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Físicos “enredam” partículas individuais com precisão surpreendente: ScienceAlert

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Físicos “enredam” partículas individuais com precisão surpreendente: ScienceAlert

Por serem tão grandes e difíceis de manipular, as moléculas há muito desafiam as tentativas dos físicos de atraí-las para um estado de emaranhamento quântico controlado, onde as moléculas estão intimamente ligadas, mesmo à distância.

Agora, pela primeira vez, duas equipes distintas conseguiram emaranhar pares de moléculas ultrafrias usando o mesmo método: “armadilhas de pinça” ópticas microscopicamente precisas.

O emaranhamento quântico é um fenômeno estranho, mas fundamental no mundo quântico, do qual os físicos estão tentando aproveitar para criar os primeiros computadores quânticos comerciais.

Todos os objetos – desde eletrões a átomos, moléculas e até galáxias inteiras – podem ser teoricamente descritos como um espectro de possibilidades antes de serem observados. Somente medindo a propriedade a roda do acaso estabelece uma descrição clara.

Se dois objetos estão emaranhados, saber algo sobre as propriedades de um objeto – seu giro, posição ou momento – serve imediatamente como uma analogia para o outro, parando completamente ambas as suas potenciais rodas de rotação.

Até agora, os pesquisadores conseguiram conectar íons, fótons, átomos e circuitos supercondutores em experimentos de laboratório. Por exemplo, há três anos, uma equipa uniu triliões de átomos num gás “quente e caótico”. Impressionante, mas não muito prático.

Os físicos também estão enredados Átomo e molécula Antes, mesmo Complexos biológicos Encontrado em células vegetais. Mas controlar e manipular pares de moléculas individuais – com precisão suficiente para fins de computação quântica – era uma tarefa mais difícil.

As moléculas são difíceis de resfriar e interagem facilmente com o ambiente, o que significa que elas facilmente saem dos frágeis estados de emaranhamento quântico. Decoerência).

Um exemplo dessas interações é Interações dipolo-dipolo: A maneira pela qual a extremidade positiva de uma molécula polar pode ser puxada em direção à extremidade negativa de outra molécula.

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Mas essas mesmas propriedades tornam as moléculas candidatas promissoras para qubits na computação quântica porque oferecem novas possibilidades de computação.

“Seus estados de spin molecular de longo alcance formam qubits fortes, ao mesmo tempo que fornecem interação dipolo de longo alcance entre as moléculas Emaranhamento quântico“,” Ele explica O físico de Harvard Yicheng Bao e seus colegas, em seu artigo.

Qubits são a versão quântica dos bits de computação clássicos, que podem assumir o valor 0 ou 1. Qubits, por outro lado, podem representar Muitas combinações possíveis 1 e 0 ao mesmo tempo

Ao emaranhar qubits, a imprecisão quântica combinada de 1 e 0 pode atuar como calculadoras rápidas em algoritmos especialmente projetados.

As moléculas, sendo entidades mais complexas do que átomos ou partículas, têm mais propriedades ou estados inerentes, que podem ser acoplados para formar um qubit.

“O que isto significa, em termos práticos, é que existem novas formas de armazenar e processar informação quântica.” Ele diz Yucai Lu, estudante de pós-graduação em engenharia elétrica e de computação em Princeton, coautor do segundo estudo.

“Por exemplo, uma molécula pode vibrar e girar em vários modos. Portanto, você pode usar dois desses modos para codificar um qubit. Se uma espécie molecular for polar, duas moléculas podem interagir mesmo quando estão espacialmente separadas.”

Ambas as equipes produziram moléculas ultra-frias de monofluoreto de cálcio (CaF) e depois as prenderam, uma por uma, em pinças ópticas.

Usando esses feixes de luz laser bem focados, as moléculas foram colocadas em pares, próximas o suficiente para que a molécula de CaF pudesse sentir a interação dipolo elétrica de longo alcance de seu parceiro. Isto uniu cada par de moléculas a um estado quântico emaranhado, pouco antes de se tornarem estranhos.

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Este método, através da manipulação precisa de moléculas individuais, “abre caminho para o desenvolvimento de plataformas novas e versáteis para tecnologias quânticas”. Ele escreve Augusto Summerzi, físico do Conselho Nacional de Pesquisa da Itália, numa perspectiva de acompanhamento.

Summerzy não esteve envolvido na pesquisa, mas vê seu potencial. Aproveitando as interações dipolares das moléculas, ele diz que o sistema poderá um dia ser usado para desenvolver sensores quânticos ultrassensíveis, capazes de detectar campos elétricos ultrafracos.

“As aplicações vão desde a eletroencefalografia para medir a atividade elétrica no cérebro até o monitoramento de mudanças nos campos elétricos na crosta terrestre e a previsão de terremotos.” Ele especula.

Os dois estudos foram publicados em Ciências, aqui E aqui.

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A maioria dos pacientes com demência “volta” antes da morte e não está claro o porquê: ScienceAlert

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A maioria dos pacientes com demência “volta” antes da morte e não está claro o porquê: ScienceAlert

A demência é frequentemente descrita como um “longo adeus”. Embora a pessoa ainda esteja viva, a demência destrói lenta e irreversivelmente as suas memórias e as qualidades que fazem da pessoa “ela”.

A demência eventualmente resulta na perda da capacidade de uma pessoa se comunicar, comer e beber sozinha, entender onde está e reconhecer os membros da família.

Desde cedo século 19Histórias de entes queridos, cuidadores e profissionais de saúde descrevem que algumas pessoas com demência tornam-se subitamente lúcidas. Eles descreveram uma pessoa que mantém conversas significativas, compartilha memórias supostamente perdidas, conta piadas e até pede refeições.

As estimativas indicam 43% das pessoas Aqueles que experimentam esta breve clareza morrem em 24 horas e 84% em uma semana.

Por que isso está acontecendo?

Clareza final ou clareza paradoxal?

Em 2009, os pesquisadores Michael Nam e Bruce Grayson cunharam o termo “Clareza máxima“, porque essas convulsões pronunciadas geralmente ocorrem pouco antes da morte.

Mas nem todos os acontecimentos óbvios indicam que a morte é iminente. Um estudo Ela descobriu que muitas pessoas com demência avançada mostram breves vislumbres de seu antigo eu mais de seis meses antes da morte.

Estava claro também mencionado Em outras condições que afetam o cérebro ou as habilidades de pensamento, como meningite e esquizofrenia, e em pessoas com tumores cerebrais ou que sofreram uma lesão cerebral.

Às vezes chamados de momentos de clareza que não indicam necessariamente a morte Clareza contrastante. É considerado paradoxal porque desafia o curso esperado de doenças neurológicas como a demência.

Mas é importante notar que estes surtos de lucidez são temporários e, infelizmente, não representam uma regressão da doença neurodegenerativa.

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Por que ocorre a clareza final?

Os cientistas têm lutado para explicar por que ocorre a clareza final. Foi relatado que alguns episódios de lucidez ocorrem na presença de entes queridos. Outros relataram isso A música às vezes pode melhorar a clareza. Mas muitos ataques de lucidez não têm um gatilho claro.

Uma equipe de pesquisa da Universidade de Nova York Ele especulou que mudanças na atividade cerebral antes da morte podem causar lucidez final. Mas isto não explica completamente por que as pessoas recuperam subitamente capacidades que deveriam ter perdido.

A clareza paradoxal e definitiva também é difícil de estudar. Nem todas as pessoas com demência avançada terão crises de lucidez antes da morte. Além disso, convulsões pronunciadas são imprevisíveis e geralmente ocorrem sem um gatilho específico.

Dado que a clareza final pode ser um momento emocionante para aqueles que testemunham este evento, seria antiético que os cientistas utilizassem este tempo para conduzir as suas pesquisas. No momento da morte, também é difícil para os cientistas entrevistar os cuidadores sobre quaisquer momentos óbvios que possam ter ocorrido.

As explicações para maior clareza vão além da ciência. Esses momentos de clareza mental podem ser uma forma de a pessoa que está morrendo se despedir, encerrar a situação antes da morte e se reconectar com a família e os amigos. Alguns acreditam que os anéis de clareza final representam a conexão de uma pessoa com a vida após a morte.

Por que é importante conhecer a clareza final?

As pessoas podem ter diversas reações ao ver lucidez terminal em alguém com demência avançada. Enquanto alguns acharão isso pacífico e agridoce, outros podem achar que é extremamente confuso e perturbador. Também pode haver o desejo de modificar os planos de cuidados e solicitar medidas que salvem a vida da pessoa que está morrendo.

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Perceber a lucidez final pode ajudar os entes queridos a compreender que isso faz parte do processo de morrer, reconhecer que a pessoa com demência não irá recuperar e permitir-lhes aproveitar ao máximo o tempo que passam com a pessoa lúcida.

Para quem testemunha, a lucidez final pode ser uma oportunidade final e preciosa de se reconectar com a pessoa que estava lá antes da demência se instalar e o “longo adeus” começar.

Yin ying limProfessor Associado, Instituto Turner de Saúde Cerebral e Mental, Universidade Monash E Danny ThompsonDoutorando (Neuropsicologia Clínica) e Psicólogo Temporário, Universidade Monash

Este artigo foi republicado em Conversação Sob licença Creative Commons. Leia o Artigo original.

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O lançamento do Boeing Starliner está programado para iniciar uma missão tão esperada com uma tripulação da NASA

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O lançamento do Boeing Starliner está programado para iniciar uma missão tão esperada com uma tripulação da NASA

Terry Reyna/AP

A cápsula Starliner da Boeing, alojada no topo de um foguete Atlas V, foi lançada na plataforma de lançamento do Complexo de Lançamento Espacial 41 na Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral, na Flórida, em 4 de maio.

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CNN

Dois astronautas da NASA chegaram nas últimas horas antes de uma tão esperada tentativa de lançamento a bordo da cápsula Starliner da Boeing, a primeira missão tripulada da nova espaçonave.

Starliner – projetado pela gigante da aviação para competir com ela A prolífica cápsula Crew Dragon da SpaceX – Ele está programado para decolar para seu teste inaugural com tripulação às 22h34 horário do leste dos EUA na segunda-feira, da Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral, na Flórida.

A NASA irá Webcast O evento em seus canais começa às 18h30 ET de segunda-feira. A CNN transmitirá atualizações ao vivo da missão online pouco antes da decolagem.

Problemas climáticos ou técnicos sempre podem forçar o lançamento de um foguete a se mover até que a contagem regressiva chegue a zero, mas a previsão para esta noite é a melhor possível. Autoridades meteorológicas disseram que há apenas 5% de chance Nuvens, ventos ou tempestades dificultarão a decolagem desta noite.

Esta missão, chamada Crew Flight Test, pode ser o último grande marco antes que a NASA considere a espaçonave da Boeing pronta para operações de rotina como parte do Programa de Tripulação Comercial da agência federal. O veículo Starliner se juntará ao Crew Dragon da SpaceX no esforço da NASA para colaborar com parceiros da indústria privada, expandindo as opções dos EUA para o transporte de astronautas para a Estação Espacial Internacional.

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A tripulação da missão é composta pelos astronautas veteranos Sonny Williams e Butch Wilmore, que se aventuraram no espaço em dois voos anteriores a bordo do ônibus espacial da NASA e das missões russas Soyuz.

Terry Reyna/AP

Os astronautas da NASA Sonny Williams (L) e Butch Wilmore posam após chegarem ao Centro Espacial Kennedy em 25 de abril, em Cabo Canaveral, Flórida, antes de um teste de voo da tripulação do Boeing Starliner.

“Eles estão verificando muitos sistemas: suporte de vida, controle manual”, disse o administrador da NASA, Bill Nelson, durante uma entrevista coletiva na sexta-feira. “É por isso que colocamos pilotos de teste a bordo – e, claro, os currículos de Butch e Sonny são extensos.”

Este será apenas o sexto voo inaugural de uma espaçonave tripulada na história dos EUA, observou Nelson: “Tudo começou com Mercury, depois com Gemini, depois com Apollo, depois com o ônibus espacial, depois com Dragon (SpaceX) – e agora com Starliner”.

Williams também se tornaria a primeira mulher a participar de tal missão.

Se tudo correr como planejado, a tripulação embarcará em uma cápsula Starliner e decolará em um foguete Atlas V na noite de segunda-feira. A espaçonave – que transporta os astronautas – se separará do foguete após atingir a órbita e começará a operar seus próprios motores. O veículo Starliner passará então mais de 24 horas caminhando gradualmente até a estação espacial, onde o veículo deverá atracar às 12h46 ET de quarta-feira.

Williams e Willmore estão programados para passar cerca de uma semana a bordo do laboratório orbital, juntando-se à espaçonave Sete astronautas e astronautas Já a bordo, enquanto o Starliner ainda está atracado do lado de fora.

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Os dois retornarão então para casa a bordo da mesma cápsula Starliner, que deverá pousar de paraquedas em um dos vários locais designados no sudoeste dos Estados Unidos.

Há muita coisa acontecendo em um teste tranquilo. A NASA esperou meia década para que o Starliner iniciasse os lançamentos tripulados, e o desenvolvimento do Starliner enfrentou anos de atrasos, contratempos e erros. De forma mais ampla, a Boeing, como empresa, tem sido atormentada durante anos por escândalos na sua divisão de aeronaves que mancharam a marca do gigante da aviação de longa data.

“Passamos por um processo muito rigoroso para chegar aqui”, disse Mark Nappi, vice-presidente e gerente do programa Starliner da Boeing, sobre o processo de desenvolvimento durante uma entrevista coletiva na sexta-feira. “A verdade é que minha confiança vem de passar por esse processo.”

Se o voo de teste da tripulação for bem-sucedido, poderá colocar a Boeing na fila para iniciar voos de rotina para a estação espacial em nome da NASA.

A agência espacial dos EUA escolheu a Boeing para desenvolver o Starliner – juntamente com a SpaceX e sua cápsula Crew Dragon – em 2014, na esperança de que as empresas comerciais pudessem criar novos meios complementares de transporte de astronautas para a Estação Espacial Internacional depois que o programa do ônibus espacial fosse aposentado em 2011.

A SpaceX finalmente ultrapassou a Boeing na plataforma de lançamento, conduzindo testes de voo tripulado de sua cápsula Crew Dragon em maio de 2020. A SpaceX administrou a maior parte do Das necessidades de transporte da tripulação da NASA desde então.

“Estamos torcendo pela SpaceX. Isso é algo muito importante para o nosso país e é muito importante para a NASA poder ter acesso a isso.” Nabi disse durante uma conferência de imprensa em março. “Estamos ansiosos para oferecer (serviços de transporte de astronautas) também.”

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Físicos dizem que podem ter detectado uma falha poderosa no universo

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Físicos dizem que podem ter detectado uma falha poderosa no universo

“Depois de chegar ao Reino Cósmico, os termos e condições se aplicam.”

Einstein 2.0

Os pesquisadores descobriram o que chamam de “falha cósmica” na gravidade, o que poderia ajudar a explicar o estranho comportamento do universo em escala cósmica.

Conforme detalhado em A Novo papel Publicado em Jornal de Cosmologia e Física de AstropartículasUma equipe da Universidade de Waterloo e da Universidade da Colúmbia Britânica, no Canadá, levanta a hipótese de que a teoria da relatividade geral de Albert Einstein pode não ser suficiente para explicar… A expansão do universo acelerou.

“O modelo de gravidade de Einstein foi essencial para tudo, desde a teoria do Big Bang até à imagem de buracos negros”, disse o autor principal e estudante de pós-graduação em física matemática na Universidade de Waterloo, Robin Wein. Declaração sobre a pesquisa. “Mas quando tentamos compreender a gravidade ao nível cósmico, ao nível dos aglomerados de galáxias e mais além, encontramos contradições claras com as previsões da relatividade geral.”

“É como se a própria gravidade tivesse parado completamente de corresponder à teoria de Einstein”, acrescentou. “Chamamos esta discrepância de ‘falha cósmica’: a gravidade torna-se cerca de 1% mais fraca quando se trata de distâncias de milhares de milhões de anos-luz.”

imperfeição

Em resposta, a equipa criou um novo modelo para tal “falha” que modifica a teoria de Einstein para resolver estas contradições.

“Pense nisso como uma nota de rodapé à teoria de Einstein”, disse Wen no comunicado. “Depois de chegar ao Reino Cósmico, os termos e condições se aplicam.”

É uma solução possível para um problema que intriga astrônomos e físicos há décadas.

“Há quase um século, os astrónomos descobriram que o nosso Universo estava a expandir-se”, explicou o coautor e professor de astrofísica da Universidade de Waterloo, Niesh Afshordi. “Quanto mais distantes estão as galáxias, mais rápido elas se movem, a ponto de parecerem se mover quase à velocidade da luz, o máximo permitido pela teoria de Einstein.”

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“Nossas descobertas sugerem que, nessas mesmas escalas, a teoria de Einstein também pode ser inadequada”, acrescentou.

Segundo Afshordi, a proposta de correção do “desequilíbrio cósmico” é apenas o começo.

“Este novo modelo pode ser apenas a primeira pista do quebra-cabeça cósmico que estamos começando a desvendar no espaço e no tempo”, disse ele.

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