FÍSICA QUÂNTICA

A SpaceX vem hoje trazer um debate sobre um tema que é muito ramificado, e ótimo, para gerar debates científicos, então com este tema escolhido tentaremos trazer o conhecimento a vocês.


Apesar de não existir matéria alguma no vácuo, a Física Quântica leva em consideração o fato de que essas regiões contém uma quantidade mínima de energia, além de campos eletromagnéticos e gravitacionais. Portanto, o vácuo não pode ser considerado como totalmente vazio.


⚛ Mecânica Quântica🔬 A Mecânica Quântica (Física Quântica) é a teoria Física que obtém sucesso no estudo dos sistemas físicos cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica, tais como moléculas, átomos, elétrons, prótons e de outras partículas subatômicas, muito embora também possa descrever fenômenos macroscópicos em diversos casos. A Mecânica Quântica é um ramo fundamental da Física com vasta aplicação. A teoria quântica fornece descrições precisas para muitos fenômenos previamente inexplicados tais como a radiação de corpo negro e as órbitas estáveis do elétron. Apesar de na maioria dos casos a Mecânica Quântica ser relevante para descrever sistemas microscópicos, os seus efeitos específicos não são somente perceptíveis em tal escala. Por exemplo, a explicação de fenômenos macroscópicos como a super fluidez e a supercondutividade só é possível se considerarmos que o comportamento microscópico da matéria é quântico. A quantidade característica da teoria, que determina quando ela é necessária para a descrição de um fenômeno, é a chamada constante de Planck, que tem dimensão de momento angular ou, equivalentemente, de ação. A Mecânica Quântica recebe esse nome por prever um fenômeno bastante conhecido dos físicos: a quantização. No caso dos estados ligados (por exemplo, um elétron orbitando em torno de um núcleo positivo) a Mecânica Quântica prevê que a energia (do elétron) deve ser quantizada. Este fenômeno é completamente alheio ao que prevê a teoria clássica.

A mecânica quântica teve suas bases estabelecidas em 1838, Michael Faraday que descobriu os raios catódico, Gustavo Kirchhoff 1859 enunciou o problema da radiação do corpo negro; 1877 Ludwig Boltzmann pontuou que os estados de energia poderiam ser discretos e 1900 Max Planck formulou a hipótese que toda energia é irradiada e absolvida na forma de elementos discretos chamados quanta (E= hv = hw)









Energia Conceito : Capacidade que um corpo, uma substância ou um sistema físico têm de realizar trabalho [símb.: E ].

Energia refere-se a uma das duas grandezas físicas necessárias ao relacionamento mútuo de dois sistemas. A segunda grandeza é o momento. Os respectivos sistemas físicos em interação, trocam energia e momento, mas o fazem de forma que ambas as grandezas sempre obedeçam à respectiva lei de conservação. Uma das formas de energia mais comumente falada é a ...

  Energia Potencial Gravitacional
🌟É a energia que corresponde ao trabalho que a força Peso realiza. 🏜É obtido quando consideramos o deslocamento de um corpo na vertical, tendo como origem o nível de referência (solo, chão de uma sala, ...). ...Enquanto o corpo cai vai ficando mais rápido, ou seja, ganha Energia Cinética, e como a altura diminui, perde Energia Potencial Gravitacional.

... Mas a energia da qual nosso tema se refere, é uma forma de energia mais enigmática, não presente na nossa realidade observável, porém imprescindível.


A Energia do Vácuo ou  Energia do vazio.

É uma energia de fundo existente no espaço, inclusive na ausência de todo tipo de matéria. A energia do vácuo é puramente quântica, e é responsável por efeitos físicos observáveis até, como o [Efeito Casimir]. Assim mesmo a energia do vácuo permite a evaporação de um buraco negro, por exemplo, através da radiação Hawking. A energia do vácuo teria também grandes consequências cosmológicas, com relação ao período inicial de expansão do Universo, a Era Inflacionária e a aparente aceleração atual da expansão do Universo. Alguns astrofísicos pensam que a energia do vácuo poderia ser responsável pela  energia escura, que desempenharia um papel similar ao de uma força da gravidade repulsiva, contribuindo com a expansão do Cosmos.




Conhecem esse grande mostrão da foto ?

É o LHC.

Vamos falar um pouco sobre ele.

🌀 Colisão de partículas💥 🔹Segundo a Teoria das Colisões, afirma-se que para ocorrer uma reação, a colisão entre as partículas das substâncias reagentes, deve acontecer através de uma orientação adequada, e com uma energia maior que a energia mínima necessária para a ocorrência da reação. Esta energia mínima que tem que ser fornecida  aos reagentes é denominada Energia de Ativação (Ea). Se não é atingida, simplesmente não ocorre a reação. Ao colocarmos duas substâncias em contato, suas partículas começam a colidir umas com as outras. Mas nem todas as colisões são eficazes, isto é, nem todas dão origem a novos produtos. No entanto, as colisões que rompem as ligações formadas e formam novas ligações, são denominadas colisões eficazes ou efetivas. Como a natureza cria a massa dos quarks é um dos assuntos de maior interesse dos físicos que trabalham, por exemplo, no LHC, o Grande Colisor de Hádrons. O LHC colide partículas subatômicas, e tem como busca, experimentalmente, a existência do chamado Campo de Higgs, que seria aonde a matéria surge, com seu quanta, que seria o Bóson de Higgs, que explica a massa dos quarks individuais, dos léptons e respectivas partículas. Ocorre que o campo de Higgs também cria a massa a partir das flutuações do vácuo quântico. 🔹Como a massa dos glúons e quarks-antiquarks tem sua origem na flutuação do vácuo quântico, se o LHC confirmar, efetivamente, a existência do campo de Higgs, chegaremos a conclusão de que toda a matéria do universo é virtual, originando-se de meras flutuações de energia. O CERN, encontrou “sinais claros de uma nova partícula, ao nível 5 sigma, com massa ao redor de 126 GeV”. Tal partícula seria nosso bóson de Higgs 5 sigma significa 99,9999% de certeza, ou seja, trata-se de algo realmente relevante. “Isto é de fato uma nova partícula. Sabemos que deve ser um bóson, e este é o bóson mais pesado já encontrado”, diz o físico Joe Incandela, do CERN. 👨🏼‍🏫💬 ☑ A conclusão é de que eles descobriram um novo bóson na faixa de massa do bóson de Higgs, e que se comporta como ele, porém isso não significa que eles acharam a partícula. Devemos ser cautelosos. 💠 O LHC é o acelerador de partículas do CERN. Ele tem formato de anel, com circunferência de 27km, e fica abaixo do solo na fronteira entre a França e a Suíça. O LHC colide prótons a uma velocidade próxima a da luz para simular as condições do Big Bang. Assim, é possível encontrar partículas e verificar se a teoria do Modelo Padrão está certa. [...] Mas o bóson de Higgs é difícil de se observar. Acredita-se que ele só apareça em níveis de energia tão altos que só poderíamos gerá-lo usando o LHC. Além disso, o bóson de Higgs decai muito rápido – ou seja, se transforma em outras partículas – e não pode ser visto diretamente. Mas o modelo padrão prevê como o bóson de Higgs decai: se for encontrado o mesmo padrão, a teoria se confirma. Foi isso o que aconteceu: o CERN descobriu um bóson que se comporta como no modelo padrão.





A fórmula da equivalência
📑📚 Na física quântica, uma flutuação quântica, assunto do nosso tema, é a mudança temporária na quantidade de energia em um ponto no espaço, como explicado no princípio de incerteza, de Werner Heisenberg. A flutuação quântica de vácuo, ou flutuação de energia, acontece quando o estado fundamental de uma partícula  é atingido. Nenhuma partícula, pelos limites impostos pela Mecânica Quântica, pode ter energia igual a zero, pois assim ela teria uma velocidade  e posição definida que é zero. Mas cada partícula pode estar em seu estado de energia mínima, chamado de estado fundamental. Assim as partículas podem ter denominadas _flutuações quânticas de vácuo._Isso é rotineiramente observado em processos envolvendo  [colisões de partículas], essas partículas vem em forma de flutuações de energia e depois de se colidirem, transformam-se em partículas de matéria, de acordo com a formula de equivalência entre massa e energia de Albert Einstein. ... Você já deve ter visto a seguinte equação: E=mc2. Essa é a mais célebre equação científica do século XX, e foi desenvolvida por Albert Einstein. Ela estabelece a equivalência quantitativa da transformação de matéria em energia ou vice-versa. 📝Nela, E = energia, m = massa e c2 = velocidade da luz elevada ao quadrado. Sendo a velocidade da luz 300.000 Km/s ou, nas unidades do Sistema Internacional de Unidades, 300.000.000 m/s, a energia teoricamente obtenível da transformação completa de um único quilograma de massa é de astronômicos 9x1016Joules [1kg .(300.000.000 m/s)2] Para se ter ideia do significado desse número, segundo a equação de Einstein, a transformação completa de dez quilogramas de massa produziria uma quantidade de energia suficiente para evaporar toda a água da Baía de Guanabara. Transformação de matéria em energia à primeira vista, é uma sentença matemática que parece mais próxima dos misteriosos cálculos relativistas do grande cientista alemão, da física que aprendemos nas salas de aula. Na verdade, a parte relativista da equação se concentra no elemento "c", a velocidade da luz que, segundo a teoria da relatividade, é a única constante do universo. Ou seja, tempo, espaço, matéria e energia são relativos, mas a velocidade da luz no vácuo é sempre a mesma, independentemente do referencial adotado para medi-la. Entender o porquê de uma quantidade de matéria se converter em outra quantidade equivalente de energia em uma proporção direta da velocidade da luz, implica observar o aspecto de constante relativística dessa grandeza.



🔘 Átomo 🔬 Toda matéria visível é composta por sistemas de partículas chamados  átomos - do grego indivisível. Esses átomos possuem um núcleo de  prótons e  nêutrons , que por sua vez também são formados por outras duas partículas - os quarks quark Up e quark Down. Um quark up  possui  carga elétrica 2/3 e um quark down   carga -1/3. Como o próton é formado por dois quarks up e um quark down, se somarmos as cargas elétricas dos mesmos, isso resultará exatamente a sua carga elétrica: 2/3 + 2/3 - 1/3 = +1 - carga elétrica do próton. O mesmo ocorre com o nêutron, que é formado por um quark up e dois quarks down: 2/3 - 1/3 - 1/3 = 0 - portanto a carga elétrica do nêutron é nula. Esse núcleo é circundado por outras partículas que por sua vez são elementares e portanto não têm composição e nem podem ser divididas - os elétrons - que possuem carga elétrica igual a -1. ⚛🔍 Se o átomo fosse do tamanho do Estádio de Futebol do Maracanã, seu núcleo seria do tamanho de uma "bolinha de gude" e os seus elétrons seriam "partículas de poeira". Só que todo esse espaço restante não é totalmente vazio e sim ocupado por campos gravitacionais e eletromagnéticos, ou seja, por pequenas flutuações quânticas de energia de vácuo. Conforme "The Weight of the World Is Quantum Chromodynamics", as partículas que formam o núcleo do átomo (os quarks e os glúons que os mantêm unidos) existem devido às flutuações do vácuo quântico, ou seja, a matéria é virtual e formada pelas flutuações de energia do vácuo quântico.




... O Vácuo Quântico 💢
Podemos definir o vácuo quântico como sendo o
mais baixo estado de energia do universo, mas que mesmo assim é capaz de criar partículas, e sob determinadas condições, até mesmo matéria. Tanto que alguns cientistas acreditam que nosso universo se originou do vácuo quântico, que sob
uma determinada condição, criou as partículas primordiais, dando origem ao Big Bang.
"Várias vezes, o Hélio já fez, aqui, já propôs essa abstração, para que vocês possam entender. Se nós pusermos um microscópio aqui na testa dele (indica uma pessoa da plateia) e formos aprofundando veremos: células, moléculas, átomos, prótons, elétrons, quarks, Bóson de Higgs, ou supercorda e depois, um oceano primordial de energia pura, chamado de Vácuo Quântico.

🤔 Existe isso? Existe. O Efeito Casemir prova isso. Quando há duas placas e você tira toda e qualquer coisa entre elas, elas são atraídas - gravidade quântica. A força Van Der Waals faz com que a lagartixa fique grudada numa superfície de vidro, porque os pelos das patinhas dela estão tão próximos, dos átomos, do vidro, que o Efeito Casemir acontece – pura Mecânica Quântica, a patinha da lagartixa.
[...] Se pusermos um microscópio aqui, também chegaremos ao mesmo lugar. E a cadeira? E a parede? Pode-se fazer isso em qualquer superfície, em qualquer coisa que exista, e se chegará ao mesmo lugar, e só aprofundar.
Existe uma única onda de energia. Onda, a mesma coisa que o seu celular capta, que vem aí pelo ar. Se formos à Lua, e pusermos o microscópio lá, numa pedra, chegaremos ao mesmo lugar; se formos a Marte, chegaremos ao mesmo lugar. Se formos daqui a 90 bilhões de anos luz, chegaremos ao mesmo lugar._
[...] Se puser um microscópio, chegará lá; onde quer que se coloque o microscópio, em qualquer coisa que exista. Aparentemente está claro para os que estão aqui na palestra, porque para o resto da humanidade ainda não está claro.
👁‍🗨 A capacidade humana, no momento, só chega a olhar um elétron, por tunelamento quântico; que dizer, você só olha o mundo quântico se usar uma ferramenta quântica. Ele vai passando pela superfície e ultrapassa qualquer obstáculo que tenha para baixo, por isso chama-se tunelamento quântico, isto é, ele desaparece “daqui” e aparece “aqui”. Ele está no Universo local (mostra a palma de mão aberta e aponta primeiro na superfície superior da mão e depois aponta na superfície inferior) ele não aparece no não local e aparece de novo no local (mostra as costas de sua mão esquerda).
Então, vai-se até o elétron. Mas por todas as pesquisas e a matemática e os laboratórios, aquele supercolisor de Genebra, etc., etc. Já se sabe que a matéria, a massa, emerge deste Universo, vácuo primordial, oceano primordial, Vácuo
Quântico. O nome não importa. É pura energia. Não existe massa. Em termos de termologia dos físicos. Só existe energia.🔋
⚡
💥 ... E a bomba mostrou isso. Lembra a fórmula do Einstein? 💣
Tanto faz matéria quanto energia. Com aquela fórmula foi desenvolvida a bomba atômica. Quando se liberta um pouquinho da energia que tem dentro de um átomo. Senão nada desta parafernália funcionaria. Fisicamente, não existe este microscópio e será muito difícil ser construído pelas próprias limitações da Mecânica Quântica. Mas, isso não é impedimento algum. O Vácuo Quântico é uma onda pura. Pura onda.
❔❓ Quem é você? Do que você é feito?
[Plateia:] Pura onda.

Prof. Hélio Couto: Exato. De outra pura onda.
Então. Qual o problema de conhecer o que existe no nível mais profundo da realidade ?
A sua pergunta, sobre onde existe o microscópio, mostra a problemática. Nós precisamos do microscópio? Por isso que sempre é necessário voltar lá atrás. Tudo é uma dualidade onda/partícula. É por isso que, inevitavelmente, em toda aula, em toda palestra, ad infinitum, se tem que voltar na dupla fenda, que provou que partícula e onda são duas faces da mesma moeda. É tudo uma coisa só. Você trabalha partícula ou você trabalha com a onda. Você que escolhe – o observador. Se isso tivesse sido entendido, não haveria esta pergunta, porque já saberia que, para acessar o Vácuo Quântico, não precisa de máquina partícula alguma. Só a onda do seu pensamento, a sua própria onda já está em contato com ele."

Trecho do livro Akhenaton prof. Helio Couto.



Flutuação quântica de vácuo 🔭    A flutuação quântica de vácuo, ou flutuação de energia, acontece quando o estado fundamental de uma partícula é atingido.   Nenhuma partícula, pelos limites impostos pela Mecânica Quântica, pode ter energia igual a zero, pois assim ela teria uma velocidade e posição definida: zero. Mas cada partícula pode estar em seu estado de energia mínima, chamado de estado fundamental. Assim as partículas podem ser denominadas flutuações quânticas de vácuo. Isso é rotineiramente observado em processos envolvendo colisões de partículas, essas partículas vem em forma de flutuações de energia e depois de se colidirem, transformam-se em partículas de matéria, de acordo com a fórmula de equivalência entre massa e energia de Albert Einstein E=m.c².



🚀 Obs: 🚀   As flutuações quânticas podem ter sido muito importantes na origem da estrutura do universo: de acordo com o modelo de inflação as que existiam quando a inflação começou foram amplificadas e formaram a semente de toda estrutura observável atual. A energia de vácuo também pode ser responsável pela atual expansão acelerada do universo.   Vácuo quântico seria o espaço no qual aparentemente não existe nada para um observador qualquer, mas que contém uma quantidade mínima de energia, campos eletromagnéticos e gravitacionais principalmente e partículas virtuais(partículas de força) interagindo entre si. O vácuo quântico é o estado mais baixo de energia conhecido no universo.




PESQUISA FEITA E ELABORADA PELO SUBGRUPO DE DEBATES SPACE X
E A ELES DAMOS OS MAIS SINCEROS PARABÉNS.





ASTRONOMIA INFINITA, CONECTANDO VOCÊ AO UNIVERSO!

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