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A academia real de ciências da Suécia decidiu atribuir metade do prêmio Nobel de física 2017 para Rainer Weiss e a outra metade em conjunto para Barry c. Barish e Kip. Thorne da Colaboração LIGO/Virgo.
Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne, vencedores do Prêmio Nobel de física para 2017. Ilustração: NobelPrize.org
"Pelas contribuições decisivas do detector do LIGO e pelas observação das ondas gravitacionais".
Em 14 de setembro de 2015, as ondas gravitacionais do Universo foram observadas pela primeira vez. As ondas, que foram previstas por Albert Einstein, há cem anos, vieram de uma colisão entre dois buracos negros. Foram necessários 1.3 bilhões de anos para as ondas chegarem ao detector do LIGO nos EUA. A descoberta inaugurou a era da astronomia de ondas gravitacionais.
O sinal era extremamente fraco quando chegou à Terra, mas já está a prometer uma revolução em astrofísica. As ondas gravitacionais são uma forma totalmente nova de observar os eventos mais violentos no espaço e testar os limites do nosso conhecimento.
LIGO, o Observatório de Ondas Gravitacionais, é um projeto de colaboração com mais de mil pesquisadores de mais de vinte países. Os premiados com o Nobel de 2017 têm - com o seu entusiasmo e determinação - um valor inestimável para o sucesso do LIGO. Os Pioneiros Rainer Weiss e kip S. Thorne, juntamente com o Barry c. Barish, o cientista e líder que trouxe o projeto à conclusão, assegurou que quatro décadas de esforço fizeram com que as ondas gravitacionais fossem finalmente observadas.
O Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Albert Einstein Institute/AEI), em Potsdam e Hannover, e o Leibniz Universität em Hannover felicitam Rainer Weiss, Barry C. Barish e Kip S. Thorne pelo recebimento do Prêmio Nobel de Física 2017: "Os nossos sinceros parabéns aos nossos colegas. Estamos muito satisfeitos que esses três pioneiros da pesquisa de ondas gravitacionais, que nunca perderam o controle de seu objetivo e gerações de jovens cientistas inspirados, são honrados com este prêmio" , diz Bruce Allen, Alessandra Buonanno e Karsten Danzmann, diretores da AEI e Bernard F . Schutz, AEI diretor fundação, que se aposentou em 2014. “Nós estamos orgulhosos de ser parte da colaboração internacional que descobriu a primeira passagem de ondas gravitacionais através da Terra há dois anos.
Sinal a partir do espaço: Dois buracos negros com 31 e 25 massas solares fundem-se, emitindo, assim, ondas gravitacionais. As cores caracterizar a força do campo. © simulação numérica-relativística simulação: S. Ossokine, A. Buonanno (Instituto Max-Planck de Física de gravidade), simulando eXtreme Projecto spacetimes; Visualização Científica: T. Dietrich (Instituto Max-Planck de Física de gravidade), R. Haas (NCSA)
A história por trás da detecação
Desde os anos 1960, a pesquisa de ondas gravitacionais foi conduzida por uma colaboração internacional de cientistas que trabalharam em conjunto, apesar dos desafios do frio escassez de guerra e de financiamento em muitos países. Cientistas do Max Planck estavam envolvidos desde o início e ter feito muitas contribuições importantes. Hoje, o campo tem crescido em uma rede global de mais de 1000 cientistas.
Pesquisadores do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Albert Einstein Institute; AEI), em Hannover e Potsdam, na Alemanha, e do Instituto de Física Gravitacional na Leibniz Universität Hannover fizeram contribuições cruciais para as descobertas em várias áreas-chave:
- O desenvolvimento e funcionamento dos detectores altamente sensíveis empurrado para os limites da física;
- Métodos de análise de dados eficientes em execução em aglomerados de computadores poderosos;
- construção de modelos de formas de onda precisos para a detecção e interpretação de sinais.
No início da década de 1970, o grupo de Billing começou - naquela época como as únicas pessoas no mundo - a trabalhar com interferometria laser. O grupo construiu protótipos e empurrou o desenvolvimento de tecnologia à frente.
A Sociedade Max Planck consistentemente apoiou este grupo após Billing se aposentar, passando o bastão para Gerd Leuchs em 1986 e em 1989 para Karsten Danzmann. Com parceiros britânicos das Universidades de Glasgow e Cardiff, eles foram os primeiros a conceber e propor um detector de interferometria em grande escala com braços de 3 km de comprimento, mas o financiamento para tal instrumento não estava disponível na Alemanha.
Em 1995, a Sociedade Max Planck trouxe Bernard Schutz de Cardiff para a Alemanha para ajudar a fundar o AEI, pela primeira vez em Potsdam e em 2002, em Hannover, com a missão explícita de se tornar um centro mundial de pesquisa de ondas gravitacionais. O Leibniz Universität Hannover e o Volkswagenstiftung tinham sido inaugurados antes, e a cooperação com Glasgow e Cardiff foi intensificada. Em 1994, que foi o ponto de partida para GEO600, um baixo custo observatório de ondas gravitacionais germano-britânica, que - paralelamente à observação corre com os instrumentos do LIGO e Virgo - serviu como um think tank para o desenvolvimento detector desde então. A tecnologia criada por eles estão agora no centro de todos os grandes observatórios de ondas gravitacionais, incluindo Avançada LIGO.
Enquanto experimentalistas estavam construindo instrumentos cada vez mais sensíveis, os teóricos estavam desenvolvendo ideias precisas para entender o que eram os sinais de ondas gravitacionais e quais eram suas fontes. Logo ficou claro que os métodos de análise de dados complexos seriam necessários para detectar os sinais fracos. Bernard Schutz havia sido o pioneiro destes métodos com dados dos pequenos protótipos de detectores de Munique e Glasgow, e a AEI tornou-se um centro mundial para o desenvolvimento de métodos de análises sofisticadas, se tornando o maior do mundo em desenvolvimento de simulações de computador de fusões de buracos negros; tais simulações foram uma parte integrante da detecção e interpretação das observações do LIGO.
As ondas gravitacionais simuladas são importantes, mas não o suficiente. Algoritmos de análise de dados usam várias centenas de milhares de modelos e podem demorar semanas para produzir uma única simulação, é crucial desenvolver métodos aproximados, mas rápidos para resolver as equações de Einstein, de modo que as formas de onda possam ser geradas rapidamente.
No final de 1990 Alessandra Buonanno, diretora do Instituto Max Planck desde 2014, desenvolveu uma nova abordagem para o problema da órbita binária que combina vários métodos para a construção de formas de onda aproximadas da coalescência de buracos negros binários. Nos últimos 15 anos, este formalismo tem sido desenvolvido em um método altamente preciso que também inclui os resultados de simulações numéricas da relatividade, e se estende até as estrelas de nêutrons binárias. Cientistas da AEI em Potsdam, e anteriormente da Universidade de Maryland, construíram modelos de forma de onda exatos que combinam as melhores ferramentas para resolver as equações de Einstein e usá-las para detectar ondas gravitacionais na observação avançada do LIGO.
Pesquisadores do Instituto Max Planck de Física Gravitacional, em Hannover, liderados por Bruce Allen, usaram esses modelos para analisar os dados do detector em supercomputadores de alto desempenho. Uma vez que os sinais foram encontrados, os modelos são usados para inferir informações astrofísicas sobre a detecção: onde exatamente está a fonte? Qual é a sua natureza? São buracos negros e/ou estrelas de nêutrons? Quais são as suas massas e rotações?
Para as primeiras detecções de ondas gravitacionais, os pesquisadores da AEI realizaram a maior parte da análise de dados de produção. Além disso, cerca de metade dos recursos computacionais para as descobertas e análises dos dados avançados do LIGO foram fornecidos pelo Atlas, o aglomerado de computador mais poderoso do mundo projetado para análise de dados de ondas gravitacionais, operado pela AEI em Hannover. O Atlas forneceu cerca de 160 milhões de horas do núcleo da CPU para a análise de dados do LIGO.
Este estudos, tecnologia, simulações, cálculos analíticos e análises de dados, permitiram aos cientistas trazer luz ao lado escuro e invisível do Universo. O anúncio do Prêmio Nobel de hoje homenageia os fundadores deste campo cujo trabalho pioneiro provocou o alvorecer de uma nova era da astronomia.
Informação Popular "que cósmica" (PDF): goo.gl/VaR6qp
Informação avançada do Comité Nobel da física (PDF): goo.gl/7avfu5
Com informações do Max Planck Institute e Nobel Prize
Hoje, o experimento LHCb do Grande Colisor de Hádrons do CERN relatou a descoberta de uma classe de partículas conhecida como pentaquarks. A colaboração apresentou um documento relatando esses achados do jornal Physical Review Letters
"O pentaquark não é qualquer nova partícula," disse o porta-voz do LHCb Guy Wilkinson. "Ela representa uma forma de agregar os quarks, nomeadamente os constituintes fundamentais dos ordinários prótons e nêutrons, em um padrão que nunca tem sido observado antes em mais de cinquenta anos de pesquisas experimentais. Estudar suas propriedades pode nos permitir compreender melhor como a matéria, os prótons e nêutrons, da qual nós todos somos feitos, constituem-se."
Nossa compreensão da estrutura da matéria foi revolucionada em 1964, quando o físico norte-americano Murray Gell-Mann, propôs que uma categoria de partículas conhecidas como Bárions, que inclui os prótons e os nêutrons, compostas de três objetos carregados fracionados chamados quarks e uma outra categoria, os mésons, são formados de pares quark-antiquark. Gell-Mann foi premiado com o Nobel de física por este trabalho em 1969. Este modelo quark também permite a existência de outros estados compostos de quark, tais como pentaquarks, é composto por quatro quarks e um antiquark. Até agora, no entanto, nenhuma evidência conclusiva para a existência pentaquarks tinha sido vista.
Pesquisadores do LHCb procuraram estados de pentaquark examinando a decaimento de um bárion conhecido como Λb (Lambda b) em três outras partículas, um ѱ/J (J-psi), um próton e um Káon carregadas. Estudar o espectro de massas do J/ѱ e o próton, revelaram que certos estados intermediários às vezes estavam envolvidos na sua produção. Estes foram nomeados Pc(4450)+ e Pc(4380)+, o primeiro sendo claramente visível como um pico nos dados e o último sendo necessário para descrever os dados completamente.
"Beneficiando o grande conjunto de dados fornecido pelo LHC e a excelente precisão de nosso detector, nós examinamos todas as possibilidades para esses sinais e concluímos que eles só podem ser explicados pelos Estados de pentaquark", disse o físico do LHCb Tomasz Skwarnicki da Universidade de Syracuse.
"Mais precisamente os estados devem ser formados de dois quarks up e um quark down, um quark charm um anti-quark charm."
Experiências anteriores, que procuraram por pentaquarks provaram-se inconclusivas. O que difere o experimento LHCb é que ele tem sido capaz de olhar para os pentaquarks de várias perspectivas, com todos apontando para a mesma conclusão. É como se as pesquisas anteriores estivesse à procura de silhuetas no escuro. O LHCb conduziu a pesquisa com as holofotes iluminando todos os ângulos. O próximo passo na análise será estudar como os quarks são vinculados juntos dentro do pentaquarks.
"Os quarks poderiam ser rigidamente vinculados," disse o físico do LHCb Liming Zhang, da Universidade de Tsinghua, "ou eles podem ser vagamente vinculados em um tipo de molécula de méson-bárion, em que o méson e bárion sentem uma força forte residual semelhante a uma ligação de prótons e nêutrons para para formar o núcleo do átomo".
Mais estudos serão necessários para distinguir entre estas possibilidades e ver o que mais os mais pentaquarks podem nos ensinar. Os novos dados que o LHCb coletará permitirá realizar progressos nestas questões.
Traduzido e adaptado de Phys
Este ano, o Comitê Nobel decidiu homenagear uma descoberta física que nos beneficia: lâmpadas LED. O Prêmio Nobel de Física 2014 foi para Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura, pela descoberta de Diodos Emissores de Luz azul (LEDs), que permitiram as fontes de luz eficientes em termos energéticos modernos.
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| Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura, Universidade de Nagoya, Japão. |
"Algo como um quarto do consumo de energia elétrica vai para iluminação," disse Olle Inganäs, membro do comitê Nobel, da Universidade de Linköping, na Suécia, durante uma conferência de imprensa em 07 de outubro, que anunciou o prêmio. "Ter muito mais luz por muito menos eletricidade realmente terá um grande impacto."
Os novos prêmios Nobel trabalharam durante anos para conseguir LEDs azuis, que, quando combinado com LEDs vermelhos e verdes, podem criar luz branca. As versões vermelhas e verdes têm sido usadas desde a década de 1960, mas o azul levou cerca de mais 30 anos para ser feito. "Um monte de grandes empresas realmente tentram fazer isso e não conseguiram", disse o membro do comitê Nobel Per Delsing da Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia. "Mas esses caras persistiram e tentaram e tentaram novamente e, eventualmente, eles realmente conseguiram."
Foi necessário no processo de criação, o crescimento de cristais de alta qualidade de nitreto de gálio, que são semicondutores. Dentro de semicondutores, elétrons e "buracos", ou espaços sem elétrons, pode mover-se em torno da rede cristalina para permitir que a corrente elétrica flua. Quando a tensão é aplicada à direita do semicondutor, os elétrons e os furos se recombinam e emitem luz. O comprimento de onda da luz e a cor dependem da lacuna da banda, ou a energia necessária para libertar um elétron no material. A abertura da faixa de nitreto de gálio lhe permite criar luz ultravioleta e luz azul. As fontes de luz branca habilitados pela descoberta de LEDs azuis duram muito mais tempo e requerem muito menos energia do que as lâmpadas incandescentes tradicionais.
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| LED's vermelhos e verde têm estado conosco há quase meio século , mas foi necessária a luz azul para realmente revolucionar a tecnologia de iluminação. Apenas a tríade de azul, vermelho e verde podem produzir a luz branca que ilumina o mundo para nós. Apesar das altas apostas e grandes esforços nos empreendidos na comunidade de pesquisa , bem como na indústria, o azul foi um desafio durante 3 décadas. |
Considerando que as lâmpadas incandescentes usam energia eléctrica para aquecer um filamento de metal, e, por conseguinte, desperdiçam energia, libertando-o na forma de luz, mas não apenas o calor, os LEDs são mais eficientes em converter a energia diretamente em luz, sem calor. LEDs também evitam as armadilhas de outras fontes de luz, tais como lâmpadas fluorescentes, que dependem de mercúrio. Esta tecnologia agora ilumina nossas telas inteligentes de telefone e lanternas de telefone, bem como muitas luzes domésticas e até mesmo as luzes cintilantes que embelezam nossas árvores de Natal. E como a luz ultravioleta mata bactérias, LEDs azuis poderiam potencialmente serem usados para esterilizar a água no futuro, disse Delsing. "Eu realmente acho que Alfred Nobel ficaria muito feliz com este prêmio. Ele queria que seu prêmio fosse dado para as invenções que beneficiem a humanidade. "
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| Princípio de funcionamento de um LED. |
" Akasaki e Amano trabalharam juntos na Universidade de Nagoya, para fazer a descoberta, e Nakamura trabalhou de forma independente na empresa Nichia Chemicals em Tokushima, Japão. Ele agora é um professor de engenharia da Universidade da Califórnia, em Santa Barbara. Ele soube da sua premiação terça-feira, pouco antes 03:00h (hora local), e telefonou para a conferência de imprensa para descrever a sensação de ganhar. "É inacreditável", disse Nakamura. "É incrível! Inacreditável! " Akasaki também foi informado por telefone, mas o comitê do Prêmio Nobel ainda não tinha chegado a Amano quando fez o anúncio, pois ele estava voando do Japão para a França. "Eu acho que, na verdade, eles não estavam preparados para isso", disse Staffan Normark, secretário permanente da Academia Real Sueca de Ciências. "Eles não estavam esperando durante todo o dia ou a noite toda para esta chamada."
Fonte: Scientif American
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