Esta propriedade do corpo que resiste à mudança, chama-se inércia. A medida da inércia de um corpo é seu momento. Newton definiu o momento de um objecto como sendo proporcional à sua velocidade. A constante de proporcionalidade, que é a sua propriedade que resiste à mudança, é a sua massa.

Segunda Lei: Lei da Força, relaciona a mudança de velocidade do objecto (a existência de uma aceleração) com a força aplicada sobre ele. A força resultante aplicada a um objecto é igual à massa do objecto vezes a aceleração causada ao corpo por esta força. A aceleração é na mesma direcção da força.

Terceira Lei: Acção e Reação, estabelece que se o objecto exerce uma força sobre outro objecto, este outro exerce uma força igual e contrária.

estas são as três leis de Newton tão sobejamente conhecidas , por todos convém no entanto referir que a primeira lei é um caso especial da segunda , pois quando a aceleração é zero a força é nula.
É de salientar ainda que para velocidades muito altas , ou seja, próximas da velocidade da luz o momento já não vai ser igual ao produto da massa pela velocidade , vai aparecer um factor normal mente designado por “gama” e é aqui que entra a relativadade , o que ficará para outra oportunidade.
Mas Newton não fez só isto , fez mais muito mais, há quem diga que isto(o que vem sa seguir ) é que foi a grande obra de newton(em conjunto com outros cientistas tais como kepler e outros):
—-Newton pode explicar o movimento dos planetas em torno do Sol, assumindo a hipótese de uma força dirigida ao Sol, que produz uma aceleração que força a velocidade do planeta a mudar de direção continuamente

Esta teoria que se segue tem o nome de gravitação universal

Obviamente a Terra exerce uma atracção sobre os objectos que estão sobre a sua superfície. Esta força é dirigida até a Lua e produzia a aceleração centrípeta necessária para manter a Lua em órbita. O mesmo acontece com o Sol e os planetas. Então Newton levantou a hipótese da existência de uma força de atração universal entre os corpos em qualquer parte do Universo.

A força centrípeta que o Sol exerce sobre um planeta de massa m, que se move com velocidade v à uma distância r do Sol, é dada por:
(F_c)

Assumindo neste instante uma órbita circular, que mais tarde será generalizada para qualquer tipo de órbita, o período P do planeta é dado por:

Pela 3^a Lei de Kepler,

onde a constante k depende das unidades de P e r. Temos então que

Seja m a massa do planeta e M a massa do Sol. Substituindo-se esta velocidade na expressão da força centrípeta exercida pelo Sol (F_c) no planeta, a força pode então ser escrita como:

e, de acordo com a 3^a. lei de Newton, o planeta exerce uma força igual e contrária sobre o Sol. A força centrípeta exercida pelo planeta sobre o Sol, de massa M é dada por:

Newton deduziu então que: