Prêmio Nobel em Física – 2001
O prêmio Nobel de 2001 foi dado a Eric A. Cornell, Carl E. Wieman e Wolfgang Ketterle pela “realização do condensado de Bose-Einstein em gases diluídos de átomos alcalinos, e por estudos prévios fundamentais das propriedades destes condensados”.
Gases costumam ser descritos como um grupo de partículas se chocando entre si e com as paredes do recipiente que os encerram. Porém, quando a temperatura é muito baixa, a velocidade dos átomos também é baixa. Neste caso, suas propriedades devem ser descritas pela Mecânica Quântica.
Neste domínio, deve-se atribuir um número quântico de spin às partículas que constituem o gás. Se a partícula for um férmion, seu spin será semi-inteiro; se ela for um bóson, será inteiro.
Bósons têm uma forte afinidade entre si, e, a baixas temperaturas, procuram juntar-se para ocupar um único e mais baixo estado de energia. Eles formam, então, o chamado Condensado de Bose-Einstein.
A condensação de Bose-Einstein é uma transição de fase que não depende das interações específicas entre as partículas. Ela é baseada na indistinguibilidade e na natureza ondulatória das partículas.
Referências:
NOBELPRIZE.ORG. The Nobel Prize in Physics. Disponível em: <http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/ laureates/2001/>. Acesso em: 04 de dezembro de 2015.
KETTERLE, W. Bose-Einstein Condensation. 9th edition of the McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology, Cambridge, USA
Condensação de Bose-Einstein: Fundação Nobel premia a comprovação experimental de novo estado da matéria. Sociedade Brasileira de Física, Física na Escola, v. 2, n. 2, 2001.
Autor do texto: Alex S. de Moraes
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Prêmio Nobel em Física – 2002
O prêmio Nobel da Física de 2002 consagra o trabalho desenvolvido por três investigadores: Raymond Davis Jr., do Departamento de Física e Astrofísica da Universidade da Pensilvânia (EUA), e Masatoshi Koshiba, do Centro Internacional de Física de Partículas da Universidade de Tóquio (Japão), pelas suas “contribuições pioneiras para a astrofísica, em particular, pela detecção de neutrinos cósmicos” e Riccardo Giacconi, da Associated Universities Inc (EUA), pelas “contribuições pioneiras para a astrofísica, que permitiram a descoberta de fontes cósmicas de raios-X”.
Os investigadores laureados em 2002 com o prêmio Nobel da Física, Raymond Davis Jr. e Masatoshi Koshiba, contribuíram de uma forma decisiva para a detecção destes neutrinos. Com o objetivo de detectar neutrinos provenientes do Sol, Raymond Davis Jr. desenvolveu, nos anos 50, uma experiência que consistia essencialmente num gigantesco tanque subterrâneo contendo cloro. A motivação para este tipo de detector baseou-se no fato da interação de um neutrino com um núcleo de cloro produzir um núcleo de argônio. Ou seja, o aparecimento de argônio no tanque seria a prova (indireta) da presença de neutrinos. Foram as técnicas pioneiras que Raymond Davis Jr. desenvolveu nesta experiência que lhe valeram o prémio Nobel da Física de 2002. Quase em simultâneo, Masatoshi Koshiba desenvolvia no Japão o Kamiokande, uma experiência que não só permitia a detecção dos neutrinos, como permitia conhecer a sua direção. Os resultados desta experiência não só confirmaram as detecções de Raymond Davis Jr., como provaram que a proveniência destes neutrinos é solar.
Analogamente à Koshiba e Davis, Riccardo Giacconi construiu detectores, mas neste caso detectores de raio X. A radiação cósmica na banda dos raios X é extremamente difícil de detectar porque é fortemente absorvida pela atmosfera terrestre. De forma que para ser possível detectar raio X é necessário colocar os detectores em satélites. Giacconi esteve envolvido na construção de vários engenhos para este fim. Começou por desenhar foguetes de curto alcance. Um destes foguetes permaneceu no ar cerca de 6 minutos e as suas observações foram de extrema importância para a astronomia dos raios X: Giacconi descobriu que no céu existiam uma série de fontes de raios X cuja origem era desconhecida.
Referências:
NOBELPRIZE.ORG. The Nobel Prize in Physics 2002. Disponível em: <http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2002/index.html>. Acesso em: 01 de dezembro de 2015.
Prémio Nobel da Física 2002. Disponível em: <http://www.portaldoastronomo.org/noticia.php?id=104>. Acesso em: 01 de dezembro de 2015.
Autora do texto: Alaíne Gomes
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Prêmio Nobel em Física – 2003
O prêmio Nobel de física de 2003 vai para três pesquisadores que conseguiram demonstrar e explicar fenômenos quânticos em escala macroscópica.
O primeiro desses efeitos é o de supercondutividade, que é conseguido quando se resfria certo material a temperaturas próximas ao zero absoluto. O fenômeno de supercondutividade é o fluxo de carga elétrica sem resistência pelo condutor. Nos sólidos é entendido sobre duas formas, do tipo I e do tipo II.
Os materiais do tipo I são caracterizados por repelirem todo campo magnético externo que atue sobre ele, mas se esse campo for demasiado forte, o material perde sua propriedade supercondutora. Esse tipo de material já tinha uma teoria que explicava a sua formação. Essa teoria é chamada de Teoria BCS, e que rendeu o prêmio Nobel de física a seus descobridores.
Já os materiais do tipo II repelem parcialmente o campo magnético externo e mantém sua propriedade supercondutora mesmo a campos externos muito intensos. Esse tipo de material não era explicado pela teoria BCS. Assim, Alexei Abrikosov (o primeiro na figura 1), partindo de um trabalho publicado nos anos 50 por Vitaly Ginzburg (o segundo na figura 1) e Lev Landau, conseguiu demonstrar como os parâmetros de ordem descritos pelo trabalho de Ginzburg-Landau possibilitam a passagem do campo magnético, gerando modificações no material. Esse trabalho obteve grande sucesso na explicação dos fenômenos de supercondutividade em materiais do tipo II.
A supercondutividade é um efeito muito estudado atualmente, pois tem aplicações em várias áreas, contudo, por se necessitar de baixas temperaturas suas aplicações atualmente são limitadas.
O outro efeito quântico demonstrado é o da superfluidez, que é mais visível em gases e líquidos. Esse efeito implica no transporte de matéria sem resistência mecânica.
Dentre os gases, o estudado é o Hélio, mais especificamente seus isótopos, o (que é o mais abundante) e o (que é o menos abundante). Assim como com supercondutores, para se conseguir visualizar os efeitos quânticos da superfluidez, se deve resfriar esses gases a temperaturas próximas a 4 K.
A explicação da superfluidez do já tinha sido apresentada por Pyotr Kapitza e Lev Landau, baseado nos trabalhos de condensação de Bose-Einstein. Enquanto que o efeito no ainda não tinha nem sido demonstrada (do He3), devido a sua baixa temperatura, de aproximadamente 1000 vezes menor que a do He4.
Apesar de ser o mesmo elemento, o tem uma diferença, o valor de seu spin. Enquanto o tem seu spin inteiro, então ele faz parte da família dos bósons, já o tem seu spin meio, o que o torna um férmion. A demonstração da superfluidez no só ocorreu em 1996, e que rendeu o prêmio Nobel aos pesquisadores.
A partir disso, Anthony Leggett (o terceiro na figura 1), partindo da Teoria BCS, conseguiu dar uma explicação satisfatória com os resultados experimentais, demonstrando que não existem somente um estado de superfluidez no He3, mas vários, pois para diferentes temperaturas, pressão e campo magnético externo, as propriedades do se modificam, apresentando diferentes características.
Referência:
STUSART, N. A Física na Escola Vol.4 nº 2 – Novembro/2003. Disponível em: <http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol4/Num2/v4n2a10.pdf>. Acesso em: 30 de outubro de 2015.
Autor do texto: Vinicius C. de Oliveira
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Prêmio Nobel em Física – 2004
O prêmio Nobel em Física de 2004 foi concedido à David Gross da Universidade da Califórnia, H. David Politzer do Instituto de Tecnologia da Califórnia e Frank Wilczek do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, pela descoberta da liberdade assintótica na teoria das interações fortes.
São quatro as forças fundamentais da natureza: a força forte, a força eletromagnética, a força fraca (relacionada a processos de decaimento radioativo) e a força gravitacional. A força forte, também conhecida em inglês como colour force (força colorida), predomina no núcleo atômico e atua entre os quarks. Contradizendo a maioria dos fenômenos físicos Gross, Politzer e Wilczek descobriram, durante a década de 70, que quando mais próximos dois quarks estão menor é a força de interação entre eles e quando estão muito pertos a força de interação entre os quarks é tão fraca que estes se comportam como partículas livres. Este fenômeno recebeu, então, o nome de liberdade assintótica.
A descoberta dele além de render aos três cientistas o prêmio Nobel de 2004, possibilitou o surgimento de uma nova teoria, a cromodinâmica quântica. Que, por sua vez, contribuiu de forma muito importante para o Modelo Padrão. Este modelo tenta unificar as quatro forças fundamentais da natureza, ou seja, neste momento falta apenas relacionar a força gravitacional para que ele se complete.
Referências:
NOBEL PRIZE.ORG. The Nobel prize in 2004. Disponível em: <http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2004/>. Acesso em: 09 de novembro de 2015.
O Prêmio Nobel de Física de 2004. Disponível em: <http://www.fma.if.usp.br/~rivelles/Seminars/premio_nobel_04.html>. Acesso em: 09 de novembro de 2015.
As Quatro Forças Fundamentais da Natureza. Disponível em: <http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20032/Humberto/index.html>. Acesso em: 09 de novembro de 2015.
No Mundo Dos Quarks. Disponível em: <http://cienciahoje.uol.com.br/especiais/premio-nobel-2004/no-mundo-dos-quarks>. Acesso em: 09 de novembro de 2015.
Autora do texto: Bárbara de Almeida S.
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Prêmio Nobel em Física – 2005
O prêmio nobel de física no ano de 2005 foi dividido entre três pesquisadores: Roy J. Glauber, John L. Hall e Theodor Hänsch.
Roy J. Glauber (EUA), afiliado a Harvard e Cambridge Massachusetts, em 2005 recebeu metade do prêmio nobel em física por seus trabalhos publicados em 1963 onde elaborou uma teoria quântica que explicava satisfatóriamente a coerência nas radiações eletromagnéticas.
John L. Hall (EUA) e Theodor W. Hänsch (Alemanha) dividiram a outra metade do prêmio. John L. Hall por suas contribuições nas técnicas de ultra-alta precisão para espectroscopias a laser e Theodor W. Hänsch pelo desenvolvimento da técnica do “pente de frequência”. John L. Hall é afiliado a Universidade do Colorado e também ao National institute of Standards and Technology. Theodor W. Hänsch afiliado a universidade de Munique, Institute Max-Planck for Quantenoptik como diretor,e a Universidade de Stanford. Também é membro da Pontifícia Academia das Ciências
Juntos esses pesquisadores contribuíram para a compreensão e aperfeiçoamento do laser, possibilitando que os estudos que utilizam essa ferramenta se tornem mais precisos. Através dos avanços proporcionados pelas pesquisas dos contemplados, também foi possível aperfeiçoar a técnica de espectroscopia atômica de precisão, o que resultou em um aperfeiçoamento na definição do metro e do segundo.
Referências:
NOBELPRIZE.ORG, The Nobel prize in physics 2005. Disponível em:<http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2005/>. Acesso em: 10 de novembro de 2015.
SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA. Prêmio Nobel de física 2005: Theodore W. Hänsch e John L. Hall e a espectroscopia de precisão. Disponível em: < http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol6/Num2/a14.pdf>. Acesso em: 10 de novembro de 2015.
SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA. Prêmio Nobel de física 2005: Roy J. Glauber, o fundador da óptica quântica teórica. Disponível em: <http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol6/Num2/a13.pdf>. Acesso em: 10 de novembro de 2015.
Autor do texto: Matheus W. Pretko
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Prêmio Nobel em Física – 2006: Radiação Cósmica de Fundo
O Prêmio Nobel em Física do ano de 2006 foi concedido à John Mather, do Centro Espacial de Goddard da NASA, e George Smoot, da Universidade da Califórnia em Berkeley, pelo trabalho de ambos no satélite COBE (Cosmic Background Explorer) medindo a radiação cósmica de fundo, que futuramente ajudou a confirmar a teoria do Big Bang.
As pesquisas feitas por esses investigadores basearam-se os resultados obtidos a partir do satélite COBE, lançado pela NASA em 1989, que tinha como objetivo medir o CMB em baixos comprimentos de onda (1 cm a 0,001 mm) em todo o céu.
A previsão do modelo do Big Bang é que essa radiação é quase perfeitamente isotrópica e apresenta o mesmo espectro de um corpo negro. as pequenas anisotropias são causadas por diversos fatores e o estudo das mesmas leva a determinação dos vários parâmetros do modelo do Big Bang. O satélite COBE, mediu a radiação cósmica de fundo e obteve uma concordância impressionante com a radiação do corpo negro, permitindo confirmar com grande precisão as previsões do modelo do Big Bang e também a observação anisotrópica na radiação cósmica de fundo.
Referências:
Prêmio Nobel de Física 2006. Disponível em: <http://premiosnobelexplorar.blogspot.com.br/2006/10/prmio-nobel-da-fsica-2006.html>. Acesso em: 24 de setembro de 2015.
RIVELLES, V. O Prêmio Nobel de Física de 2006. Disponível em: <http://rivelles.blogspot.com.br/2006/10/o-prmio-nobel-de-fsica-de-2006.html>. Acesso em: 24 de setembro de 2015.
Autora do texto: Bruna Alves
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Prêmio Nobel em Física – 2007: Magnetorresistência Gigante
O prêmio Nobel de física de 2007 vai para os cientistas Albert Fert e Peter Grünberg pela descoberta da magnetorresistência gigante. O efeito quântico é observado em filmes finos com camadas alternadas de material magnético (ferromagnético) e não-magnético, onde sob aplicação de um campo magnético externo tem-se uma redução da resistência elétrica do material.
A descoberta deste efeito foi de fundamental importância não só para a o meio científico, como também para a área da tecnologia, graças a essa descoberta podemos contar com dispositivos, como discos rígidos, para o armazenamento de informações. No disco rígido a magnetização externa altera a condutividade elétrica e consequentemente a passagem de corrente pelo material de acordo com o alinhamento das camadas magnéticas e dessa forma conseguem codificar, de acordo com a passagem de corrente no dispositivo, os valores de zero e um para correntes elétricas menores e maiores.
Para o ramo da ciência a descoberta não representou apenas um avanço na área da física da matéria condensada, foi também uma das primeiras aplicações de nanotecnologia, já que o efeito é ocorre melhor em filmes finos e o início de um novo ramo de pesquisa, a spintrônica, onde o não só a carga do elétron é importante, mas o alinhamento do seu spin é que determina, para a linguagem do computador, qual símbolo base do “alfabeto” binário usar.
Referências
Especial Nobel 2007: Física. Disponível em: <http://www.universitario.com.br/noticias/n.php?i=4382>. Acesso em: 19 de outubro de 2015.
A Magnetorresistência Gigante. Disponível em: <http://www.seara.ufc.br/tintim/tecnologia/mrg/mrg02.htm>. Acesso em: 19 de outubro de 2015.
Autor do Texto: Paulo H. Gonsalves
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Prêmio Nobel em Física – 2008
O Nobel de física de 2008 fica por conta de 3 físicos: Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa, e de 2 trabalhos na área de física de partículas. O norte-americano de origem japonesa Yoichiro Nambu descreveu a quebra de simetria na física subatômica, e os japoneses Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa ajudaram a explicar como ocorre a violação de um tipo específico de simetria. A união destes projetos ajuda a compreender o mecanismo responsável pelo surgimento do universo. Antes os físicos achavam que todas as interações existentes no universo obedeciam a regras de simetria, mas se isto fosse certo quantidades iguais de matéria e antimatéria teriam sido geradas durante o Big Bang, há cerca de 14 bilhões de anos, e uma teria “anulado” a outra, produzindo apenas radiação. Nesse caso, como seria possível explicar a origem do universo e de tudo o que existe nele – inclusive você, caro leitor? A resposta para essa pergunta é que, além do surgimento do universo existiria uma quebra de simetria, permitindo a existência de uma partícula extra de matéria para cada 10 bilhões de partículas de antimatéria, o que seria suficiente para originar tudo ao nosso redor. A quebra espontânea de simetria feita por Nambu em 1960, integra hoje o chamado modelo padrão de partículas elementares, que unifica todas as partículas deste tópico conhecidas e três das quatro forças da natureza em uma única teoria para explicar as interações fundamentais da matéria. A gravidade ainda não foi incorporada à ela. Com base nesta teoria, pode-se afirmar que a simetria original entre as quatro forças que regem as interações no universo (gravitacional, eletromagnética, forte e fraca) teria sido destruída por um mecanismo – atualmente é denominado campo de Higgs – que também teria feito com que as partículas elementares adquirissem diferentes massas. Os estudos de Kobayashi e Maskawa, divulgados em 1972, ajudaram a explicar um outro tipo de quebra de simetria dentro do modelo padrão: a observada em interações que envolvem a chamada força fraca. Pesquisas anteriores haviam mostrado uma leve tendência à formação de maior quantidade de matéria do que de antimatéria nessas interações.
Para que essa violação de simetria fosse possível, os cientistas previram a existência de pelo menos três gerações de pares de quarks (um dos dois elementos básicos que compõem a matéria, ao lado da ‘família’ dos elétrons). As previsões de Kobayashi e Maskawa foram confirmadas posteriormente, com a detecção de três quarks de famílias diferentes em 1974, 1977 e 1994. A presença de duas dessas novas partículas poderia ter garantido a quebra de simetria que gerou a predominância da matéria sobre a antimatéria no universo. Em 2001, os detectores de partículas BaBar, nos Estados Unidos, e Belle, no Japão, verificaram quebras de simetria independentemente. Os resultados foram exatamente iguais ao modelo previsto por Kobayashi e Maskawa, quase três décadas antes.
Referências:
Saiu o prêmio Nobel de Física de 2008. Disponível em: <http://pordentrodaciencia.blogspot.com.br/2008/10/saiu-o-prmio-nobel-de-fsica-de-2008.html>. Acesso em: 12 de outubro de 2015.
Prêmio Nobel de Física de 2008: Nambu, Kobayashi e Maskawa. Disponível em: <http://video.if.usp.br/video/pr%C3%AAmio-nobel-de-f%C3%ADsica-de-2008-nambu-kobayashi-e-maskawa>. Acesso em: 12 de outubro de 2015.
Quebra de simetria premiada. Disponível em: <http://cienciahoje.uol.com.br/especiais/premio-nobel-2008/quebra-de-simetria-premiada>. Acesso em: 12 de outubro de 2015.
2008 Physics Nobel Prize – Prêmio Nobel de Física 2008. Disponível em: <https://fisicafacil.wordpress.com/2008/10/07/2008-physics-nobel-prize-premio-nobel-de-fisica/>. Acesso em: 12 de outubro de 2015.
Autora do texto: Gabriele C. Costa
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Prêmio Nobel em Física – 2009: A comunicação por fibras óticas e a câmera CCD
O Prêmio Nobel de física de 2009 foi dividido entre três pesquisadores que, nos anos 60, ergueram os alicerces para a infraestrutura da mídia digital e das telecomunicações atuais.
Em 1966, Charles K. Kao fez uma descoberta que conduziu ao avanço da fibra óptica. Ele calculou cuidadosamente como transmitir luz a grandes distâncias através de fibras de vidro ópticas. Com uma fibra do mais puro vidro é possível transmitir sinais luminosos a mais de 100 quilômetros, quando as fibras disponíveis nos anos 60 tinham um alcance de apenas 20 metros. O entusiasmo de Kao inspirou outros investigadores a partilharem a sua visão sobre o potencial futuro da fibra óptica. A primeira fibra ultrapura foi fabricada com êxito apenas quatro anos depois, em 1970. Hoje, a fibra óptica forma o sistema circulatório que alimenta a nossa sociedade da comunicação. A luz flui em finíssimos cabos de vidro, transportando a maioria do tráfego telefônico e de dados em todas as direções.
Uma boa parte deste tráfego é constituído por imagens digitais, que formam a segunda parte do prêmio. Em 1969, Willard S. Boyle e George F. Smith inventaram a primeira tecnologia de imagem bem sucedida, usando um sensor digital: um CCD (Charge-Coupled Device). A tecnologia CCD utiliza o efeito fotoelétrico, tal como teorizado por Albert Einstein, que a ele ficou a dever a atribuição do Prêmio Nobel, em 1921. Por este efeito, a luz é transformada em sinais eléctricos. Ao conceber um sensor de imagem, o desafio consiste em reunir e transformar, em muito pouco tempo, os sinais num grande número de pontos, os pixeis. O CCD revolucionou a astronomia e a eletrônica pessoal, permitindo que observatórios espaciais, como o Telescópio Espacial Hubble, captassem imagens digitais de alta resolução. Esta tecnologia criou novas possibilidades de visualizar o que antes não era visível.
De acordo com o comitê de premiação do Nobel, Kao nasceu na China e hoje tem cidadania inglesa e americana, Boyle nasceu no Canadá e também é cidadão americano e Smith é americano. Os três estão aposentados.
Referências:
FRAGNITO, H. L. O Nobel de Física de 2009. Disponível em: <http://video.if.usp.br/video/o-nobel-de-física-de-2009>. Acesso em: 05 de outubro de 2015.
Prémio Nobel da Física 2009. Disponível em: <http://annualia-verbo.blogs.sapo.pt/197339.html>. Acesso em: 05 de outubro de 2015.
MATSON, J. Nobel de Física vai para pioneiros da era digital. Disponível em: <http://www2.uol.com.br/sciam/noticias/nobel_de_fisica_vai_para_pioneiros_da_era_digital.html>. Acesso em: 05 de outubro de 2015.
Autora do texto: Diana M. Navroski
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Prêmio Nobel em Física – 2010: Grafeno
O prêmio Nobel de Física de 2010 foi para dois cientistas: Andre Geim e Konstantin Novoselov, ambos da Universidade de Manchester, no Reino Unido, por seus inovadores e decisivos experimentos sobre o material bidimensional grafeno, uma nova forma de carbono ultrafina com diversas aplicações.
Com a ajuda de uma fita adesiva, conseguiram obter um floco de carbono com a espessura de apenas um átomo a partir de um pedaço de grafite. Este material, o grafeno, é feito inteiramente de átomos de carbono, estruturados e reunidos em uma estrutura cristalina hexagonal (ou favo de mel). Além de ser o material mais fino e resistente de todos, o grafeno também é o melhor condutor de calor dos materiais conhecidos e como condutor de eletricidade é tão bom quanto o cobre.
Por essas e outras propriedades únicas é que tal descoberta promete revolucionar a indústria de produtos eletrônicos e as aplicações futuras em nanotecnologia como, por exemplo, na fabricação de transistores mais rápidos, compactos e mais eficientes que os de silício, que resultarão em computadores mais potentes. Por ser quase transparente e bom condutor, é ideal para produção de materiais transparentes como telas touch screen, painéis de luz e até mesmo células para captação de energia solar. Por ser leve e elástico, pode ser esticado 20% de seu tamanho original e depois retornar ao tamanho e forma inicial, pode ser também utilizado em materiais derivados e contribuir para a fabricação de aeronaves, satélites e carros.
Algumas das inúmeras aplicações do grafeno já estão em processo de fabricação. Com isso, a atribuição do prêmio Nobel de Física 2010, deu-se pelo fato de que o material descoberto, em 2004, por Geim e Novoselov promete inovações para a indústria e diversos benefícios à humanidade.
Referências:
NOBELPRIZE.ORG. The Nobel Prize in Physics 2010. Disponível em: <http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2010/>. Acesso em: 14 de setembro de 2015.
NOBELPRIZE.ORG. Laureates. Disponível em: <http://static.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2010/sciback_phy_10.pdf>. Acesso em: 14 de setembro de 2015.
Autora do texto: Nicole Moura