O LHC Pode Realmente Criar um Buraco Negro

Olá gente, essa notícia não tem nada a ver com Club Penguin, mas tem haver com a gente mesmo.

O CERN está com mais uma idéia maluca. Tudo bem, devemos a eles grandes feitos como a criação da internet, a máquina que detecta uma porrada de tipos de câncer e a inspiração para o livro Anjos e Demônios do Dan Brown, mas agora eles estão tentando criar um Large Hadron Collider, algo como um acelerador de partículas grandão, e caso funcione irá dar muitas respostas para perguntas que levamos por milênios.

Tudo bem, nada contra, mas as possibilidades de erro são catastróficas, estamos depositando toda nossa confiança em vários homens brilhantes, porque se eles errarem qualquer 2+2 a gente vai para o espaço – literalmente. o site Misunderstood Universe criou uma animação de como seria o erro do LHC, hoje quarta feira haverá um teste desse LHC e se não der certo  olhem o que vai acontecer:

A cola cola tudo?

Uma cola tem o poder de colar qualquer material? Depende. Você já viu alguém colar sapatos com cola branca? Ou usar cola de sapateiro para colar papel? Para um cola ser cola ela precisa colar de verdade, e para isso existe um processo denominado de “atração física”.

Para entender melhor esta propriedade da cola, um exemplo simples: para duas pessoas começarem a se gostar, se apaixonarem, é preciso haver primeiramente uma atração física entre elas, ou seja, é necessário ao menos um olhar mais interessado por parte de ambos, e só então vai rolar a “paquera”. Assim também acontece com a cola, ela precisa ter afinidade pelo material que for colar. 

Esta propriedade da cola tem tudo a ver com a química, aliás, como um material permanece aderido após ser colado? As interações moleculares que ocorrem durante o processo de colagem (entre a superfície do material e a cola) permanecem fixas após a secagem. As interações correspondem a ligações químicas, decorrentes das reações químicas do processo de colagem.

Agora siga algumas dicas de como fazer que uma cola seja eficiente: 

1. Escolha da cola: o primeiro passo é a escolha da cola mais apropriada, o que depende do material a ser colado. E é exatamente por isso que existe uma variedade de colas disponíveis no mercado: cola branca (PVA), cola de sapateiro, cola quente, cola instantânea, cola de silicone, etc.

2. Limpeza da superfície: esse processo é importantíssimo, uma limpeza cuidadosa do local elimina sujeiras como gordura (óleos), poeira ou qualquer material contaminante que seja prejudicial na colagem.

3. Adição da cola: A cola deve ser espalhada uniformemente sobre toda a superfície, este processo fica mais fácil se a cola for atraída pelo material a ser colado, daí o porquê da atração física entre os materiais.

4. Colar: Feito isso, é só aproximar as partes a serem coladas e esperar a secagem.

Através de processos comuns de nosso dia-a-dia como colar objetos, podemos aprender um pouco mais sobre química! 

ônibus espaciais

Os ônibus espaciais devem carregar tudo que necessitarão durante uma missão, desde combustível até o ar que será respirado pelos astronautas. No caso do ar, são necessários equipamentos que purifique a atmosfera dentro da nave, retirando o gás carbônico, CO₂, produzido. Essa reciclagem da atmosfera é feita através de várias reações de óxido-redução.

Em missões curtas, todo o oxigênio é armazenado e não precisa ser regenerado. Somente o CO₂ necessita ser removido. O dióxido de carbono é removido através de uma reação com hidróxido de lítio:

CO₂(g) + 2 LiOH(s) ® Li₂CO₃(s) + H₂O(l)

Mas por que hidróxido de lítio e não outro hidróxido de metal alcalino? Pelo fato de o hidróxido de lítio ter a menor massa molar. Um subproduto desta reação é a água, que pode ser utilizada nos sistemas de refrigeração da nave.

Em missões longas ou a bordo de estações espaciais, o oxigênio precisa ser regenerado. Um meio de se remover o gás carbônico e gerar oxigênio é a reação com superóxido de potássio:

CO₂(g) + 4 KO₂(s) ® 2 K₂CO₃(s) + 3 O₂(g)

Em missões realmente muito longas, como a permanência em estações espaciais, outros processos de reciclagem de oxigênio precisam ser usados para um aproveitamento total dos recursos da nave. O dióxido de carbono pode reagir com hidrogênio, produzindo água:

CO₂(g) + 2 H₂(g) ® C(s) + 2 H₂O(l)

O carbono produzido é utilizado em filtros para remover os odores da cabine (imagine o cheiro que deve ser dentro de um lugar onde as pessoas ficam meses trancadas e o banho é uma toalha úmida). O oxigênio e o hidrogênio podem ser gerados através da hidrólise da água:

2 H₂O(l) ® 2 H₂(g) + O₂(g)

Para hidrolizar a água é preciso energia elétrica, que é fornecida através de painéis solares, localizados na parte externa da nave. Por este método, tudo o que é produzido é reaproveitado, aumentando a autonomia da missão.

Os combustíveis

Ao contrário dos automóveis, que são movidos pelo calor gerado dentro do motor, os veículos espaciais são movidos pelo impulso gerado pelos gases produzidos durante a combustão. E ao contrário dos automóveis, as naves precisam levar tanto o combustível quanto o oxidante. Em um ônibus espacial, aqueles dois foguetes laterais que podemos ver durante o lançamento estão cheios de combustível sólido. Esse combustível é formado por alumínio em pó (o combustível), perclorato de amônio (o agente oxidante, que também é um combustível) e óxido de ferro III (um catalisador). Estas substâncias são misturadas a um polímero e formam uma pasta, que é então injetada dentro dos tanques dos foguetes. Durante a decolagem de uma nave, uma das reações que ocorre é:

	Fe2O3
3 NH4CLO4(s) + 3 Al(s)	®	Al2O3(s) + AlCl3(s) + 6 H2O(g) + 3 NO(g)

Quando estes tanques ficam vazios,cerca de 3 minutos após a decolagem, eles são ejetados e uma equipe de resgate recupera-os no mar, para utilizá-los em missões futuras.

Depois de serem ejetados, entra em operação os motores da nave e eles passam a queimar o combustível que fica armazenado naquele tanque laranja, preso embaixo do ônibus espacial. Dentro desse tanque ficam armazenados hidrogênio e oxigênio líquidos, que quando queimam produzem vapor de água:

2 H₂(l) + O₂(l) ® 2 H₂O(g)

Nas viagens à Lua, as naves das missões Apollo usaram outros tipos de combustíveis, pois hidrogênio e oxigênio são muito efusíveis, e os motores movidos à combustíveis sólidos têm o problema de serem difíceis de desligar e religar. Eram usados então dois líquidos, uma mistura de derivados de hidrazina (predominantemente metil hidrazina) e N₂O₄, que quando queimavam produziam um enorme volume de gás:

4 CH₃NHNH₂(l) + 5 N₂O₄(l) ® 9 N₂(g) + 12 H₂O(g) + 4 CO₂(g)

Os combustíveis espaciais são geralmente perigosos. A metil hidrazina é um veneno mortal e o N₂O₄ é muito reativo, sendo armazenado em tanque resistentes à corrosão.

Por que as pipocas estouram?

A "explosão" de um grão de pipoca quando aquecido é o resultado da combinação de 3 características:

1. O interior do grão (endosperma) contém, além do amido, cerca de 14% de água.
2. O endosperma é um excelente condutor de calor.
3. O exterior do grão (pericarpo) apresenta grande resistência mecânica e raramente possui falhas (rachaduras).

Quando aquecido intensamente, a água no endosperma sofre vaporização, criando uma grande pressão dentro do grão. O pericarpo atua como uma panela de pressão, evitando a saída do vapor de água até que uma certa pressão limite seja atingida. Neste ponto, ocorrem duas coisas: o grão explode, com som característico (pop!) e o amido do endosperma incha abruptamente, criando aquela textura macia.

Hummm... bateu uma vontade de comer pipoca!!!

O que é anti-matéria?

Na física de partículas e na química quântica, a antimatéria é a extensão do conceito de antipartícula da matéria, por meio de que a antimatéria é composta de antipartículas da mesma maneira que matéria normal está composta das partículas.

Por exemplo, um anti-elétron (um pósitron, elétron com carga positiva) e um antipróton (um próton com carga negativa) poderiam dar forma a um átomo de anti-hidrogênio da mesma maneira que um elétron e um próton dão forma a um átomo normal do hidrogênio da matéria.

Além disso, a mistura da matéria e da antimatéria conduziria ao aniquilamento de ambos, da mesma maneira que a mistura das antipartículas e das partículas, criando assim fótons de grande energia (raios gamma) e outros pares de partículas e antipartículas. As partículas que resultam do aniquilamento matéria-antimatéria são dotadas de energia igual à diferença entre a massa do descanso dos produtos do aniquilamento e a massa do descanso do par original da matéria-antimatéria, que é sempre grande.

Há uma especulação considerável na ciência e na ficção científica a respeito de por que o universo observado parece ser constituído inteiramente de matéria. Especula-se a respeito de outros lugares possivelmente constituídos apenas por antimatéria. Atualmente, a assimetria aparente entre matéria e antimatéria é um dos maiores problemas sem solução da física. Os possíveis processos pelo que ocorreu são explorados mais detalhadamente no bariogênese.

Em 1995, foram produzidos antiátomos de hidrogênio, assim como núcleos de anti-deutério, criados a partir de um anti-próton e um anti-nêutron. Porém, não houve sucesso na obtenção de antimatéria de maior complexidade.

A antimatéria cria-se no universo como resultado da colisão entre partículas de alta energia, como ocorre no centro das galáxias, entretanto, não se tem detectado nenhum tipo de antimatéria como resíduo do Big Bang, coisa que ocorre com a matéria normal. A desigual distribuição entre a matéria e a antimatéria no universo tem sido, durante muito tempo, um mistério. A solução mais provável reside em certa assimetria nas propriedades dos mesons-B e suas antipartículas, os antimesons.

Os positrons e os antiprotons podem ser armazenados num dispositivo denominado "armadilha" (Penning trap, em inglês), que usa uma combinação de campos magnéticos e elétricos. Para a criação de armadilhas que retenham átomos completos de anti-hidrogênio foram empregados campos magnéticos muito intensos, assim como temperaturas muito baixas. As primeiras destas armadilhas foram desenvolvidas pelos projetos ATRAP e ATHENA.

O símbolo que se usa para descrever uma antipartícula é o mesmo símbolo da partícula normal, porém com um traço sobre o símbolo. Por exemplo, o antiproton é simbolizado como: .

As reações entre matéria e antimatéria tem aplicações práticas na medicina como, por exemplo, na tomografia por emissão de positrons (PET).

fonte: Wikipedia

Teoria da anti-matéria

A teoria mais aceita para a origem do universo é a do Big Bang que diz que tudo se iniciou numa grande expansão. Nos primeiros instantes o universo não era constituído por matéria, mas sim por energia sob forma de radiação. O universo então passou a expandir-se e, consequentemente, a arrefecer. Pares de partícula-antipartícula eram criados e aniquilados em grande quantidade. Com a queda de temperatura a matéria pôde começar a formar hádrons, assim como a antimatéria a formar antihádrons, pois matéria e antimatéria foram geradas em quantidades iguais. Atualmente, no entanto, parece que vivemos em um universo onde só há matéria.

Na realidade, já é estranho que o universo exista, pois, quando a matéria e a antimatéria se encontram, o processo inverso da criação ocorre, ou seja, elas anulam-se gerando apenas energia nesse processo. Seria altamente provável, portanto, que logo após terem sido criadas, partículas e antipartículas se anulassem, impedindo que corpos mais complexos como hádrons, átomos, moléculas, minerais e seres vivos pudessem formar-se. Acredita-se que esse processo de geração e aniquilação realmente ocorreu para quase toda a matéria criada durante o início da expansão do universo, mas o simples facto de existirmos indica que ao menos uma pequena fração de matéria escapou a esse extermínio precoce.

É possível que algum processo, de origem desconhecida, tenha provocado uma separação entre a matéria e a antimatéria. Neste caso existiriam regiões do universo em que a antimatéria e não a matéria seria mais abundante. Planejam-se algumas experiências no espaço para procurar essas regiões. No entanto, como até hoje não se conhece um processo capaz de gerar tal separação, a maioria dos cientistas não acredita nessa hipótese.

Por outro lado, existe a possibilidade de que a natureza trate de forma ligeiramente diferente a matéria e a antimatéria. Se isto for verdade, seria possível que uma pequena fração da matéria inicialmente gerada tenha sobrevivido e formado o universo conhecido hoje. Há resultados experimentais e teóricos que apontam nesta direção.

O que é Quark?

Quark, na física de partículas, é um dos dois elementos básicos que constituem a matéria (o outro é o lépton) e é a única, dentre as partículas, que interage através de todas as quatro forças fundamentais. O quark é um férmion fundamental com carga hadrónica ou cor. Não se observaram ainda quarks em estado livre. Segundo o Modelo Padrão, os quarks ocorrem em seis tipos na natureza: "top", "bottom", "charm", "strange", "up" e "down". Os dois últimos formam os prótons e nêutrons, enquanto os quatro primeiros são formados em hádrons instáveis em aceleradores de partículas.

Os quarks têm uma unidade de carga hadrônica, que aparece em três tipos distintos (cores). O campo hadrônico é também chamado de força nuclear forte. A teoria que estuda a dinâmica de quarks e das cargas hadrônicas (mediadas pelos glúons) é chamada Cromodinâmica Quântica. Segundo a Cromodinâmica Quântica, os quarks podem formar estados ligados aos pares e às trincas. Os pares de quarks são chamados mésons e as trincas hádrons. O próton é uma trinca de quarks, formado por dois quarks "up" e um quark "down". O nêutron é outro estado ligado de três quarks, dois deles "down" e um "up".

Os quarks têm carga elétrica -1/3 ou 2/3, onde a unidade é a carga do elétron. Antipartículas dos quarks têm carga oposta. Os quarks também interagem com a força nuclear fraca, a qual transmuta tipos distintos de quarks. Por exemplo, o quark tipo "down" pode mudar para um quark tipo "up" pela emissão de um bóson vetorial massivo, que transporta a força nuclear fraca. Tal mecanismo está por trás da desintegração do nêutron.

Apesar de não serem observados em estado livre, a massa dos quarks pode ser inferida dos hádrons e mésons observados. Sabe-se que os quarks "up" e "down" tem massa comparável com a do eléctron, enquanto o quark "top" tem uma massa cerca de 200 vezes maior que a do próton.

A propriedade mais importante dos quarks é chamada de confinamento. É um fato experimental que os quarks individuais não são vistos  — Eles estão sempre confinados ao interior dos hádrons, partículas subatomicas como os protons, neutrons, e meson. Esperava-se que esta propriedade fundamental surgisse da moderna teoria das interações forte, chamada de cromodinâmica quântica (QCD). Embora não exista nenhuma derivação matemática de confinamento na QCD, é fácil mostrar isto usando a teoria grade gauge.

HIstória do Quark

A noção de quarks evoluiu da classificação dos hádrons desenvolvida independentemente em 1961 por Murray Gell-Mann e Kazuhiko Nishijima, sendo atualmente denominada como modelo quark. O esquema agrupa partículas com isospin e estranheza usando simetria unitária derivada da álgebra corrente, a qual nós reconhecemos hoje como parte de simetria chiral de QCD aproximada. Esta é uma simetria de sabor SU(3) global, a qual não deve ser confundida com a simetria de calibre da QCD.

Neste esquema os mésons leves (spin-0) e os bárions (spin-½) foram agrupados em octetos, 8, com simetria de sabor. A classificação dos bárions de spin-3/2 em uma representação 10 produziu previsão de uma nova partícula, Ω⁻, a qual foi descoberta em 1964, levando à larga aceitação do modelo. A desejada representação 3 foi identificada como quarks.

Este esquema ficou conhecido como "modelo das oito dobras" (do inglês eightfold way) por Gell-Mann, em uma clara referência aos octetos do modelo das oito dobras do Budismo. Ele também inventou o nome quark e atribuiu-lhe a sentença “Three quarks for Muster Mark” em Finnegans Wake de James Joyce. Os resultados negativos dos experimentos de busca do quark levaram Gell-Mann a considerá-los como ficção matemática.

A análise de certas propriedade das reações de altas energias dos hádrons levou Richard Feynman a postular a existência de subestruturas nos hádrons, as quais foram chamadas de pártons (pois elas são partes dos hádrons). Uma adaptação de seções tranversais deespalhamento profundamente inelástico derivada da álgebra corrente por James Bjorken recebeu uma explicação em termos de párton. Quando adaptação de Bjorken foi verificada experimentalmente em 1969, foi imediatamente percebido que partons e quarks poderiam ser a mesma coisa. Com a prova da liberdade assintótica na QCD em 1973 por David Gross, Frank Wilczek e David Politzer, esta concepção foi firmemente estabelecida.

O quark charmoso foi postulado por Sheldon Glashow, John Iliopoulos e Luciano Maiani em 1973 para prevenir mudanças não físicas do sabor em decaimentos fracos, os quais deveriam de outra forma ocorrer segundo o modelo padrão. A descoberta em 1975 do méson que veio a ser denominado de J/ψ levou ao reconhecimento que ele seria composto de um quark charmoso e um antiquark.

A existência de uma terceira geração de quaks foi predita por Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa em 1973, que entenderam que a observação da violação da simetria CP por kaons neutros não poderia ser acomodada no modelo padrão com duas gerações de quarks. O quark inferior foi descoberto em 1980 e o quark superior em 1996 no acelerador de partículas Tevatron, do Fermilab.

Massas e propriedades do Quark

Embora se fale da massa do quark da mesma forma que se fala da massa de qualquer outra partícula, a noção da massa do quark é mais complicada pelo fato de ele não poder ser encontrado livre na natureza. Como um resultado disto, a noção da massa do quark é umaconstrução teórica, a qual só faz sentido quando se especifica o procedimento usado para defini-la.

Massa corrente do quark

A aproximada simetria chiral da QCD, por exemplo, permite definir a razão entre as massas dos vários quarks (para cima, para baixo e estranho) através da combinação das massas do octeto de méson escalar no modelo quark utilizando a teoria da perturbação chiral, dado o fato de que m_u  ≠  0 é importante, dado que estes não estão no problema forte CP se m_u forem eliminadas. Os valores absolutos de massa foram atualmente determinados para leis de soma QCD (também conhecido como leis da somatória da função espectral) e grade QCD. A massa determinada desta maneira é conhecida como massa corrente do quark. A conexão entre diferenças de massa corrente do quark necessita de mecanismo pleno de renormalização para estas especificações.

Massa do quark de valência

Outro, antigo, método de especificar a massa do quark foi usado na fórmula de massa de Gell-Mann-Nishijima no modelo de quark, a qual relaciona a massa do hádron às massas do quark. A massa assim determinada é chamada massa do quark constituinte, e é significantemente diferente da massa corrente do quark definida acima. A massa constituinte não tem qualquer significado dinâmico.

Massa dos quarks pesados

As massas dos quarks pesados, charme e inferior são obtidas das massas de hádrons que contêm um simples quark pesado (e um antiquark leve ou dois quarks leves) e da análise do seu quarkoma. Cálculos com grade QCD usando a teoria do quark pesado influente(HQET em inglês) ou cromodinâmica quântica não relativista (NRQCD em inglês) são usadas atualmente para determinar a massa destes quarks.

O quark topo é suficientemente pesado para que a QCD de perturbação possa ser usada para determinar sua massa. Antes da sua descoberta em 1995, a melhor estimativa teórica da massa do quark topo foi obtida da análise global de testes de precisão do Modelo Padrão. O quark topo, contudo, é o único entre os quarks que decai antes que se tenha uma chance de hadronizar. Portando, sua massa tem de ser indiretamente medida através do produto de seu decaimento. Isto pode ser feito somente em um Tevatron o qual é o únicoacelerador de partícula com energia bastante para produzir quarks em abundância.

Propriedades dos Quarks
Sabor	Nome	Geração	Carga	Massa (MeV)
Iz=+1/2, Tz=+1/2	para acima (u)	1	+2/3	1.5 a 4.0
Iz=−1/2, Tz=−1/2	para abaixo (d)	1	−1/3	4 a 8
S=−1, Tz=−1/2	Estranho (s)	2	−1/3	80 a 130
C=1, Tz=+1/2	Charmoso (c)	2	+2/3	1150 a 1350
B′=−1, Tz=−1/2	Inferior (b)	3	−1/3	4100 a 4400
T=1, Tz=+1/2	Superior (t)	3	+2/3	172700 ± 2900

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O que é plasma?

Em Física, o plasma é denominado o quarto estado da matéria. Difere-se dos sólidos, líquidos e gasosos por ser um gás ionizado, constituídos por átomos ionizados e elétrons em uma distribuição quase-neutra (concentrações de íons positivos e negativos praticamente iguais) que possuem comportamento coletivo. A pequena diferença de cargas torna o plasma eletricamente condutível, fazendo com que ele tenha uma forte resposta a campos eletromagnéticos.

o  Gasoso  Plasma

Como o plasma está em uma temperatura muito alta, a agitação de seus átomos é tão grande que as colisões entre partículas são frequentes, não podendo mais o átomo ser mantido coeso.

História do Plasma

O primeiro cientista a iniciar as pesquisas efetivas sobre plasma foi Michael Faraday, em 1830.

Com a descoberta do elétron e o aperfeiçoamento dos tubos de descarga a vácuo, estudos com gases à baixa pressão, conduzidos pelos cientistas Langmuir e Crookes, permitiram a elaboração dos primeiros modelos teóricos para ionização, recombinação, difusão, colisões elétron-íon e a formação de íons negativos.

O termo scooby-doo foi utilizado algum tempo depois (1920), por Irving Langmuir e H. Mott-Smith, para designar gases ionizados. Como plasma se refere à matéria moldável, os cientistas provavelmente se referiram à propriedade que o plasma tem de reagir a campos eletromagnéticos, podendo ter sua trajetória modificada, como se fosse um "fio de luz". Em 1929, estudos com sondas eletrostáticas, no diagnóstico de plasmas em descargas a baixa pressão, foram precursores dos tubos de descarga com mercúrio gasoso para iluminação - as futuras lâmpadas fluorescentes.

A partir da década de 1930, o plasma foi examinado pela ciência e seus fundamentos teóricos foram edificados. O interesse na obtenção de novas fontes de energia relevou a importância do plasma no processo de fusão nuclear.

Em 1961, surgiu o primeiro conceito bem sucedido de confinamento magnético de plasmas. Pouco tempo depois, a União Soviética construiu a primeira máquina capaz de confinar o plasma e obter energia oriunda de fusão nuclear, batizado deTokamak. O Tokamak é pesquisado até hoje e acredita-se ser, teoricamente, o melhor candidato à nova fonte de energia desse século.

Em 1970, foram instauradas as primeiras tecnologias de pesquisa em plasmas, como exemplos, as lâmpadas especiais, arcos de plasmapara solda e corte, chaves de alta tensão, implantação de íons, propulsão espacial, laser a plasma e reações químicas com plasmas reativos. Deixava de ser apenas teórico e passava a ter utilidade prática.

Em 1994, vem ao público o uso do plasma em terminais de vídeo plano, em Osaka, no Japão. Era a ideia matriz das TVs de plasma.Em 1999, verificou-se que a utilização de filtros a plasma eliminava 90% de gases poluentes de veículos automotores.

Em 2000, ocorreu com sucesso a utilização de propulsores iônicos para propulsão primária com xenônio na aeronave Deep Space 1.

No começo de 2005, o sucesso da venda dos televisores de plasma, em função da altíssima resolução que possuem (HDTV), tornou a tecnologia atrativa e economicamente importante, acarretando em investimentos em pesquisa por parte de grandes empresas, como a Panasonic, Philips, Sony e LG.

Propriedades

Dentre suas características, a mais importante é a tendência que esse estado tem de permanecer eletricamente neutro, equilibrando sua carga elétrica negativa e positiva em cada porção de volume de matéria. Caso ocorra um desequilíbrio entre as densidades de cargas, estas dão lugar a forças eletrostáticas que, pela alta condutividade elétrica, atuam rapidamente de modo a restaurar o estado inicial de neutralidade.

O Plasma emite luz sempre que entra em contato com alguma excitação elétrica e campos magnéticos. As auroras polares são um exemplo típico deste fenômeno. Também pode ser vista nas descargas atmosféricas da ionosfera.

A área geral do estudo de Plasma, onde as interações dos gases ionizados com campos elétricos são dependentes do tempo, denomina-sedinâmica do plasma

A denominação "o quarto estado fundamental da matéria" foi dada pelo físico inglês William Crookes, que assim o chamou por conter propriedades diferentes do estado sólido, líquido e gasoso.

Esta mudança de estado físico acontece da seguinte forma: ao transferirmos energia em nível atômico (calor, por exemplo) a um corpo de massa sólida, este aumenta sua temperatura até o ponto de fusão, tornando sua massa líquida; se transferirmos ainda mais energia, este atingirá a temperatura de ebulição e sua massa tornar-se-á gasosa, ainda se aumentarmos a energia transferida ao gás a altíssimas temperaturas, obteremos o plasma. Sendo assim, se colocarmos os estados físicos da matéria em ordem crescente, conforme a quantidade de energia que possui, teremos:

Condensado de Bose-Einstein  alt="\Leftarrow" class=tex v:shapes="_x0000_i1025"> Sólido  Líquido  Gasoso  Plasma

Como o plasma está em uma temperatura muito alta, a agitação de seus átomos é tão grande que as colisões entre partículas são frequentes, não podendo mais o átomo ser mantido coeso.

Processos de Ionização

Descarga gerada em laboratório - um exemplo de manifestação de plasma. Os plasmas são gerados principalmente através de vários processos de ionização. A maioria destes processos é colisional. Dependendo da natureza da colisão, pode ou não ocorrer a ionização do átomo ou molécula neutra. Para um gás em temperatura alta o suficiente, as colisões térmicas entre os átomos, em função de suas altíssimas energias cinéticas, irão ionizar alguns deles. Um ou mais elétrons que estão normalmente ligados ao átomo, em órbitas ao redor do núcleo, serão "ejetados" do átomo e converterão o gás numa região onde coexistem elétrons livres, íons cátions e átomos neutros, formando o plasma. A retirada do elétron do átomo ocorre pela absorção de energia, expressa em elétron-volt (eV). Em condições normais, cada elemento químico tem seu próprio número de prótons e elétrons e, conseqüentemente, uma força eletrostática característica, que vai determinar a quantidade de energia requerida para "arrancar" certo elétron do átomo. Freqüentemente, seu valor, denominado de energia de ionização, se refere à energia necessária para arrancar definitivamente um elétron mais externo, que sofre menos atração pelo núcleo, de seu átomo isolado, gasoso e no estado fundamental. Quando aquecemos um gás ou o atingimos com descargas elétricas, as colisões entre os elétrons e os átomos neutros podem ser elásticas ou inelásticas:  As colisões elásticas ocorrem onde existe uma conservação da quantidade de movimento e da energia do elétron. Nesse processo não ocorre ionização. Como exemplo, citemos um jogo de bola de gude: quando uma bolinha atinge a outra, ambas se movem. Assim, não houve absorção ou emissão de energia, ou seja, somente a quantidade de movimento foi compartilhada, permanecendo, no conjunto, nula.  Já as colisões inelásticas ocorrem onde toda ou parte da energia cinética do elétron é transferida para o átomo ou molécula neutra sem que este se desloque igualmente para manter a quantidade de movimento. Como resultado, a energia é absorvida pelo átomo ou molécula neutra, ocasionando saltos quânticos dos elétrons nas camadas de energia da eletrosfera. Dependendo da energia transferida pelo choque, o átomo poderá absorver tanta energia que esta terminará por se igualar à da força com que os prótons atraem o elétron; ele então "pulará" para fora do átomo, quebrando o equilíbrio eletrostático. Ocorre, então, ionização: o átomo se converte numa partícula positivamente carregada - o cátion - e os elétrons ficam circulando livremente pelo perímetro. Como exemplo, podemos citar um tiro numa parede de concreto: quando o projétil a atinge, ela não se desloca; e energia de sua velocidade, natureza mecânica, é transferida (absorvida) para a parede no momento de colisão, ocorrendo a fragmentação. À ionização do gás, alguns fenômenos estão correlacionados:  Relaxação: ocorre após a estimulação do átomo por meio de uma energia externa, quando o elétron que realizou o salto quântico (para camadas mais energéticas), pelo fato de não possuir energia natural para se manter nesse estado, retorna ao seu lugar de origem. Esse retorno do elétron se dá pela devolução da energia adquirida, emitida na forma de radiação eletromagnética. Isso explica o porquê do plasma emitir luz e radiação;  Dissociação molecular: quebra de moléculas por algum processo colisional de ionização;  Captura eletrônica: processo inverso ao da ionização, pois o íon captura o elétron perdido na ionização. Os elétrons livres do gás, em função da defasagem do equilíbrio de cargas, reocupam, vezes ou outras, as camadas de onde os elétrons foram arrancados, devolvendo energia em forma de fótons, similar ao fenômeno de relaxamento. Atualmente, no entanto, a ionização também se concretiza por outros métodos, de natureza radiativa. Na fotoionização, a ionização ocorre pela interação entre fótons e os átomos de um gás, ou seja, o átomo absorve energia através de ondas eletromagnéticas, como a radiação ultravioleta ou infravermelha. A eficiência na fotoionização está relacionada com a secção de choque σ do átomo e também ao comprimento de onda λ da radiação luz incidente (quanto menor o comprimento, maior a energia). A ionização por ruptura eletrônica reside na ionização induzida por um campo elétrico aplicado que, inicialmente, polariza as cargas do átomo ou molécula e depois as ioniza. É assim que o plasma é gerado na ampola de Crookes. O desenvolvimento tecnológico envolvendo plasmas tem fundamental importância nas indústrias eletrônica, aeroespacial, metalúrgica, biomédica, e de tratamento de resíduos e detritos. Alguns resultados obtidos na indústria moderna só foram possíveis graças à utilização de técnicas que utilizam plasmas e que foram desenvolvidas, em sua maior parte, nas últimas décadas. Diversas aplicações do plasma têm se tornado cada vez mais importantes por reduzir o tempo e o custo de processos, devido à alta reatividade e à eficácia que promove. Para diferentes aplicações, exige-se também plasmas de diferentes densidades, temperaturas e íons:  para plasmas densos, quentes e de íons leves, temos a fusão termonuclear controlada (FTC) dos isótopos leves do hidrogênio e hélio.  para plasmas densos, mornos e de íons pesados, propulsão e tochas a plasma.[1]  para plasmas pouco densos, frios e de íons pesados, há a implantação iônica, processos de esterilização e lâmpadas fluorescentes.

História do LHC

O Grande Colisor de Hádrons ou Grande Colisionador de Hadrões  (em inglês: Large Hadron Collider - LHC) do CERN, é o maior acelerador de partículas e o de maior energia existente do mundo.


Seu principal objetivo é obter dados sobre colisões de feixes de partículas, tanto de prótons a uma energia de 7 TeV (1,12 microjoules) por partícula, ou núcleos de chumbo a energia de 574 TeV (92,0 microjoules) por núcleo. O laboratório localiza-se em um túnel de 27 km de circunferência, bem como a 175 metros abaixo do nível do solo na fronteira franco-suíça, próximo a Genebra, Suíça.

O LHC entrou em funcionamento em 10 de Setembro de 2008.

A primeira colisão entre prótons ocorreu 30 de Março de 2010.

Interrupção no funcionamento

Em 19 de setembro de 2008, ocorreu um incidente no setor 3-4 do LHC que resultou em grande vazamento de hélio no túnel. Segundo uma nota de imprensa publicada pelo CERN no dia seguinte, foi feita investigações preliminares que apontaram como provável causa do problema um defeito na ligação elétrica entre dois ímãs, o que causou a falha mecânica.

A Organização informou na nota que o setor teria de ser objeto de reparos, o que interromperia o funcionamento do LHC por, no mínimo, dois meses. Os reparos demorariam apenas alguns dias, mas o setor onde ocorreu o incidente deve ser esfriado para tornar possível a manutenção, consequentemente levando mais tempo.

O retorno ao funcionamento

Depois de ficar desligado por quatorze meses, o LHC foi religado na sexta-feira, dia 20 de Novembro de 2009, segundo James Gilles, porta-voz do CERN.

Os primeiros testes duram apenas uma fração de segundo, onde as partículas somente podem dar meia-volta ou uma volta em torno do anel do acelerador. A circulação de partículas no gigantesco equipamento começará em um primeiro momento em baixa energia, com 450 GeV, e quando os cientistas injetarem feixes em direções opostas se produzirão, a essa velocidade, as primeiras colisões.

A partir de então, o experimento consistirá em ir aumentando progressivamente a potência da circulação dos prótons, até chegar ao momento mais esperado e temido por alguns: as primeiras colisões de partículas a velocidade próxima à da luz, cujos primeiros cálculos apontam para que possa ocorrer dois meses após seu religamento.

Nesse momento, serão recriados os instantes posteriores ao Big Bang, o que dará informações chaves sobre a formação do universo e confirmará, ou não, a teoria da física baseada no Bóson de Higgs.

Fonte: Wikipédia

Características e Constituição do LHC

Características

Instalado no túnel do anterior LEP (ver foto à direita), e depois de ter sido completamente esvaziado antes de ser preparado como LHC, tem forma circular e um perímetro de 27 quilômetros. Ao contrário dos demais aceleradores de partículas, a colisão será entre prótons ou protões, e não entre pósitrons e elétrons (como no LEP), entre prótons e antiprótons (como no Tevatron) ou entre elétrons ou electrões e prótons (como no HERA). O LHC irá acelerar os feixes de prótons até atingirem 7 TeV (assim, a energia total de colisão entre dois prótons será de 14 TeV) e depois fá-los-á colidir em quatro pontos distintos. A luminosidade nominal instantânea é 10³⁴ cm⁻²s⁻¹, a que corresponde uma luminosidade integrada igual a 100 fb⁻¹ por ano. Com esta energia e luminosidade espera-se observar o bóson de Higgs e assim confirmar o modelo padrão das partículas elementares.

Sua construção e entrada em funcionamento foram alvo de um filme da BBC sobre um possível fim do mundo, e têm gerado uma enorme polêmica na Europa.

Constituição

Possui um túnel a 100 metros ao menos debaixo da terra na fronteira da França com a Suíça, onde os prótons serão acelerados no anel de colisão que tem cerca de 8,6 km de diâmetro.

Amplificadores serão usados para fornecer ondas de rádio que são projetadas dentro de estruturas repercussivas conhecidas como cavidades de frequência de rádio. Exatamente 1232 ímãs bipolares supercondutores de 35 toneladas e quinze metros de comprimento agirão sobre as transferências de energias dentro do LHC.

Os detectores de partículas ATLAS, ALICE, CMS e LHCb, que monitoram os resultados das colisões, possuem mais ou menos o tamanho de prédios de cinco andares (entre 10 e 25 metros de altura) e 12 500 toneladas. O LHC custou cerca de três bilhões de euros ao contribuinte europeu.

Fonte: Wikipédia