Optica

A óptica é um ramo da Física que estuda a luz ou, mais amplamente, a radiação electromagnética, visível ou não. A óptica explica os fenómenos de reflexão, refracção e difracção, a interação entre a luz e o meio, entre outras coisas.
Geralmente, a disciplina estuda fenômenos envolvendo a luz visível, infravermelha, e ultravioleta; entretanto, uma vez que a luz é uma onda electromagnética, fenómenos análogos acontecem com os raios X, microondas, ondas de rádio, e outras formas de radiação electromagnética. A óptica, nesse caso, pode se enquadrar como uma subdisciplina do electromagnetismo. Alguns fenômenos ópticos dependem da natureza da luz e, nesse caso, a óptica se relaciona com a mecânica quântica.
Segundo o modelo para a luz utilizada, distingue-se entre os seguintes ramos, por ordem crescente de precisão (cada ramo utiliza um modelo simplificado do empregado pela seguinte):
Óptica geométrica: Trata a luz como um conjunto de raios que cumprem o princípio de Fermat. Utiliza-se no estudo da transmissão da luz por meios homogêneos (lentes, espelhos), a reflexão e a refração.
Óptica ondulatória: Considera a luz como uma onda plana, tendo em conta sua freqüência e longitude de onda. Utiliza-se para o estudo da difração e interferência.
Óptica eletromagnética: Considera a luz como uma onda eletromagnética, explicando assim a reflexão e transmissão, e os fenômenos de polarização e anisotrópicos.
Óptica quântica ou óptica física: Estudo quântico da interação entre as ondas eletromagnéticas e a matéria, no que a dualidade onda-corpúsculo joga um papel crucial.

Outros significados
Óptica também é um ramo de atividade comercial. No Brasil, é obrigatório estar presente no estabelecimento um técnico em óptica (óptico) formado (nível técnico), bem como Alvará Sanitário Vigilância Sanitária do município para que a óptica funcione de acordo com a lei. Comercializa armações, lentes oftálmicas e adapta-se lentes de Contato para correções de ametropias ou com fins cosméticos.

Quântica

A Mecânica Quântica é o estudo dos sistemas físicos cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica, tais como moléculas, átomos, elétrons, prótons e de outras partículas subatômicas. A Mecânica Quântica é um ramo fundamental da física com vasta aplicação. A teoria quântica generaliza a mecânica clássica e fornece descrições exatas para muitos fenômenos previamente inexplicados tais como a radiação de corpo negro e as órbitas estáveis do elétron. Os efeitos específicos da mecânica quântica não são somente perceptíveis em escalas microscópicas. Por exemplo, a explicação de fenômenos macroscópicos como a superfluidez e a supercondutividade só é possível se considerarmos que o comportamento microscópico da matéria é quântico.
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.

Físico do MÊS!

Todo mês, postamos sobre os trabalhos e a vida de um grande Físico.

Max Karl Ernst Ludwig Planck foi o físico alemão considerado o pai da teoria quântica. Em 1899 descobriu uma nova constante fundamental, chamada em sua homenagem de Constante de Planck, e que é usada, por exemplo, para calcular a energia do fóton. Um ano depois descobriu a lei da radiação térmica, chamada Lei de Planck da Radiação. Esta foi a base da teoria quântica, que surgiu dez anos depois com a colaboração de Niels Bohr e outros contemporâneos.

Max Karl Ernst Ludwig Planck (Kiel, 23 de Abril de 1858 - Göttingen, 4 de Outubro de 1947) foi um físico alemão, considerado o pai da teoria quântica.
Depois de estudar em Munique, Planck obteve seu doutorado em 1879 na capital Berlim. Voltou para Munique em 1880 a fim de lecionar na universidade local, seguindo para sua cidade natal Kiel em 1885. Ali casou-se com Marie Merck em 1886. Em 1889, Planck seguiu para a Universidade de Berlim e após dois anos foi nomeado professor de Física Teórica, substituindo Gustav Kirchhoff.
Em 1899, descobriu uma nova constante fundamental, chamada posteriormente em sua homenagem Constante de Planck, e que é usada, por exemplo, para calcular a energia do fóton. Um ano depois, descobriu a lei da radiação térmica, chamada Lei de Planck da Radiação. Essa foi a base da teoria quântica, que surgiu dez anos depois com a colaboração de Albert Einstein e Niels Bohr. De 1905 a 1909, Planck atuou como diretor-chefe da Deutsche Physikalische Gesellschaft (Sociedade Alemã de Física). Sua mulher morreu em 1909, e, um ano depois, Planck casou-se novamente com Marga von Hoesslin.
Em 1913, foi nomeado reitor da Universidade de Berlim.
Como consequência do nascimento da Física Quântica, foi premiado em 1918 com o Prêmio Nobel de Física. De 1930 a 1937, Planck foi o presidente da Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften (KWG, Sociedade para o Avanço da Ciência do Imperador Guilherme).
Durante a Segunda Guerra Mundial, Planck tentou convencer Hitler a dar liberdade aos cientistas judeus. O filho de Planck, Erwin, foi executado no dia 20 de julho de 1944, acusado de traição relacionada a um atentado para matar Hitler.
Planck morreu em 4 de outubro de 1947 em Göttingen. A seguir o instituto KWG foi renomeado como Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften (MPG, Sociedade Max Planck para o Progresso da Ciência).

Você conheçe o Eletromagnetismo?

Vamos falar um pouco sobre o ELETROMAGNETISMO.

No estudo da Física, o electromagnetismo ou eletromagnetismo é o nome da teoria unificada desenvolvida por James Maxwell para explicar a relação entre a eletricidade e o magnetismo. Esta teoria baseia-se no conceito de campo electromagnético.

O campo magnético é resultado do movimento de cargas elétricas, ou seja, é resultado de corrente elétrica. O campo magnético pode resultar em uma força eletromagnética quando associada a ímãs.
A variação do fluxo magnético resulta em um campo elétrico (fenômeno conhecido por indução eletromagnética, mecanismo utilizado em geradores elétricos, motores e transformadores de tensão). Semelhantemente, a variação de um campo elétrico gera um campo magnético. Devido a essa interdependência entre campo elétrico e campo magnético, faz sentido falar em uma única entidade chamada campo electromagnético.
Esta unificação foi terminada por James Clerk Maxwell, e escrita em fórmulas por Oliver Heaviside, no que foi uma das grandes descobertas da Física no século XIX. Essa descoberta posteriormente levou a um melhor entendimento da natureza da luz, ou seja, pôde-se entender que a luz é uma propagação de uma perturbação eletromagnética, ou melhor dizendo, a luz é uma onda eletromagnética. As diferentes freqüências de oscilação estão associadas a diferentes tipos de radiação. Por exemplo, ondas de rádio tem freqüências menores, a luz visível tem frequências intermediárias e a radiação gama tem as maiores freqüências.
A teoria do eletromagnetismo foi o que permitiu o desenvolvimento da teoria da relatividade especial por Albert Einstein em 1905.

LHC - Está funcionando

O LHC (Large Hadron Colider) está funcionando, mas cientistas dizem que seus resultados em 100% serão obtidos no começo de 2009, que não está tão distante. Veja uma materia realizada pelo G1 da Globo.com, na parte de Ciências & Saúde, onde a matéria explica e relata o processo que esta acontecendo no CERN.

LHC começa a manipular e acelerar prótons hoje, mas os resultados científicos relevantes que o mundo espera não virão do dia para a noite. É certo que grandes descobertas terão de esperar, pelo menos, até 2009. "Você ligar um acelerador desse porte não é como ligar um aparelho na tomada", explica Sérgio Novaes, físico da Unesp (Universidade Estadual Paulista) envolvido com o projeto internacional coordenado pelo Cern (Organização Européia para a Pesquisa Nuclear), na Suíça.

"Tudo é um processo, que começou 20 anos atrás, no momento em que o LHC começou a ser projetado", diz o cientista. "Para que se tenha uma idéia, só para resfriar o túnel [por onde passam as partículas] levou dois meses." O resfriamento é necessário porque o LHC (Grande Colisor de Hádrons, na sigla inglesa) manipula os prótons por meio de imensos magnetos supercondutores, que exigem temperaturas baixíssimas para operar corretamente. Grosso modo, o LHC é uma espécie de "rodoanel" para prótons. Um túnel circular de 27 km, localizado sob a fronteira entre a Suíça e a França, ele servirá para acelerar feixes de partículas até 99,99% da velocidade da luz. Produzindo um feixe de prótons em cada direção, a idéia é colidi-los quando estiverem em máxima velocidade. O impacto é capaz de simular condições próximas às que existiram logo após o Big Bang, gerando um sem-número de partículas elementares.

Nesta quarta-feira, pela primeira vez os cientistas do LHC viram feixes de prótons completando voltas inteiras pelo anel. Mas as primeiras colisões só devem acontecer em no mínimo 60 dias. "Já devemos conseguir alguma física ao redor de novembro", diz Harvey Newman, físico do Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia) envolvido com o LHC. Mas, por alguma física, ele quer dizer a observação de certas partículas -- já conhecidas -- geradas pelas colisões do novo acelerador.

"Esse processo é muito importante", conta Novaes, "porque é a partir dele que começamos a usar elementos bem conhecidos da física para entender o desempenho dos novos detectores." Como tudo no LHC é novo, os cientistas precisam de tempo para aperfeiçoar suas operações e obter resultados significativos. Espera-se que essa curva de aprendizado comece a se acentuar, em benefício da ciência, a partir de 2009. "Será quando haverá a validação do LHC para altas energias. O planejamento do Cern espera que 2009 tenha 150 dias de tomada de dados de física", afirma Novaes. A partir daí que poderão começar as grandes buscas inéditas do novo acelerador, como por exemplo a caça ao famoso bóson de Higgs.

Para saber mais, acesse: http://g1.globo.com/Noticias/Ciencia/0,,MUL753983-5603,00-LHC+JA+ESTA+LIGADO+MAS+RESULTADOS+SO+DEVEM+VIR+PARA+VALER+EM.html

Gravidade

Gravidade é a força de atração mútua que os corpos materiais exercem uns sobre os outros. Classicamente, é descrita pela lei de Newton da gravitação universal. Foi descoberta primeiramente pelo físico inglês Isaac Newton e desenvolvida e estudada ao longo dos anos.
Albert Einstein descreveu-a como conseqüência da estrutura geométrica do espaço-tempo.
Do ponto de vista prático, a atração gravitacional da Terra confere peso aos objetos e faz com que caiam ao chão quando são soltos no ar (como a atração é mútua, a Terra também se move em direção aos objetos, mas apenas por uma ínfima fração). Ademais, a gravitação é o motivo pelo qual a Terra, o Sol e outros corpos celestiais existem: sem ela, a matéria não se teria aglutinado para formar aqueles corpos e a vida como a entendemos não teria surgido. A gravidade também é responsável por manter a Terra e os outros planetas em suas respectivas órbitas em torno do Sol e a Lua em órbita em volta da Terra, bem como pela formação das marés e por muitos outros fenômenos naturais.
Em sentido não-científico, "gravidade" significa seriedade ou austeridade.

Por que uma maçã cai da macieira para o chão, em vez de flutuar? A dúvida de Isaac Newton gerou toda uma área especial para os estudos da gravidade

Depois que a anedótica maçã caiu ao lado do jovem Isaac Newton, levando-o a formular a Lei da Gravitação Universal, este descobrimento alterou radicalmente a concepção humana do universo e a palavra "gravidade", cuja origem remonta a tempos pré-históricos, adquiriu nova importância.
"Gravidade" provém do latim ´gravitas´, formado a partir do adjetivo ´gravis´ (pesado, importante). Ambos os vocábulos trazem a raiz ´gru-´, do antigo tronco pré-histórico indo-europeu, de onde se deriva também a voz grega ´barus´ (pesado) que, entre outros vocábulos, deu lugar a barítono (de voz grave). Em sânscrito – a milenária língua sagrada dos brâmanes – formou-se a palavra guru (grave, solene), também a partir da raiz indo-européia ´gru-´, para designar os respeitados mestres espirituais e chefes religiosos do hinduismo.

• Lei de Newton da Gravitação Universal

Pouco se sabia sobre gravitação até o século XVII, pois acreditava-se que leis diferentes governavam os céus e a Terra. A força que mantinha a Lua presa à Terra nada tinha a ver com a força que nos mantém presos a esta. Isaac Newton foi o primeiro a pensar na hipótese das duas forças possuírem as mesmas naturezas.
Newton explica, "Todos os objectos no Universo atraem todos os outros objectos com uma força direccionada ao longo da linha que passa pelos centros dos dois objectos, e que é proporcional ao produto das suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da separação entre os dois objectos."
Newton acabou por publicar a sua, ainda hoje famosa, lei da gravitação universal, no seu Principia Mathematica, como:

onde:

F = força gravitacional entre dois objectos
m1 = massa do primeiro objecto
m2 = massa do segundo objecto
r = distância entre os centros de massa dos objectos
G = constante universal da gravitação

A força de atração entre dois objetos é chamada de peso.
Rigorosamente falando, esta lei aplica-se apenas a objectos semelhantes a pontos. Se os objectos possuírem extensão espacial, a verdadeira força terá de ser encontrada pela integração das forças entre os vários pontos. Por outro lado, pode provar-se que para um objecto com uma distribuição de massa esfericamente simétrica, a integral resulta na mesma atracção gravitacional que teria se fosse uma massa pontual.

• Forma Vectorial
  

A forma acima descrita é uma versão simplificada. Ela é expressa mais propriamente pela forma que segue, a qual é vetorialmente completa. (Todas as grandezas em negrito representam grandezas vetoriais)

onde:
F 1 2 é a força exercida em m1 por m2
m1 e m2 são as massas e
são os vectores posição das duas massas respectivas
G é a constante gravitacional
Para a força na massa dois, simplesmente tome o oposto do vetor
A principal diferença entre as duas formulações é que a segunda forma usa a diferença na posição para construir um vetor que aponta de uma massa para a outra, e de seguida divide o vetor pelo seu módulo para evitar que mude a magnitude da força.

Aceleração da gravidade
Para saber a aceleração da gravidade de um astro ou corpo, a fórmula matemática é parecida:

onde:

A = aceleração da gravidade
m = massa do astro
r = distância do centro do objecto
G = constante universal da gravitação

Vimos a importância do cálculo, e da teoria da gravidade, que move, atrai os corpos, a importância da Lei da Gravidade para a física.

LHC - Qual será o seu descobrimento? Big-Bang?

Para nós, a descoberta para física quântica, fisica de particulas e experimental, poderá trazer grandes vantagens, mas os estudos serã0 intensos, já que a máquina demorou para ser construida durante uns cuatorze anos. Em 1993 quando foram iniciada as obras para a construção do LHC, começou a debater questões, de que seria possivel uma maquina, em ter 27 km de distância, realizar uma experiência desse porte? Perguntas foram feitas entre físicos, engenheiros, criticos, e estudantes do meio da ciência. Hoje em 2008, vimos que isso será possivel, e com as visões futiristicas, que os físicos, engenheiros, e cientistas tinham era muito grande, e isso foi realizado, e esta sendo realizado conforme os caminhos andado.

Teoria do Big-bang

Em cosmologia, o Big Bang é a teoria científica que o universo emergiu de um estado extremamente denso e quente há cerca de 13,7 bilhões de anos. A teoria baseia-se em diversas observações que indicam que o universo está em expansão de acordo com um modelo Friedmann-Robertson-Walker baseado na teoria da Relatividade Geral, dentre as quais a mais tradicional e importante é relação entre os redshifts e distâncias de objetos longínquos, conhecida como Lei de Hubble, e na aplicação do princípio cosmológico.
Em um sentido mais estrito, o termo "Big Bang" designa a fase densa e quente pela qual passou o universo. Essa fase marcante de início da expansão comparada a uma explosão foi assim chamada pela primeira vez, de maneira desdenhosa, pelo físico inglês Fred Hoyle no programa "The Nature of Things" da rádio BBC. Hoyle, proponente do modelo (hoje abandonado) do universo estacionário, não descrevia o Big Bang mas o ridicularizava.

Criptografia

Criptografia

Vamos falar um pouco da história, e da evolução da Criptografia, essa forma indecifravel de segurança de web, computadores, bancos, senhas, e mensagens criptografadas, contaremos a historia da criptografia.

Criptografia (Do Grego kryptós, "escondido", e gráphein, "escrita") é o estudo dos princípios e técnicas pelas quais a informação pode ser transformada da sua forma original para outra ilegível, de forma que possa ser conhecida apenas por seu destinatário (detentor da "chave secreta"), o que a torna difícil de ser lida por alguém não autorizado. Assim sendo, só o receptor da mensagem pode ler a informação com facilidade.
Nos dias atuais, onde grande parte dos dados é digital, sendo representados por bits, o processo de criptografia é basicamente feito por algoritmos que fazem o embaralhamento dos bits desses dados a partir de uma determinada chave ou par de chaves, dependendo do sistema criptográfico escolhido
De facto, o estudo da criptografia cobre bem mais do que apenas cifragem e decifragem. É um ramo especializado da teoria da informação com muitas contribuições de outros campos da matemática e do conhecimento, incluindo autores como Maquiavel, Sun Tzu e Karl von Clausewitz. A criptografia moderna é basicamente formada pelo estudo dos algoritmos criptográficos que podem ser implementados em computadores.
O estudo das formas de esconder o significado de uma mensagem usando técnicas de cifragem tem sido acompanhado pelo estudo das formas de conseguir ler a mensagem quando não se é o destinatário; este campo de estudo é chamado criptoanálise.
Criptologia é o campo que engloba a Criptografia e a Criptoanálise.
As pessoas envolvidas neste trabalho, e na criptografia em geral, são chamados criptógrafos, criptólogos ou criptoanalistas, dependendo de suas funções específicas.
Termos relacionados à criptografia são Esteganografia, Código, Criptoanálise e Criptologia.
A Esteganografia é o estudo das técnicas de ocultação de mensagens dentro de outras, diferentemente da Criptografia, que a altera de forma a tornar seu significado original ininteligível. A Esteganografia não é considerada parte da Criptologia, apesar de muitas vezes ser estudada em contextos semelhantes e pelos mesmos pesquisadores.
Uma informação não-cifrada que é enviada de uma pessoa (ou organização) para outra é chamada de "texto claro" (plaintext). Cifragem é o processo de conversão de um texto claro para um código cifrado e decifragem é o processo contrário, de recuperar o texto original a partir de um texto cifrado.
Diffie e Hellman revolucionaram os sistemas de criptografia existentes até 1976, a partir do desenvolvimento de um sistema de criptografia de chave pública que foi aperfeiçoado por pesquisadores do MIT e deu origem ao algoritmo RSA.

Terminologia

termo é comumente usado para se referir a área de estudo de forma abrangente, como criptologia ("o estudo dos segredos").
Durante muito tempo, o termo referiu-se exclusivamente a cifragem, o processo de converter uma informação comum (texto plano) em algo não-inteligível; o qual chama-se texto cifrado. A decifragem é a tarefa contrária, dado uma informação não-inteligível convertê-la em texto plano.
No uso coloquial, o termo "código" é usado para referir-se a qualquer método de cifragem ou similar. Em criptografia, "código" tem um significado mais específico, refere-se a substituição de uma unidade significativa (i.e., o significado de uma palavra ou frase) pelo substituto equivalente. Códigos não são mais usados na criptografia moderna, visto que o uso de cifras se tornou mais prático e seguro, como também melhor adaptado aos computadores.

Cifras e Códigos

A cifra é um ou mais algoritmos que cifram e decifram um texto. A operação do algoritmo costuma ter como parâmetro uma chave. Tal parâmetro costuma ser secreto (conhecido somente pelos comunicantes).
Na linguagem não-técnica, um Código secreto é o mesmo que uma cifra. Porém, na linguagem especializada os dois conceitos são distintos. Um código funciona manipulando o significado, normalmente pela substituição simples de palavras ou frases. Uma cifra, ao contrário, trabalha na representação da mensagem (letras, grupos de letras ou, atualmente, bits).
Por exemplo, um código seria substituir a frase "Atacar imediatamente" por "Mickey Mouse". Uma cifra seria substituir essa frase por "sysvst ozrfosyszrmyr". No Dia D, por exemplo, as praias de desembarque não eram conhecidas pelo seu nome próprio, mas pelos seus códigos (Omaha, Juno, etc.).
Basicamente, códigos não envolvem chave criptográfica, apenas tabelas de substituição ou mecanismos semelhantes.

* Continuaremos postando mais sobre criptografia.

LHC - Large Hadron Collider

Maior acelerador de partículas do mundo pode dar grande passo para a compreensão do Universo

A Organização Europeia para a Investigação Nuclear (CERN, no original) vai, esta quarta-feira de manhã, ligar o interruptor de um dos mais ambiciosos projectos da História da Humanidade: o Large Hadron Collider (LHC), acelerador de partículas que está a ser desenvolvido há mais de 14 anos, por cientistas de dezenas de países, que já envolveu gastos superiores a cinco mil milhões de euros.
O LHC, que percorre 27 quilómetros, 100 metros sob o solo de França e Suíça, é uma "máquina que acelera dois feixes de partículas em direcções opostas a mais de 99,9% da velocidade da luz", refere o CERN, o que vai criar um choque de partículas nunca antes visto.
"Amanhã é feito o primeiro teste completo da máquina", diz ao JPN o presidente do Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), Gaspar Barreira. O laboratório português é um dos participantes no projecto. O propósito do LHC é repetir, num espaço controlado, os eventos que se seguiram ao Big Bang para que se possa estudar e compreender melhor a origem do Universo.

"A máquina tem vários objectivos", explica Gaspar Barreira. "Tem um objectivo imediato que é o da exploração final do chamado Modelo Padrão, que é o que melhor representa o que acontece nos laboratórios em termos de física de partículas e que está praticamente completo". Contudo, a este modelo de representação falta a identificação de uma partícula, chamada o bosão de Higgs ou a "partícula de Deus", que, teoricamente, é a geradora de massa dentro deste Modelo Padrão.

Teorias da Física em suspenso
A descoberta fundamental deste projecto tem a ver, precisamente, com o bosão de Higgs. Porque, caso o LHC seja posto a funcionar conforme previsto e essa partícula não estiver lá (uma vez que a sua existência ainda não foi provada além da teoria), todo o Modelo Padrão segundo o qual as teorias da Física se regeram até aqui é susceptível de desaparecer, o que significa que teorias como a do Big Bang podem ser contrariadas.
"O Modelo Padrão é de tal modo perfeito que nada aconteceu até hoje nos laboratórios que o contrarie", explica Gaspar Barreira. "O bosão de Higgs nunca se viu, vai-se observar na experiência do LHC. Se ele não se criar, então temos de dizer que este não é o modelo adequado".
Um dos participantes no projecto do LHC, Brian Cox, em entrevista à BBC, explicou que caso o bosão de Higgs não seja encontrado "as implicações serão bastante profundas". "É neste ponto que a nossa melhor teoria da realidade, o Modelo Padrão, se parte".
Segundo o responsável do LIP, este é um processo "muito demorado" e quarta-feira ainda não estarão activos os dois feixes que vão colidir para criar a reacção que se pretende. Contudo, até ao fim de 2008, esses dois feixes já deverão estar em funcionamento e o LHC atingirá a energia máxima em 2009. "No fim deste ano já se poderá fazer um balanço. A máquina vai ter uma taxa de colisão enormíssima com milhões de acontecimentos por segundo", diz Gaspar Barreira.
"Espero até ao final do ano uma grande descoberta científica ou uma grande descoberta de Física. Vai ser um arregaçar de mangas para preparar", afirma o cientista.

Será que teremos um grande descobrimento da Física, ou para o descobrimento da criação do universo, as pesquisas ainda vão durar por muito tempo, mas estudos ainda estão apenas no começo, para terem praticamente a maquina toda nos 100% de seu funcionamento, somente em 2009, que teremos a colisão completa dos efeitos físicos.

Link Relacionado:

http://www.cern.ch