Qual a diferença entre Física Quântica e Química Quântica? #cienciaquimica #quantica #science

Química Quântica e Física Quântica são duas áreas da Ciência que trazem muita dúvida e um certo receio de discussão, pois são "coisas" muito complexas. E sim, isso é verdade, são "coisas" muito complexas, pois necessitam de uma matemática mais elaborada, todavia, as ideias que descrevem a Quântica são bastante elegantes e, em um certo grau, até mesmo simples. O complicado dessas ideias são as aplicações, uma vez que dependem dessa matemática mais profunda. 

Nos primórdios da Quântica, basicamente, se discutiu como poderia ser possível um elétron (carga negativa), não se chocar com o núcleo (carga positiva), uma vez que cargas opostas se atraem. Ou seja, deveria existir alguma coisa que poderia manter as partículas negativas em uma órbita, interagindo com o núcleo, mas distantes o suficiente para não se chocarem. Essa "coisa" são energias, as quais não são contínuas, mas sim discretas (possuem quantidades de energia específica). 

Tomando por base essa ideia, a física estuda as características das partículas subatômicas e como elas podem mediar as quatro forças fundamentais da natureza.

Sendo assim, a Física Quântica se mostra como uma grande área, a qual pode levar ao estudo de "coisas" muito específicas, como emaranhamento quântico, cromodinâmica, superposição de estados, dentre outras coisas. 

Por outro lado, a Química Quântica se mostra como uma subárea da Física Quântica, pois se utiliza de aspectos da física para estudar e compreender as energias discretas que existem na distribuição dos elétrons ao redor do núcleo, além das energias que existem em ligações químicas e formação de moléculas. 

Sendo assim, a diferença entre essas duas formas de interpretação da Quântica se dá pela fato da Física estudar aspectos relacionados com forças, leis e partículas fundamentais, enquanto que a Química visa entender as energias envolvidas nas reações e nas interações entre os átomos. 

_________________________

Links de Livros de Ciências

1. A Origem das Espécies (Darwin) - https://amzn.to/3VCDe1x

2. Pálido Ponto Azul (Sagan) - https://amzn.to/3FfsOzP

3. Cosmos (Sagan) - https://amzn.to/3FaoJww

4. O Mundo Assombrado pelos Demônios (Sagan) - https://amzn.to/3VDOmLz

5. Contato (Sagan) - https://amzn.to/3ONngzd

6. Uma Breve História do Tempo (Hawking) - https://amzn.to/3AT8LUL

7. O Universo numa Casca de Noz (Hawking) - https://amzn.to/3EHEfhX

8. Astrofísica para Apressados (Tyson) - https://amzn.to/3OHNTFM

9. Homo Deus. Uma breve história do amanhã (Harari) - https://amzn.to/3F7M55U

10. Sapiens. Uma breve história da humanidade (Harari) - https://amzn.to/3EOtY3g

11. Os Botões de Napoleão: As 17 Moléculas que Mudaram a História (Penny le Couteur) - https://amzn.to/3FjzBbz

12. O Sonho de Mendeleiev: A Verdadeira História da Química (Paul Strathern) - https://amzn.to/3XDiCIe

13. A Dança do Universo (Gleiser) - https://amzn.to/3UgfYFa

14. O Fim da Terra e do Céu (Gleiser) - https://amzn.to/3in0Uso

15. A Harmonia do Mundo (Gleiser) - https://amzn.to/3XESEEd

Visitei o SIRIUS, o acelerador de partículas BRASILEIRO! #sirius #cienciaquimica #science

Na cidade de Campinas existe o maior acelerador de partículas da América Latina, o SIRIUS, que é um acelerador de quarta geração, sendo uma estrutura imensa, a qual custou R$ 1,3 bilhões de reais. O SIRIUS se encontra dentro do CNPEM - Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais, que é um grande polo de pesquisas, o qual oferece cursos de graduação e pós-graduação, oportunidades de pesquisa e parcerias científicas. 

No SIRIUS é possível desenvolver estudos que vão desde a análise da energia de partículas (como o elétron), assim como o estudo da estrutura de moléculas imensas (proteínas e polímeros) e, dessa forma, contribuir para o avanço de novos materiais. Os novos materiais podem contribuir com o desenvolvimento de fontes de energia, fármacos, substâncias que causam menos impactos ambientais, dentre diversos usos para tecnologias. 

A ideia do acelerador de partículas é o de ter um conjunto de eletroímãs, que interferem com seus campos controlados no movimento, velocidade e trajetória de elétrons. No caso do SIRIUS, os elétrons são acelerados a uma velocidade altíssima (não chega na velocidade da luz, pois o elétron tem massa), entretanto, quando o mesmo passa por um campo criado por um dipolo eletromagnético, esse eletroímã se comporta como sendo uma espécie de freio, que diminui bruscamente a velocidade da partícula. Quando o elétron diminui bruscamente sua velocidade, há a liberação de energia, a qual ocorre na forma de um fóton. Essa luz é conhecida como luz sincrotron. 

Conforme é liberada a luz sincrotron, é possível usa-la para análise de materiais, sendo que, baseado na absorção dessa luz ou reflexão dela, obtém-se dados em relação a energia, como a excitação energética do material em análise.

Vale ressaltar que o SIRIUS é uma poderosa ferramenta e tecnologia projetada no Brasil, sendo extremamente avançada essa conquista. Similar ao SIRIUS, existe um acelerador na Suécia. Em outras palavras, um país que visa o desenvolvimento científico, tecnológico e, obviamente, o social, em algum momento de sua história, vai ter que construir um acelerador de partículas.  

_____________________________________________________________________

Links de Livros de Ciências

1. A Origem das Espécies (Darwin) - https://amzn.to/3VCDe1x

2. Pálido Ponto Azul (Sagan) - https://amzn.to/3FfsOzP

3. Cosmos (Sagan) - https://amzn.to/3FaoJww

4. O Mundo Assombrado pelos Demônios (Sagan) - https://amzn.to/3VDOmLz

5. Contato (Sagan) - https://amzn.to/3ONngzd

6. Uma Breve História do Tempo (Hawking) - https://amzn.to/3AT8LUL

7. O Universo numa Casca de Noz (Hawking) - https://amzn.to/3EHEfhX

8. Astrofísica para Apressados (Tyson) - https://amzn.to/3OHNTFM

9. Homo Deus. Uma breve história do amanhã (Harari) - https://amzn.to/3F7M55U

10. Sapiens. Uma breve história da humanidade (Harari) - https://amzn.to/3EOtY3g

11. Os Botões de Napoleão: As 17 Moléculas que Mudaram a História (Penny le Couteur) - https://amzn.to/3FjzBbz

12. O Sonho de Mendeleiev: A Verdadeira História da Química (Paul Strathern) - https://amzn.to/3XDiCIe

13. A Dança do Universo (Gleiser) - https://amzn.to/3UgfYFa

14. O Fim da Terra e do Céu (Gleiser) - https://amzn.to/3in0Uso

15. A Harmonia do Mundo (Gleiser) - https://amzn.to/3XESEEd

O Brasileiro INJUSTIÇADO 2 vezes pelo NOBEL de FÍSICA - Quem foi César Lattes?

No dia 11 de julho de 1924, nascia em Curitiba Cesare Mansueto Giulio Lattes. O pai de César Lattes se chamava Giuseppe Lattes e conheceu na Itália o físico ítalo-ucraniano Gleb Wataghin, e quando ele veio dar aulas na USP, foi quem orientou César Lattes. 

Gleb Wataghin é um importante nome na história da física brasileira, sendo um dos fundadores da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da Universidade de São Paulo. Ele tinha ficado responsável por criar os laboratórios científicos da universidade nascente. 

Lattes começou a estudar na USP e a trabalhar com Wataghin ainda muito jovem, graduando-se físico no ano de 1943 com 19 anos. 

Devido a grande proeminência do jovem Lattes na Física, em 1946 ele foi trabalhar com o professor Giuseppe Occhialini, no laboratório da Universidade de Bristol na Inglaterra, o qual era chefiado por Cecil Powell. Em pouco tempo, Lattes aprimorou a emulsão que Powell usava, adicionando Boro na mesma. Os testes de Lattes foram feitos no topo da cordilheira dos Andes na Bolívia, sendo que essa emulsão era distribuída em uma chapa de filme e exposta aos raios cósmicos. Com essa chapa ele conseguiu capturar o trajeto de partículas de massa intermediárias ao próton e ao elétron, ou seja, o méson pi. Lattes fez todo o trabalho experimental e teórico por trás da descoberta, sendo o primeiro autor do artigo publicado na Nature, o qual rendeu o prêmio Nobel a Cecil Powell, devido o desenvolvimento da técnica com o filme. Entretanto, nessa época os prêmios sempre eram oferecidos ao chefe da equipe, mudando isso no ano de 1960. 

No ano de 1948, Lattes foi trabalhar nos EUA, na universidade de Berkeley, ao lado de Eugene Gardner, e lá no acelerador cíclotron ele conseguiu detectar partículas artificiais de méson pi, devido o bombardeamento de átomos de carbono por raios alfa. O que poderia garantir mais um prêmio Nobel ao chefe do laboratório. Contudo, devido aos trabalhos com Berílio, durante o projeto da bomba nuclear, Eugen Gardner estava muito doente, e o comitê do Nobel, como não oferecia o prêmio a pessoas em estado terminal ou prêmio póstumo, mais uma vez o trabalho de Lattes foi boicotado. Entre os anos de 1949 a 1954 Lattes foi indicado mais 5 vezes ao Nobel, sendo que tinha o respeito de cientistas como Niels Bohr. 

Nos anos que se seguiram, Lattes se manteve ativo nos estudos de partículas cósmicas, sendo que trabalhou em Pisa, na Itália, como professor visitante em Chicago e, chegou a rejeitar um cargo para dar aula em Harvard. No Brasil, além de estudar na USP, ele foi professor e pesquisador na Universidade Federal do Rio de Janeiro e do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas. 

Fez parte da Academia Brasileira de Ciências e ajudou a fundar o Instituto de Física na Unicamp em 1963, onde trabalhou até 1986, quando recebeu o título de honoris causa e professor emérito. 

Lattes não foi só um dos grandes cientistas brasileiros, mas também, um dos grandes cientistas do mundo, o qual tem sua passagem pela ciência marcada pelo estudo de coisas tão abstratas quanto partículas subatômicas. Ele faleceu no dia 8 de março de 2005, com 80 anos, na cidade de Campinas, devido a uma parada cardíaca. 

Obviamente, após sua morte, seu legado continua a ser propagado no Brasil, sendo que a biblioteca central da UNICAMP recebe seu nome em homenagem, assim como a maior plataforma de currículos acadêmicos do Brasil foi batizada como “Plataforma Lattes”.

O que é o Campo de Higgs?

Quando falamos em campo de Higgs, imaginamos algo similar a um campo magnético, mas na realidade ele é mais simular a um tecido que envolve todo o universo, interagindo com as partículas bosônicas baseado em como estão aceleradas. O campo de Higgs, dessa forma, se demonstra como um possível indicativo de como pode surgir a matéria das partículas.

Para conseguirmos entender o que é o campo de Higgs, o qual tem grande influência sobre os Bósons, é necessário compreender o que é uma simetria. Entretanto, não se caracteriza como a simetria visual dos objetos, mas sim, uma simetria de sistemas físicos.

Na natureza é comum que sistemas físicos simétricos, evoluam a outros sistemas físicos simétricos de forma espontânea, sendo algo extremamente raro quando um sistema simétrico passa a ser assimétrico espontaneamente. A ideia de sistema simétrico é probabilística, ou seja, um sistema em que existem diversos estados quânticos possíveis para uma mesma energia, o qual chamamos de estado degenerado, o que traz simetria ao sistema. Todavia, quando o sistema se torna não-degenerado, ou seja, algum estado específico para a energia determinada, não se mostra possível, então ocorre a quebra de simetria. 

E é nessa relação que surge a ideia de mecanismo de Higgs, o qual adiciona um campo aplicado a todo o universo. 

Como sabemos, existem diversos campos que incidem sobre a matéria, por exemplo, existe o campo eletromagnético, que é descrito pela troca de fótons entre sistemas que o experimentam. Contudo existe um campo, em que partículas que se movem na velocidade da luz não o experimentam, como ocorre com os fótons. Logo esse campo não consegue exercer resistência a eles. Por outro lado, em partículas que se movem a uma velocidade inferior à da luz, esse campo exerce sua influência e confere o aspecto da massa a essas partículas. Em outras palavras, um bóson capaz de deformar o campo, adquire massa. 

Ou seja, seria como fornecer X de energia a dois projéteis, um deles pequeno, o qual cruzaria a superfície de uma rede, sem interação por estar muito rápido e conseguir passar pelos vãos da rede, enquanto o outro projétil, por ser maior, acaba se locomovendo lentamente, deformando a rede e não passando entre seus vãos.

Fisicamente, temos dois estados não-degenerados, uma vez que ocorre a quebra de simetria, já que para uma dada energia X um sistema é possível de ser detectado e outro não. Entretanto, esse processo espontâneo e sem simetria é algo raríssimo de ocorrer. Incrivelmente, em testes desenvolvidos no grande colisor de hádrons no ano de 2013, foi possível observar indícios da presença de uma Bóson que poderia ser o mediador desse campo, o qual ficou nomeado como o Bóson de Higgs, ou a partícula de Deus, pois seria a partícula que descreveria o que gera a massa.

Essa descoberta alçou o físico britânico, Peter Higgs, ao prêmio Nobel do ano de 2013.  

O que é um Méson Pi?

Um méson é uma partícula bosônica composta, formada por um quark e um antiquark, com cores diferentes. O termo méson vem do grego, mesos (μέσος), que significa meio, e recebeu esse nome pois a massa prevista para ele ficava entre a massa do elétron e a do próton. 

Inicialmente, na década de 1930, o físico japonês Hideki Yukawa, teorizou que deveria existir uma partícula com massa intermediária e que seria mediador da força forte. Logo, o méson deveria ser um bóson com uma massa aproximadamente de 105 MeV/C2. 

Incrivelmente foi descoberta uma partícula teorizada por Yukawa em 1936, que recebeu o nome de “meson mu”. O problema foi que ao testar essa partícula, ela se comportava muito mais como um elétron, pois não se encontrava no núcleo atômico, logo, não poderia ser uma partícula mediadora. 

Posteriormente, o múon foi caracterizado como um lépton carregado. Devido à segunda guerra, os estudos em torno dessas partículas foram bastante prejudicados e somente na segunda metade da década de 1940 que ocorreram novos avanços. Especificamente, algumas pesquisas estavam sendo desenvolvidas em regiões altas da Terra, pois havia a necessidade da interação de filmes fotográficos com raios cósmicos. Alguns experimentos haviam sido desenvolvidos no Himalaia pelos físicos indianos Debendra Bose e Bibha Chowdhuri. Eles observaram que no filme ficavam rastros ionizantes bastante diferentes das partículas alfa e dos prótons, sendo que a massa dessa partícula que marcava o filme era de 200 vezes a massa do elétron, ou seja, havia ali um indicativo da partícula teorizada por Yukawa. 

A descoberta propriamente dita dessa partícula se deu com testes desenvolvidos na Cordilheira dos Andes, pela equipe inglesa da Universidade de Bristol, chefiada pelo físico Cecil Powell. Na equipe dele havia o jovem César Lattes, um físico experimental brasileiro. Lattes tinha se formado em física e matemática na USP, e foi convidado em 1946 a trabalhar com Giuseppe Occhialini no laboratório chefiado por Powell. Chegando lá, Lattes aprimorou a emulsão nuclear utilizada na pesquisa de Powell, adicionando mais Boro, auxiliando a detecção de partículas carregadas, em especial o méson pi, esse teste foi desenvolvido na cordilheira do Andes, na Bolívia. Estava ali descoberta uma importante partícula, e tudo isso possível unicamente pela melhoria de Lattes com a emulsão. A descoberta efetiva ocorreu no ano de 1947, sendo que Occhialini e Lattes determinaram a sua massa em torno de 139 MeV/c2. 

Hoje sabemos que o existem três tipos de mésons pi, no caso o positivo, formado por um quark U e um anti-D, o negativo, formado por um quark D e um anti-U e o neutro formado por quark e antiquarks iguais. Os mésons são partículas que ajudam na interação forte, ou seja, uma espécie de força residual da força forte nuclear, mas não são caracterizados como sendo glúons. O méson pi neutro é formado por um quark de dentro de um bárion (próton ou nêutron) e um antiquark, essas partículas se deslocam de um próton para um nêutron ou vice-versa. 

Em resumo, os mésons são partículas que transportam a força forte, eles ligam prótons e nêutrons propriamente dito, enquanto os glúons, são os bósons que mantém os três quarks unidos para que seja possível a formação dos prótons e dos nêutrons

Quer conhecer mais sobre as partículas subatômicas?

Uma das coisas mais complexas em ciências é conseguir fazer com que as pessoas compreendam que o universo submiscroscópico não se comporta comporta como o universo macroscópico, em outras palavras, esse universo não se aplica a física clássica ou, a chamada Física Newtoniana. 

Durante os últimos meses eu venho desenvolvendo uma série de vídeos para desmistificar, principalmente a Quântica, por isso, deixo aqui uma playlist de vídeos sobre o tema, incluído desde o que é quântica, passando pelas partículas subatômicas e, obviamente, como os átomos são constituídos e se comportam. 

Para evitar a falta de conhecimento científico, de sua parte e, daqueles que te cercam, abaixo deixo uma lista de livros científicos que podem ser alternativas excelentes de leitura e presentes, que auxiliam com a educação e popularização científica: 

1. A Origem das Espécies (Darwin) - https://amzn.to/3VCDe1x

2. Pálido Ponto Azul (Sagan) - https://amzn.to/3FfsOzP

3. Cosmos (Sagan) - https://amzn.to/3FaoJww

4. O Mundo Assombrado pelos Demônios (Sagan) - https://amzn.to/3VDOmLz

5. Contato (Sagan) - https://amzn.to/3ONngzd

6. Uma Breve História do Tempo (Hawking) - https://amzn.to/3AT8LUL

7. O Universo numa Casca de Noz (Hawking) - https://amzn.to/3EHEfhX

8. Astrofísica para Apressados (Tyson) - https://amzn.to/3OHNTFM

9. Homo Deus. Uma breve história do amanhã (Harari) - https://amzn.to/3F7M55U

10. Sapiens. Uma breve história da humanidade (Harari) - https://amzn.to/3EOtY3g

11. Os Botões de Napoleão: As 17 Moléculas que Mudaram a História (Penny le Couteur) - https://amzn.to/3FjzBbz

12. O Sonho de Mendeleiev: A Verdadeira História da Química (Paul Strathern) - https://amzn.to/3XDiCIe

13. A Dança do Universo (Gleiser) - https://amzn.to/3UgfYFa

14. O Fim da Terra e do Céu (Gleiser) - https://amzn.to/3in0Uso

15. A Harmonia do Mundo (Gleiser) - https://amzn.to/3XESEEd

Como é um concurso para docente do nível superior?

Um concurso público para o magistério superior é extremamente desgastante em diversos aspectos, sejam eles físicos, cognitivos, emocionais, ou até mesmo, financeiros. A grande maioria desses concursos são muito caros e, o candidato precisa se deslocar pelo país para poder participar, o que fomenta uma necessidade de montar uma reserva financeira, tanto para a inscrição, para a viagem, para alimentação e hospedagem, assim como, para a impressão de documentos. Em outras palavras, é extremamente importante, ao fim do doutorado iniciar uma reserva para essas provas. Em geral, cada prova dá um gasto de uns R$ 2000,00 reais, caso o candidato tenha que se locomover entre estados próximos. Logo, para poder prestar um bom número de concursos no ano é importante ter uma boa quantia de dinheiro guardada.

Esses concursos costumam serem divididos em fases, ou seja, você precisa demonstrar qualidades de escrita, didática, expressão falada, capacidade de elaborar um plano de aula, organização, conhecimento teórico da sua área, além de ter um conjunto de produções relevantes.

_____________________________________________________________________

Links de Livros de Ciências

1. A Origem das Espécies (Darwin) - https://amzn.to/3VCDe1x

2. Pálido Ponto Azul (Sagan) - https://amzn.to/3FfsOzP

3. Cosmos (Sagan) - https://amzn.to/3FaoJww

4. O Mundo Assombrado pelos Demônios (Sagan) - https://amzn.to/3VDOmLz

5. Contato (Sagan) - https://amzn.to/3ONngzd

6. Uma Breve História do Tempo (Hawking) - https://amzn.to/3AT8LUL

7. O Universo numa Casca de Noz (Hawking) - https://amzn.to/3EHEfhX

8. Astrofísica para Apressados (Tyson) - https://amzn.to/3OHNTFM

9. Homo Deus. Uma breve história do amanhã (Harari) - https://amzn.to/3F7M55U

10. Sapiens. Uma breve história da humanidade (Harari) - https://amzn.to/3EOtY3g

11. Os Botões de Napoleão: As 17 Moléculas que Mudaram a História (Penny le Couteur) - https://amzn.to/3FjzBbz

12. O Sonho de Mendeleiev: A Verdadeira História da Química (Paul Strathern) - https://amzn.to/3XDiCIe

13. A Dança do Universo (Gleiser) - https://amzn.to/3UgfYFa

14. O Fim da Terra e do Céu (Gleiser) - https://amzn.to/3in0Uso

15. A Harmonia do Mundo (Gleiser) - https://amzn.to/3XESEEd