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Archive for dezembro \29\UTC 2010

Pesquisadores chineses armazenam 90 GB de dados em 1 grama de bactérias

deinococcus-radiodurans

Imagem de micrografia eletrônica da Deinococcus radiodurans, uma das bactérias mais rígidas do mundo.

Pesquisadores da Universidade de Hong Kong, na China, mostraram com sucesso como armazenar dados criptografados em bactérias. Uma colônia de E. coli foi usada para o experimento, com o equivalente à Declaração de Independência dos EUA estocado no DNA de dezoito células bacterianas. Como estão presentes no material biológico 10 milhões de células, isso se traduz em uma capacidade de armazenamento de dados de 90 GB em somente 1 grama.

Os dados podem ainda ser criptografados, graças ao processo natural de recombinação genética específica. A informação é codificada através de enzimas de recombinação genética, sendo as ações controladas por um fator de transição.

Como era de se esperar, o método possui algumas falhas, como um caríssimo sequenciador necessário para recuperar os dados, e o processo que é tido como ‘tedioso’. Além disso, o DNA tóxico geralmente encontrado em sequências armazenadas sofre alterações e há uma remoção da sequência tóxica, tendo neste caso perda de dados.

Somente as informações de direitos autorais podem ser armazenadas em organismos geneticamente modificados, até o momento. As bactérias possuem potencial de serem mais resistentes em manter os dados que os tradicionais meios eletrônicos. A bactéria Deinococcus radiodurans, por exemplo, pode resistir a pulsos eletromagnéticos e radiações provenientes de uma precipitação nuclear.

FONTE: http://www.guiadohardware.net/noticias/2010-12/dados-bacterias.html

2010 12 29

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Tapete da invisibilidade esconde objetos visíveis a olho nu

Os pesquisadores usaram dois cristais de calcita para criar um tapete de invisibilidade capaz de esconder uma barra de aço de 38 mm de comprimento e 2 mm de altura. [Imagem: Zhang et al.]

Os fãs de Harry Potter adorariam ter seu próprio manto da invisibilidade. Já os fãs de Aladim talvez preferissem um tapete voador.

Já o Dr. Baile Zhang e seus colegas do MIT de Cingapura misturaram tudo e criaram uma espécie de tapete da invisibilidade – na verdade eles o chamam de “carpete da invisibilidade”.

Invisibilidade ao natural

Mas há algo de mais significativo neste feito, que marca mais um capítulo na impressionante história do desenvolvimento da invisibilidade óptica, que a maioria dos físicos dizia ser impossível até poucos anos atrás.

Sempre que se fala em invisibilidade, um outro termo necessariamente aparece associado: metamaterial. Os metamateriais são materiais artificiais, geralmente estruturas em formatos complexos, capazes de lidar com a luz de forma não usual.

Como são sintéticos e complicados, nem sempre é fácil fabricar os metamateriais, e sua própria estrutura impõe restrições à funcionalidade dos mantos de invisibilidade criados com eles.

Mas o Dr. Zhang decidiu usar um material natural, um cristal chamado calcita, muito usado em óptica. E, por usar um material natural, o manto de invisibilidade de calcita é muito mais fácil de fabricar e muito mais barato.

De certa forma, a calcita faz alguns “malabarismos” com a luz, algo que tem sido creditado apenas aos metamateriais: por exemplo, suas propriedades ópticas dependem da direção em que a luz passa através dela.

Tapete da invisibilidade

Usando técnicas tradicionais de construção de lentes, os pesquisadores usaram dois cristais de calcita para criar um tapete de invisibilidade capaz de esconder uma barra de aço de 38 milímetros de comprimento e 2 milímetros de altura.

Isto representa outro avanço na área, uma vez que, até agora, os dispositivos de camuflagem escondiam apenas peças muito pequenas, com dimensões na faixa do comprimento de onda da luz visível.

Mas o dispositivo ainda tem suas limitações. Por exemplo, ele só funciona sobre um plano, ou seja, o objeto somente ficará invisível quando se tentar olhar para ele a partir de um ponto específico.

O maior entrave rumo a uma aplicação prática, contudo, é que o efeito só é obtido com luz polarizada. Mas, como a água tende a polarizar a luz, é razoável imaginar que o tapete da invisibilidade permita esconder objetos dentro d’água.

FONTE: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=tapete-invisibilidade&id=010160101222&ebol=sim

2010 12 29

Matéria e antimatéria podem ser criadas do nada

A questão básica do que é o vácuo, o que não é o nada, vai além da ciência.” [Imagem: iStockphoto/Evgeny Kuklev/Umich]

Sob as condições adequadas – que incluem um feixe de laser de ultra-alta intensidade e um acelerador de partículas de dois quilômetros de extensão – pode ser possível criar algo do nada.

É o que garante Igor Sokolov e seus colegas da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

O grupo desenvolveu novas equações que descrevem como um feixe de elétrons de alta energia, combinado com um intenso pulso de laser, pode rasgar o vácuo, liberando seus componentes fundamentais de matéria e antimatéria, e desencadear uma cascata de eventos que gera pares adicionais detectáveis de partículas e antipartículas.

Criar matéria do nada

Não é a primeira vez que cientistas afirmam que um super laser pode criar matéria do nada. De um nada que não é exatamente ausência de tudo, mas uma sopa fervilhante de ondas e campos de todos os tipos, onde partículas virtuais surgem e desaparecem o tempo todo.

Em 2008, um artigo publicado na revista Science descreveu como a matéria se origina de flutuações do vácuo quântico.

“Agora nós pudemos calcular como, a partir de um único elétron, podem ser produzidas várias centenas de partículas. Acreditamos que isso acontece na natureza, perto de pulsares e estrelas de nêutrons,” afirma Igor Sokolov, um dos autores do estudo.

Foi um grupo de brasileiros que demonstrou recentemente que uma estrela de nêutrons pode acordar o vácuo quântico.

O que é o nada?

Na base de todos estes trabalhos está a idéia de que o vácuo quântico não é exatamente o nada.

“É melhor dizer, acompanhando o físico teórico Paul Dirac, que um vácuo, ou um nada, é a combinação de matéria e antimatéria – partículas e antipartículas. Sua densidade é tremenda, mas não podemos perceber nada delas porque seus efeitos observáveis anulam-se completamente,” disse Sokolov.

Em condições normais, matéria e antimatéria destroem-se mutuamente assim que entram em contato uma com a outra, emitindo raios gama, que já se imaginou aproveitar para construir um laser de raios gama.

“Mas sob um forte campo eletromagnético, este aniquilamento, que tipicamente funciona como um ralo de escoamento, pode ser a fonte de novas partículas,” explica John Nees, coautor do estudo. “No curso da aniquilação, surgem fótons gama, que podem produzir elétrons e pósitrons adicionais.”

Um fóton gama é uma partícula de luz de alta energia. Um pósitron é um anti-elétron, uma partícula gêmea do elétron, com as mesmas propriedades, mas com carga positiva.

Reação em cadeia

Os que os cientistas calculam é que os fótons de raios gama produzirão uma reação em cadeia que poderá gerar partículas de matéria e antimatéria detectáveis.

Em um experimento, preveem eles, um campo de laser forte o suficiente irá gerar mais partículas do que as injetadas por meio de um acelerador de partículas.

No momento, não existe nenhum laboratório que tenha todas as condições necessárias – um super laser e um acelerador de partículas – para testar a teoria.

Mas, para Sokolov, o tema já é fascinante o suficiente do ponto de vista filosófico.

“A questão básica do que é o vácuo, o que não é o nada, vai além da ciência,” afirma ele. “Ela está profundamente incorporada não apenas nos fundamentos da física teórica, mas também da nossa percepção filosófica de tudo – da realidade, da vida, e até mesmo da questão religiosa sobre se o mundo poderia ter vindo do nada.”

Recentemente, físicos do LHC conseguiram capturar antimatéria pela primeira vez.

FONTE: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=materia-antimateria-criadas-nada&id=010130101222&ebol=sim

2010 12 29

Cientistas detectam transição de fase da luz

luz fermionica

Mesclando gotas de luz. Uma simulação de computador mostra a transição de uma luz “gasosa” para uma luz “líquida”. Uma matriz de pulsos de luz fermiônica (gasosa) é focalizada, fazendo com que os pulsos confluam para um sóliton tipo líquido (direita), que oscila por causa de seu excesso de energia, exatamente como uma gota líquida real sacode depois de uma fusão.[Imagem: D. Novoa et al., Phys. Rev. Lett.]

Transmissão de dados a laser:

Quando um feixe de laser é intenso o suficiente, ele pode interagir com o ar ao seu redor de formas que geram efeitos surpreendentes.

De acordo com simulações de computador, publicadas em um artigo na Physical Review Letters, o feixe pode se comportar como um gás de partículas quânticas (férmions) ou como uma gota de líquido – e alternar entre os dois conforme sua intensidade aumenta.

A observação dessa “transição de fase da luz” em laboratório poderá ajudar os pesquisadores a confirmar seu entendimento do comportamento dos lasers de alta intensidade no ar, que eles esperam poder usar para melhorar a transmissão de sinais através de longas distâncias.

Luz autofocalizada:

Uma fibra óptica confina a luz em seu interior em parte porque seu índice de refração interno – o fator pela qual ela retarda a luz em comparação com o vácuo – é maior do que o índice de refração do material do revestimento externo da fibra.

Um feixe de luz muito intenso propagando-se através de um material pode fazer algo semelhante: ele pode alinhar e distorcer as moléculas vizinhas, tornando o índice de refração maior no centro do feixe do que em suas bordas, o que impede que a luz se espalhe enquanto viaja.

A possibilidade de enviar esse tipo de pulso de laser “autofocalizado” a grandes distâncias pode ser muito importante para aplicações de sensoriamento remoto, como no LIDAR (Light Detection And Ranging), que usa a luz do laser da mesma forma que o radar usa as ondas de rádio.

onda soliton

Os cientistas já haviam descoberto que os sólitons, além de ondas, são partículas complexas. [Imagem: Ohio State University]

Sólitons:

Mas investigar os detalhes das interações entre a luz intensa e os gases atmosféricos tem-se mostrado um desafio experimental.

Em 2009 uma equipe da Universidade de Bourgogne, na França, conseguiu medir os índices de refração no nitrogênio, no oxigênio e no ar, para um laser infravermelho de alta intensidade.

Eles descobriram que, conforme a intensidade do laser aumenta, o índice de refração primeiro se eleva, mas depois diminui rapidamente acima de uma intensidade de algumas dezenas de terawatts por centímetro quadrado.

“Nós nos inspirados nesses resultados”, conta Daniele Tommasini, da Universidade de Vigo, na Espanha. Em sua pesquisa anterior, Tommasini e seus colegas mostraram teoricamente que esse tipo de dependência da intensidade levaria a algo mais do que simplesmente uma luz autofocalizada, que mantém a luz confinada em uma distância limitada.

Um pulso de luz pode manter uma forma fixa em todas as direções, como ocorre com os chamados sólitons.

Agora, as novas medições deram à equipe a chance de usar parâmetros experimentais reais em seu modelo.

Luz gasosa e luz líquida:

Os cientistas ficaram surpresos ao descobrir que, dependendo da intensidade da luz, os sólitons assumem formatos absolutamente diferentes: um pulso de alta intensidade gera um sóliton com intensidade uniformemente distribuída em toda a sua seção transversal, enquanto um pulso de menor intensidade gera um sóliton com alta intensidade no centro do pulso e um gradual declínio em direção às bordas.

A equipe descreve esses estados como tendo uma “pressão” efetiva para fora – uma tendência a se espalhar por causa dos efeitos ópticos padrão – que é exatamente cancelada por sua interação com o gás.

Para os pulsos de alta intensidade, a pressão e a intensidade da luz são matematicamente análogas à pressão e densidade de uma gota de líquido.

A luz é espremida em uma distribuição uniforme com uma fronteira nítida, de forma semelhante à maneira como a tensão superficial de uma gota líquida mantém uma borda bem definida.

Os sólitons estão na base do experimento que conseguiu criar as primeiras moléculas de luz. [Imagem: Stratmann et al.]Por outro lado, para os pulsos de menor intensidade, a analogia matemática é com um gás de férmions sem carga. Essas partículas, ao contrário dos fótons, repelem-se mutuamente por causa do princípio da exclusão de Pauli.

A equipe já havia explorado a “luz líquida” em um trabalho anterior, mas a idéia da luz fermiônica é nova.

onda soliton

Os sólitons estão na base do experimento que conseguiu criar as primeiras moléculas de luz. [Imagem: Stratmann et al.]

Transição de fase da luz:

Intrigados com a possibilidade de forçar uma transição de fase entre essas duas formas estáveis de luz, eles simularam a focalização de uma grade de “filamentos Fermi de luz” em um único feixe.

Eles descobriram que os filamentos colapsam em um único sóliton “do tipo líquido”, de forma muito parecida com gotas coalescendo.

Yuri Kivshar, da Universidade Nacional Australiana, achou a previsão do comportamento de dois tipos de luz “realmente surpreendente”, embora ele saliente que observar a transição da luz fermiônica para a luz líquida pode ser algo difícil de fazer no laboratório.

Ainda assim, Bruno Lavorel, membro da equipe experimental, “concorda fortemente” com Tommasini e seus colegas que a transição prevista pode servir como um teste experimental da compreensão atual do comportamento da luz de alta intensidade no ar.

FONTE: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=transicao-fase-luz&id=010115101223&ebol=sim

2010 12 29

Hubble fotografa bolha espacial

Apesar da aparência delicada e suave, flutuando serenamente no espaço, a bolha guarda em seu interior um ambiente de grande agitação. Imagem: NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Bolha espacial

Há alguns anos, dois grupos de astrônomos resolveram olhar ao mesmo tempo para o mesmo lugar no céu, e descobriram uma inusitada bolha de sabão cósmica.

Agora o ocupado Hubble teve tempo de virar suas lentes para aquele ponto específico, situado em nossa galáxia vizinha, a Grande Nuvem de Magalhães.

Os astrônomos acreditam que a bolha espacial formou-se a partir da explosão de uma supernova, ocorrida há quatro séculos. Seu nome é SNR B0509-67.5, mas ela também atende pelo diminutivo SNR 0509.

Apesar da aparência delicada e suave, flutuando serenamente no espaço, a bolha espacial guarda em seu interior um ambiente de grande agitação, onde remanescentes da explosão inicial a fazem crescer a mais de 18 milhões de quilômetros por hora – a SNR 0509 já tem 23 anos-luz de diâmetro.

As ondulações vistas na superfície externa da bolha podem ser causadas por variações sutis na densidade do gás ambiente interestelar, ou, eventualmente, serem geradas do interior por fragmentos da explosão inicial.

Supernova Tipo Ia

Os astrônomos concluíram que a explosão foi um exemplo de uma variedade especialmente energética e brilhante de uma supernova, conhecida como Tipo Ia.

Eles acreditam que essas supernovas são geradas quando uma estrela anã branca, em um sistema binário, rouba mais material de sua parceira do que consegue suportar e explode.

No caso da bolha espacial, a explosão parece ter ocorrido há cerca de 400 anos. Outro exemplo bem mais recente desses acontecimentos colossais é a supernova 1987A.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=hubble-bolha-espacial&id=020175101215&ebol=sim

2010 12 17

Tabela Periódica será corrigida pela primeira vez na história

Mudanças nos pesos atômicos

Pela primeira vez na história, os pesos atômicos de alguns elementos da Tabela Periódica serão alterados.

A nova Tabela Periódica, descrita em um relatório científico que acaba de ser divulgado, irá expressar os pesos atômicos de 10 elementos de uma forma diferente, para refletir com mais precisão como esses elementos são encontrados na natureza.

Os elementos que terão seus pesos atômicos alterados são: hidrogênio, lítio, boro, carbono, nitrogênio, oxigênio, silício, cloro, enxofre e tálio.

“Por mais de 150 anos os estudantes aprenderam a usar os pesos atômicos padrão – um valor único – encontrados na orelha dos livros didáticos de química e na Tabela Periódica dos elementos,” comenta o Dr. Michael Wieser, da Universidade de Calgary, no Canadá e membro da IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada).

Contudo, explica ele, conforme a tecnologia foi evoluindo, os cientistas descobriram que aqueles números tão bem decorados não são tão estáticos quanto se acreditava anteriormente.

Ciência, indústria e esportes

As modernas técnicas analíticas conseguem medir o peso atômico de vários elementos com altíssima precisão.

E essas pequenas variações no peso atômico de um elemento são importantes não apenas nas pesquisas científicas, mas também em outras atividades práticas.

Por exemplo, medições precisas da abundância dos isótopos de carbono podem ser usadas para determinar a pureza e a origem de alimentos como a baunilha ou o mel.

Medições dos isótopos de nitrogênio, cloro e outros são utilizadas para a detecção de poluentes em rios e águas subterrâneas.

Nas investigações de doping nos esportes, a testosterona, que melhora o desempenho dos atletas, pode ser identificada no corpo humano porque o peso atômico do carbono na testosterona humana natural é maior do que na testosterona farmacêutica.

Pesos atômicos como intervalos

Os pesos atômicos destes 10 elementos agora serão expressos em intervalos, com limites superiores e inferiores.

Por exemplo, o enxofre é conhecido por ter um peso atômico de 32,065. No entanto, o seu peso atômico real pode estar em qualquer lugar no intervalo entre 32,059 e 32,076, dependendo de onde o elemento é encontrado.

“Em outras palavras, o peso atômico pode ser utilizado para identificar a origem e a história de um determinado elemento na natureza,” afirma Wieser.

Elementos com apenas um isótopo estável não apresentam variações em seu peso atômico. Por exemplo, o peso atômico padrão do flúor, alumínio, sódio e ouro são constantes, e seus valores são conhecidos com uma precisão acima de seis casas decimais.

E agora, professor?

“Embora esta mudança ofereça benefícios significativos na compreensão da química, pode-se imaginar o desafio para os professores e estudantes, que terão que escolher um único valor de um intervalo ao fazer cálculos de química,” diz a Dra Fabienne Meyers, diretor adjunto do IUPAC.

“Nós esperamos que os químicos e os educadores tomem este desafio como uma oportunidade única para incentivar o interesse dos jovens em química e gerar entusiasmo para o futuro criativo da química,” afirma Meyers.

O trabalho que embasou a primeira correção já feita na Tabela Periódica durou de 1985 a 2010. A mudança vai coincidir com o Ano Internacional da Química, que será celebrado em 2011.

Considerada um dos maiores feitos científicos de todos os tempos, a tradicional Tabela Periódica tem sofrido “ataques” de várias frentes de pesquisa, conforme o conhecimento científico avança.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=tabela-periodica-correcao&id=010160101217&ebol=sim

2010 12 17

Máquina quântica é escolhida a descoberta do ano pela Science

Esta máquina quântica aparentemente simples abre o caminho para que se discuta os limites da mecânica quântica e até mesmo o nosso próprio sentido do que é a realidade. Imagem: O'Connel et al.


Até o ano de 2010, todos os objetos construídos pelo homem moviam-se seguindo as leis da mecânica clássica.

No início deste ano, porém, um grupo de cientistas criou a primeira máquina quântica, um dispositivo visível a olho nu que se move de uma forma que só pode ser descrita pela mecânica quântica, segundo as leis que regem o comportamento das coisas muito pequenas, como moléculas, átomos e partículas subatômicas.

O Site Inovação Tecnológica anunciou o feito, na reportagem Mecânica quântica aplica-se ao movimento de objetos macroscópicos, destacando então que se tratava de um experimento histórico.

Agora, a revista Science decidiu eleger a criação dessa primeira máquina quântica como sendo o avanço científico mais significativo do ano de 2010 – a propósito, o artigo que descreveu a descoberta foi publicado na revista Nature.

A máquina quântica tem uma aparência muito simples: uma pequena haste metálica, semelhante à extremidade de um estilete, fixada de modo a vibrar no interior de um sulco escavado em um material semicondutor – tecnicamente trata-se de um ressonador mecânico.

Com a máquina quântica pronta, os cientistas resfriaram-na até que ela atingisse seu estado fundamental de energia, que é o estado de menor energia permitida pelas leis da mecânica quântica – de resto um objetivo longamente perseguido pelos físicos.

Em seguida, os cientistas injetaram na máquina quântica um único quantum de energia, um fónon, a menor unidade física de vibração mecânica, provocando-lhe o menor grau de excitação possível.

Então verificaram aquilo que era previsto pela mecânica quântica: a máquina quântica, visível a olho nu, vibrava muito e vibrava pouco ao mesmo tempo, um fenômeno absolutamente bizarro, que só pode ser explicado pela mecânica quântica (veja o artigo indicado acima para mais detalhes).

A máquina quântica prova que os princípios da mecânica quântica podem ser aplicados ao movimento de objetos macroscópicos, assim como às partículas atômicas e subatômicas. Ela fornece o primeiro passo fundamental rumo à obtenção de um controle completo sobre as vibrações de um objeto no nível quântico.

Tal controle sobre o movimento de um dispositivo deverá permitir aos cientistas manipularem esses movimentos minúsculos, de forma parecida com o que eles fazem hoje ao manipular as correntes elétricas e as partículas de luz.

Por sua vez, essa capacidade poderá permitir a criação de novos dispositivos para controlar os estados quânticos da luz, detectores de força ultrassensíveis e, em última instância, abrirá o caminho para que se discuta os limites da mecânica quântica e até mesmo o nosso próprio sentido do que é a realidade.

Por exemplo, a mecânica quântica permite que uma partícula esteja em dois lugares ao mesmo tempo.

2010 12 17

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