Equipa internacional que integra cientistas portugueses fez descoberta surpreendente

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Uma equipa de investigadores internacionais, que integra um grupo de oito cientistas portugueses, chegou à conclusão de que o protão é mais pequeno do que o assumido até agora pela comunidade científica Um resultado considerado surpreendente e que ganhou o direito a ser divulgado na prestigiada revista «Nature», tendo sido escolhido para capa da publicação. O investigador Joaquim Santos, da Universidade de Coimbra, coordenou a equipa portuguesa, que foi responsável pelo sistema de detecção de Raios X, um dos sistemas pilares da experiência…

A investigação – realizada por um grupo internacional que inclui uma equipa portuguesa formada por cientistas de Coimbra e Aveiro – concluiu que o protão é, afinal, mais pequeno do que o assumido até agora pela comunidade científica. A descoberta está na capa da edição da semana passada, da renomada revista «Nature». “Este resultado surpreendente foi obtido numa experiência com um nível de precisão sem precedentes”, destaca uma nota divulgada pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), instituição em que é docente o coordenador da equipa portuguesa, Joaquim Santos.
A investigação foi feita a partir do hidrogénio, “o mais simples de todos os átomos”, consistindo “num único protão à volta do qual orbita um único electrão”. Dada a sua simplicidade, o átomo de hidrogénio é o melhor objecto para a investigação de questões de base da física quântica”, refere a nota.
Os investigadores descobriram que o protão, um dos constituintes básicos de toda a matéria “é, na realidade, mais pequeno do que se pensava”, sendo que o valor obtido na experiência “para o raio do protão é dez vezes mais preciso mas, surpreendentemente, 4 por cento menor do que o valor assumido até agora”, explica a FCTUC na mesma nota à imprensa. As consequências desta discrepância estão ainda por esclarecer, refere, acrescentando que apesar de não se saber actualmente qual o alcance das suas implicações na Física, estas podem no limite, “vir a questionar a validade de uma das teorias fundamentais mais sólidas ou fazer alterar o valor da constante física fundamental de maior precisão”.
Em declarações à Agência Lusa, Joaquim Santos afirmou que a descoberta “é um passo para se compreender melhor o universo”. “Poderá surgir uma teoria mais completa, que poderá levar a novos conhecimentos”, salientou o professor do Departamento de Física da FCTUC. Sem antecipar os efeitos práticos da descoberta, o cientista lembrou à Lusa que “os GPS só foram possíveis devido ao desenvolvimento da teoria quântica”.

Investigação portuguesa

Participaram na investigação, 32 cientistas provenientes de três continentes. A experiência foi realizada no Paul Scherrer Institute, Suiça, devido ao facto de possuir o feixe de muões mais intenso do mundo, explica a nota. O sistema de laser foi desenvolvido pelas equipas francesa e alemã (liderada por Theodor W. Hänsch, Prémio Nobel da Física em 2005). Os detectores de Raios X foram da responsabilidade da equipa portuguesa. O sistema electrónico de controlo foi da responsabilidade da equipa suíça. Houve ainda contribuições por parte de elementos dos Estados Unidos e de Taiwan.
Coordenada por investigadores do Centro de Instrumentação da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, a equipa portuguesa foi responsável pelo sistema de detecção de Raios X, um dos sistemas pilares da experiência e teve um papel importante no desenvolvimento do sistema de aquisição e processamento dos sinais desses detectores.
“No início, fomos convidados a participar nesta colaboração para implementar detectores de Raios X de baixa energia, que haviam sido desenvolvidos e estudados em detalhe no Centro de Instrumentação”, refere o Joaquim Santos. “Estes estudos haviam sido realizados no âmbito dos trabalhos de doutoramento do aluno João Veloso, agora professor da Universidade de Aveiro. A compacticidade, área de detecção elevada e excelente resolução em energia eram bons argumentos para a sua utilização na experiência. Contudo, a partir de 2002, a colaboração acabou por optar pela utilização de detectores de Fotodíodos de Avalanche já existentes no mercado e também então em estudo no nosso Centro, no âmbito dos trabalhos de doutoramento do aluno Luís Fernandes, agora investigador da FCTUC. A maior compacticidade e simplicidade de operação dos Fotodíodos de Avalanche foram os argumentos decisivos para a sua escolha, mesmo sacrificando em parte a área de detecção e a resolução em energia.”
“Em 2002, 2003 e 2007 foram encetadas tentativas infrutíferas. Pensou-se que o sistema de laser não era suficientemente rápido e potente. Concluiu-se, a posteriori, que se tinha estado a emitir impulsos de laser com a frequência errada, pois tinham por base o valor até então conhecido para o raio do protão. A descoberta deu-se no verão de 2009. Após três meses de montagem intensiva de todo o sistema experimental e três semanas de recolha de dados, 24 horas por dia, na noite de 5 de Julho de 2009 finalmente pudemos observar, de forma inequívoca, o sinal há muito procurado”, explica o investigador Luís Fernandes, citado na nota da FCTUC.
Uma nova experiência está já planeada para 2012, onde esta equipa internacional de cientistas irá investigar o hélio muónico, através da mesma técnica, para determinar o seu raio de carga. Os meios técnicos e científicos já existem para o efeito.
A equipa portuguesa é composta por oito investigadores, sendo seis do Centro de Instrumentação da FCTUC – Joaquim Santos, Luís Fernandes, José Matias, João Cardoso, Fernando Amaro e Cristina Monteiro – e da Universidade de Aveiro – João Veloso e Daniel Covita. “Ambos os grupos portugueses são internacionalmente reconhecidos pelos seus conhecimentos e perícia na área dos detectores de radiação”, sublinha a nota.
Ana Grácio Pinto
apinto@mundoportugues.org

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