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Estamos longe de conseguir usar o teletransporte?

Seja para estar perto de alguém ou fazer uma viagem rápida, quem nunca desejou se teletransportar para algum lugar distante?

Seja para estar perto de alguém ou fazer uma viagem rápida, quem nunca desejou se teletransportar para algum lugar distante? Encarado como um mito popular, o teletransporte é o tipo de coisa que a gente só ouve falar ou vê em séries, filmes e desenhos animados. Uma das primeiras aparições desta tecnologia aconteceu no seriado Star Trek (Jornada nas Estrelas) na década de 60. Na série a nave USS Enterprise podia enviar seus tripulantes para os planetas em que passavam.

A tecnologia consiste na desmaterialização de um objeto e o envio de suas configurações atômicas para sua rematerialização em outro local e, a verdade, é que o teletransporte já existe, ele só não é tão legal como nos filmes — mas é um pequeno passo (um nanopasso!) para ficarmos mais perto desta tecnologia. 

Em Star Trek o teletransporte de pessoas é possível

Teletransporte quântico

O maior sucesso envolvendo o teletransporte tem a ver com o mundo quântico. Com base nas descobertas de Niels Bohr e outros cientistas, o teletransporte quântico é baseado no comportamento das partículas subatômicas que compõem um átomo. O fenômeno, chamado entrelaçamento quântico, une as propriedades das partículas mesmo quando elas estão separadas, ou seja, duas partículas são geradas juntas e interagem uma com a outra de uma maneira que o estado quântico de uma não pode ser separado do estado da outra. Independente da distância entre elas, a comunicação instantânea de informações pode ser muitas vezes mais rápida que a velocidade da luz. Esse tipo de teletransporte foi comprovado dezenas de vezes desde a década de 90.

Um grupo de cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologias (NIST) dos Estados Unidos conseguiu avançar um pouco mais e teletransportar uma pequena operação lógica quântica entre dois íons separados. É algo bastante diferente e distante de sumir em um lugar e reaparecer em outro, como na ficção científica. Mas é um ótimo exemplo de como a ciência alcança feitos fascinantes. 

O experimento, que contou com a participação da professora Hilma Vasconcelos, da Universidade Federal do Ceará, conseguiu teletransportar uma operação lógica “NOT controlada” (CNOT) entre 2 qubits de íons de berílio situados a mais de 340 micrômetros. Apesar de parecer “quase nada”, essa distância é suficiente para excluir qualquer interação direta entre os íons. Nesse caso, as informações foram transferidas para os íons de berílio através de um par mensageiro de íons de magnésio entrelaçados. Depois do experimento, a operação lógica continuou funcionando em até 87% das vezes.

Entrelaçamento quântico revoluciona comunicação e segurança

É um avanço para teletransportar pessoas? Ainda não. Esse é um avanço para o desenvolvimento de computadores quânticos, porque a eficiência deles depende da capacidade de realizar operações entre qubits em redes de larga escala.

Mas e o teletransporte de pessoas?

Ok, podemos pegar uma partícula em um local e, em certo sentido, criar uma nova versão idêntica e absoluta, exatamente as mesmas propriedades, exatamente o mesmo estado quântico em outro local.  Mas quando o assunto é teletransportar uma pessoa tudo fica mais complicado. Imagine que cada partícula do corpo precisaria ser traduzida em informação — até os átomos, seriam trilhões de partículas destrinchadas e enviadas de um ponto ao outro. Esses dados seriam transmitidos para um receptor localizado onde a pessoa quisesse ser enviada, iniciando o entrelaçamento quântico. Ou seja, o transmissor teria um monte de partículas entrelaçadas, cada uma sendo metade de um par entrelaçado, e o receptor teria a outra metade das partículas entrelaçadas.

O transmissor, então, enviaria seus dados para o receptor emparelhado em qualquer lugar do mundo, simplesmente digitando seus dados nos estados quânticos das partículas entrelaçadas. O receptor por sua vez “receberia” a pessoa digitalizada e a usaria como um plano para reconstruir seu corpo exatamente como foi enviado, partícula por partícula.

Só que essa reconstrução é um dos pontos mais problemáticos. A equipe da IBM que provou que esse método poderia funcionar não traz boas notícias. O Princípio de Incerteza de Heisenberg determina que, para analisar cada partícula em seu corpo original, seu corpo é interrompido. Ou seja, para ser teletransportado seria necessário morrer ou considerar perder partes nessa “viagem”, já que a configuração única de neurônios de cada cérebro é extremamente complexa.

O desafio seria recriar uma pessoa exatamente como ela era. O scanner quântico no transmissor teria que registrar a posição precisa, o movimento, a orientação e a ligação química de cada átomo em seu corpo. Como se não bastasse tanta dificuldade, alguns especialistas acreditam que as características cognitivas (ideias e lembranças, por exemplo) não poderiam ser transportadas dessa maneira.  A ação parece exigir uma solução quântica, por isso, os computadores quânticos podem ser exatamente o que precisamos para desenvolver técnicas mais seguras de teletransporte humano.

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Aparentemente o teletransporte de pessoas é algo beeem distante da nossa realidade, mas o teletransporte de informações já revolucionou a nossa vida. O desenvolvimento tecnológico fez possível a troca de imagens, voz e documentos a milhares quilômetros de distância, como antes nunca se imaginou. Que os estudos continuem!

O mistérios dos neutrinos de alta energia encontrados na Antártida

Nos últimos anos um mistério envolvendo neutrinos causou muitas perguntas pela Antártida.

A Antártida possui um enorme potencial para descobertas científicas e, desde o final do século XIX, é local de uma verdadeira jornada pelo conhecimento devido às suas condições climáticas e geográficas únicas, no continente estão bases de pesquisadores de cerca de 30 países, incluindo o Brasil. Nos últimos anos um mistério envolvendo neutrinos causou muitas perguntas por lá.

Esse mistério começou quando um equipamento da NASA chamado Anita detectou partículas muito discretas, chamadas de neutrinos, alcançando uma energia altíssima no céu antártico. O problema é que o Anita compartilha espaço com um outro detector de neutrinos, que é muito maior e abrangente, o IceCube, e ele, curiosamente, não observou nenhum outro neutrino de alta energia. Vamos entender essa história?

 

Neutrinos, IceCube e Anita

Neutrinos são partículas tão minúsculas que são as menores partículas conhecidas. Sua massa é 100 milhões de vezes menor que a do próton – uma das partículas que formam o núcleo dos átomos. Isso equivale a um bilionésimo de trilionésimo de trilionésimo de um grama.

Os neutrinos estão por todos os lugares. Bilhões deles estão atravessando seu corpo e toda a Terra nesse momento, muito provavelmente emitidos pelo sol. Apesar de muito abundantes, essas partículas são bastante antissociais. Por serem muito pequenos, os neutrinos fazem suas viagens pelo Universo sem quase nunca interagir com nenhuma outra partícula. Isso os torna basicamente indetectáveis, é por isso que também são conhecidas como “partículas fantasmas”.

O conjunto de teorias da física que explica o mundo subatômico, prevê a existência de neutrinos de alta energia, essas partículas são mais raras, e também muito mais sociáveis. Isso porque, quanto maior a energia de um neutrino, maior a probabilidade dele interagir com algo em seu caminho.

 

Neutrino

Neutrino registrado no observatório IceCube, na Antártida – ICECUBE COLLABORATION

 

Para procurar esses viajantes cósmicos existem equipamentos específicos. O Observatório de Neutrinos IceCube é o principal deles, com mais de cinco mil sensores de luz enterrados no gelo da Antártida. Assim, quando um neutrino de alta energia atravessa a Terra, ele pode interagir com um átomo da Antártida e essa interação é pega pelos sensores. Qualquer neutrino pode interagir, mas os de alta energia são mais perceptíveis. Quando um neutrino de energia incomum atinge o IceCube, um sinal é disparado e astrônomos do mundo todo imediatamente apontam os telescópios para a região do espaço de onde ele veio.

 

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IceCube Observatory – Foto de Sven Lidstrom, IceCube, NSF via New York Times

 

Outro aparelho capaz de detectar esses neutrinos de alta energia é da NASA, chamamos ele de Anita. Ele fica em um balão flutuante no céu gelado do continente e procura por neutrinos extremamente energéticos. Os aparelhos são capazes de gerar sinais de rádio e interagirem quando encontram algum átomo no gelo antártico.

É com esses dois detectores que inicia o nosso mistério: o Anita detectou, em três eventos diferentes, neutrinos de energia absurdamente alta saindo do solo da Antártida. O curioso é que quanto mais energéticos são os neutrinos, maior é a probabilidade de que eles interajam com outras partículas, e os detectados vinham de um ângulo onde, provavelmente, teriam atravessado toda a Terra sem parar.

Não é impossível que um neutrino super energético cruze o planeta despercebido. Mas para que um tivesse essa chance, muitos outros teriam que ter falhado na missão. E o IceCube não identificou nenhum outro neutrino de alta energia naquele momento. Também não houve conhecimento de fenômeno cósmico (como um buraco negro supermassivo) que poderia ter originado os neutrinos. Anteriormente, os cientistas haviam descoberto neutrinos vindos do sol e de restos de supernovas próximas, mas nenhuma dessas fontes é forte o suficiente para lançar partículas tão energéticas na direção da Terra. Logo, como o Anita detectou um neutrino sem que o IceCube detectasse dezenas de outros que pertenceriam ao mesmo “lote” com características semelhantes?

Pode ter sido sorte que o Anita detectou um neutrino em um milhão, mas a chance disso ter acontecido é tão pequena que os pesquisadores do IceCube começaram a especular se essa partícula de alta energia é mesmo um neutrino. Um artigo científico com vários autores analisando o caso está disponível aqui, ainda em estágio de pré-publicação (isto é: não foi revisado por outros cientistas)

As detecções do Anita não pareciam fazer sentido para as regras da Física atual. Físicos do mundo todo começaram a estudar o acontecido até que, em 22 de setembro de 2017, um único neutrino viajando a praticamente a velocidade da luz atravessou a Terra e passou pelos detectores do IceCube. Tinha aproximadamente 290 TeV de energia. O impacto provocou um alerta notificando os astrônomos caçadores de neutrinos.

Quando os cientistas rastrearam o caminho do neutrino, chegaram a um ponto no espaço próximo a constelação de Orion, onde simultaneamente vários telescópios registraram um grande clarão. Naquele pedaço do céu estava um objeto grande e distante chamado blazar, que despertou e começou a emitir partículas pelo espaço. Isso incluiu uma grande quantidade de raios gama, que foram detectados pelo telescópio Fermi Gamma-Ray.

Os raios gama vieram de uma galáxia gigante chamada TXS 0506+056, onde há um buraco negro colossal. Enquanto engole tudo ao seu redor, o buraco negro produz partículas extremamente energéticas que estão exatamente na direção da Terra.

Evidências sugerem que TXS 0506+056 é o responsável por atirar os neutrinos em direção a Terra, o que significa que os cientistas descobriram pelo menos uma fonte dessas partículas. A descoberta é um passo na direção de encontrar a origem dos raios cósmicos, um dos maiores quebra-cabeças da astrofísica.

 

Conheça o Blazar TXS 0506+056: 

Apesar de ser uma das prováveis fontes de todos os raios cósmicos, a caçada de outras fontes dessas partículas energéticas continua, galáxias em formação, supernovas interagindo, explosões de raios gama de baixa luminosidade, galáxias de rádio nos centros aglomerados, entre outras variedades de fontes astrofísicas que poderiam contribuir para o fluxo dos neutrinos. Por enquanto, nos resta teorizar, mas uma coisa é certa: os neutrinos captados na Antártida abrem uma nova janela à astronomia e ao universo.

magnetismo

#MomentoCientista: eletromagnetismo terrestre

Você sabia que nosso planeta se comporta como um grande ímã? Essa observação foi feita em 1600, quando o físico…

Você sabia que nosso planeta se comporta como um grande ímã? Essa observação foi feita em 1600, quando o físico e filósofo britânico William Gilbert assinalou essa semelhança. O fenômeno magnético terrestre, no entanto, já era usado há muito tempo, com as famosas bússolas em navegação.

Esse grande imã chamado Terra possui um campo magnético criado através do movimento constante de rotação. Inclusive, é por esse motivo que os polos sul e norte ganharam esse nome: o planeta também possui um magnetismo proveniente do movimento do seu núcleo.

Logo, se soltarmos um imã sobre a Terra, ele irá mostrar os lados norte ou sul, por esse motivo a bússola indica a direção norte, sendo que sua agulha aponta para uma direção de acordo com o magnetismo da Terra. Assim, como o princípio do eletromagnetismo de cargas positivas e negativas, dentro do magnetismo se aproximarmos dois pólos nortes eles se repelem, mas se forem pólos contrários a tendência é a atração.

E sabe o que nos mantém firmes na superfície e também nos protege das partículas de eletromagnetismo que vem do espaço? Ele mesmo: o magnetismo. O campo magnético da Terra protege o planeta dos chamados raios cósmicos, feixes de partículas de altas energias que vêm do Sol. Ao se aproximar da Terra, as partículas carregadas eletricamente são desviadas, devido à interação magnética, em direção aos polos. Essas partículas são desaceleradas ao entrar na atmosfera, emitindo radiação. A visualização desse fenômeno é chamada de AURORA, que pode ser Boreal (Norte) ou Austral (Sul).

Aurora Boreal

Aurora Boreal. Fonte: reprodução.

Podemos comprovar a perfeição de como funciona o magnetismo terrestre através de um experimento com uma bolinha de isopor, um imã e alguns grampos. Quer saber como? Veja neste vídeo como fazer seu próprio protótipo de eletromagnetismo terrestre em casa!

Viu só? É possível ver o magnetismo em 3D e associá-lo ao magnetismo da Terra. Uma experiência simples e muito interessante. Você pode substituir a limalha de ferro por grampos de grampeador “esmagadinhos”. =)