Einstein em Xeque

A teoria da relatividade foi posta de novo em causa numa experiência conduzida no acelerador de partículas do laboratório Fermilab, perto de Chicago. No entanto, como o relata o astrofísico Stuart Mufson e os seus colegas, a teoria foi posta em causa... mas passou o teste.

Os experimentalistas tentaram refutar a chamada "invariância de Lorentz", ou seja, uma previsão de Einstein de que partículas com massa e sem massa se comportam de forma idêntica, independentemente da maneira como são aceleradas ou como rodam.

Conforme relatam num artigo acabado de publicar na revista "Physics Review Letters", os neutrinos gerados pelo Fermilab portaram-se da maneira prevista por Einstein ao atravessarem o subsolo desde o gerador até um detector mergulhado a 103 metros de profundidade e a 750 metros de distância. Para controle, os físicos compararam as medidas obtidas nesse detector com as registadas num outro, situado no Fermilab.

Neutrinos são partículas muito curiosas. Viajam a uma velocidade perto da da luz e não são afectados por campos magnéticos nem gravitacionais. Por essa razão, podem atravessar praticamente incólumes o nosso planeta. Habitualmente são detectados, e com grande dificuldade, em instrumentos muito sensíveis mergulhados em minas, como foi o caso na experiência. Situados a profundidades razoáveis, esses instrumentos estão protegidos de outras radiações, como raios cósmicos.

Para produzir os neutrinos, os cientistas fazem incidir uma fonte de protões sobre um alvo de carbono. A colisão provoca a criação de partículas chamadas mesões pi. Algumas destas decaem, criando neutrinos que viajam em direcção aos detectores. Uma vez que a geração de neutrinos é feita sobre a Terra, em rotação sobre si própria, o feixe de partículas também roda.

Está em causa algo mais do que uma conclusão, entre outras, da teoria da relatividade. Os astrofísicos têm procurado explicações para vários problemas intrigantes na expansão inicial do Universo. Algumas das explicações plausíveis que têm sido avançadas, entre as quais as de João Magueijo, contradizem vários pressupostos e conclusões da relatividade. Daí o interesse em colocar à prova a teoria de Einstein. Se ela for contraditada pela experiência, as alternativas ganham nova força.

Tal como afirmou o autor principal do artigo agora publicado, o facto de não se terem detectado violações da dita invariância de Lorentz não significa uma confirmação da sua validade. Pode bem acontecer que os "efeitos de campo sejam tão extraordinariamente pequenos que apenas possam ser detectados com instrumentos muitíssimo mais sensíveis". Os físicos continuam a procurar experiências que ponham Einstein em xeque.

Os cientistas estão mais preocupados em destronar teorias do que em defendê-las. Quem conseguir contraditar a relatividade e substituí-la por uma teoria mais potente terá dado uma grande contribuição à ciência. Os físicos continuam a tentar...

Fonte: Expresso

Spintrônica abre novos rumos ao associar a carga dos elétrons à sua rotação

Muita gente fissurada em tecnologia ouve falar em spintrônica mas não sabe direito o que é. Parece até coisa do futuro. Mas quando ligamos nosso computador e o disco rígido começa a girar lá dentro mal podemos imaginar que nesse dispositivo a spintrônica já é aplicada há um bom tempo.

Essa ciência permitiu literalmente diminuir o tamanho físico do bit gravado na superfície metálica do disco, possibilitando um aumento brutal na densidade de informações gravadas.

A dra. Tatiana Rappoport, professora da UFRJ com doutorado em Física, explica que a spintrônica já participa da nossa realidade tecnológica há mais ou menos uns dez anos.

- Cerca de 95% dos discos rígidos hoje no mercado já utilizam essa tecnologia. Mas a spintrônica é uma ciência repleta de futuras aplicações, quase todas fascinantes - disse. - Só para se ter idéia da sua importância, os dois físicos que ganharam o Nobel recentemente, Albert Fert e Peter Grünberg, foram os precursores da spintrônica, com seus estudos sobre magneto-resistência gigante.

Para explicar de forma simples o que é spintrônica, Tatiana lembra que, enquanto no disco rígido os bits são magnéticos, na placa-mãe eles são eletricidade, ou seja, valem "1" quando passa corrente elétrica e valem "0" quando não passa.

- A spintrônica é a eletrônica mesclada com magnetismo, ou seja, magnetoeletrônica. É uma ciência que leva em conta que os elétrons giram e, por isso, têm um campo magnético associado. Essa rotação dos elétrons é o chamado "spin", termo inglês que significa girar - esclarece. - Além da miniaturização, outra aplicação da spintrônica é permitir um menor consumo de energia em dispositivos eletrônicos.

O objetivo futuro dessa ciência ciência emergente é mesclar dois mundos, o da eletricidade e o do magnetismo. Mais especificamente, permitir o controle elétrico das propriedades magnéticas de um material e, reciprocamente, possibilitar o controle magnético das propriedades elétricas desse mesmo material.

A densidade de informações nos HDs só não é maior porque a spintrônica por ora só é aplicável à leitura dos dados gravados. Para gravar informações no disco, por enquanto, o jeito é usar a moda antiga, ou seja, indução elétrica - uma bobina imprime a magnetização do bit no metal do disco girante.

- Mas já existem várias possibilidades científicas sendo estudadas com o intuito de escrever de forma mais precisa em HDs, aumentando a resolução dos bits gravados no metal - explica Tatiana. - Um desses filões de pesquisa é o chamado STT (spin torque transfer), ou transferência por de spin.

Os chips convencionais que estávamos acostumados a ver, tais como SRAMs (memória de acesso aleatório estático) e DRAMs (memória de acesso aleatório dinâmico) perdiam as informações armazenadas caso se desligasse a eletricidade. Para resolver essa chateação, foram criadas MRAMs, memórias magnéticas de acesso aleatório, em que os dados digitais não são gravados eletricamente mas sim por magnetismo. Ou seja, pode-se desligar a força e a memória não se apaga.

A geração mais recente das MRAMs usa o efeito de torque de spin para programar os bits numéricos. Com um pequeno pulso de corrente elétrica é possível programar o estado de memória da célula magnética, o que representa uma vitória naquele objetivo de reciprocidade - usar magnetismo para controlar a eletricidade e, no caso, usar eletricidade para controlar o magnetismo.

Uma coisa que ainda atrapalhava um pouco a viabilidade dessas memórias era a demora na magnetização -- 10 nanossegundos para fazer uma gravação. Parece pouco, mas não é. No entanto, recentes pesquisas realizadas na Alemanha usando um efeito chamado "reversão balística de magnetização por torque de spin" conseguiu reduzir esse tempo para apenas 1 nanossegundo. Assim, espera-se que, em breve, memórias MRAM serão quase tão rápidas quanto as antigas SRAMs e DRAMs. Com relação aos discos rígidos, essa mesma técnica de toque de spin permitirá gravar informações mais densas neles.

Em termos de mercado, as aplicações da spintrônica têm sido em metais, como é o caso dos discos rígidos. Daqui para a frente, porém, o grande lance será a spintrônica em semicondutores, que abrirá um leque surpreendente de novas aplicações, incluindo o tão sonhado computador quântico.

Embora ainda um pouco longe de ser implementado, o computador quântico terá como grande vantagem a altíssima velocidade de processamento, permitindo resolver problemas altamente complexos, tais como criptografia, fatoração de números primos, pesquisa de informação em bancos de dados não ordenados etc.

- Talvez a primeira implementação do computador quântico seja algo envolvendo spintrônica e optoeletrônica, ou seja, circuitos envolvendo magnetismo (spin), fótons (luz = óptica) e elétrons (eletricidade) - devaneia a cientista.

Um dos primeiros passos rumo ao computador quântico foi a obtenção do bit quântico, ou qubit, em que um único elétron é isolado e o sentido de seu spin (rotação) determina seu valor zero ou um. Com dois qubits pode-se construir com apenas dois elétrons uma .

- O qubit não é o elétron em si, mas sim o spin do elétron - esclarece Tatiana.

Algumas experiências recentes com qubits foram feitas em filmes finos de material semicondutor em que os elétrons só podem se mover num plano, ou seja, em duas dimensões.

" Usando condutores de ouro e certas voltagens, a gente obriga um elétron a ficar confinado num único ponto, e com spin definido "

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- Usando condutores de ouro e certas voltagens, a gente obriga um elétron a ficar confinado num único ponto, e com spin definido - afirma a cientista. - Já se domina todo o processo de manipulação de spin de um elétron assim confinado. Em 2007 foi a primeira vez que os nossos colegas conseguiram fazer a última coisa que faltava, ou seja, efetuar o giro o spin.

Ao explicar esses conceitos e outros ainda mais complexos e virtualmente impublicáveis aqui na nossa Revista Digital, Tatiana vibra e se entusiasma, entre slides herméticos e vídeos cabeludíssimos. Ela foi entrevistada no Laboratório de Semicondutores da PUC-Rio, onde, entre diversas outras atividades, fabrica-se semicondutores específicos para as pesquisas em andamento. Uma vez prontos, esses semicondutores, lá mesmo na PUC, eles são avaliados em suas características ópticas e elétricas.

- A caracterização magnética nós fazemos na UFRJ, lá no Fundão, onde temos um laboratório específico para essa finalidade - explica a pesquisadora.

Tatiana recebeu em 2006 menção honrosa no Programa de Bolsas Estudo para Jovens Cientistas oferecido em parceria por L'Oréal, UNESCO e Academia Brasileira de Ciências. Mas o melhor lhe aconteceu no ano seguinte, quando foi uma das sete jovens mulheres cientistas laureadas no Brasil, recebendo um prêmio de US$ 20 mil por sua pesquisa sobre manipulação de spins e cargas.

Tatiana vive e respira Física. E explica essa ciência complicada com a leveza de que está contando um caso. Talvez não à toa, ela se casou com um físico. Tatiana é adepta ferrenha de Linux e de sistemas abertos em geral e, quando escolheu adquirir seu laptop Mac, que já tem cinco anos de uso, teve lá seus motivos.

- Por trás dessa maravilha o que roda é na verdade um BSD [o UNIX de Berkeley] embelezado - esclarece. - Mas preciso mesmo é comprar um notebook novo, e ele também vai ser um Mac, é claro.

A o site da pesquisadora possui muitas aulas em PDFs, clqiue AQUI!

Fonte: O GLOBO - Publicada em 27/10/2008 por Carlos Alberto Teixeira