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Um microscópio quântico foi inventado que pode ver o impossível

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Impressão artística do trabalho do novo microscópio quântico da Universidade de Queensland. Crédito: University of Queensland

Em um grande salto científico, os pesquisadores da Universidade de Queensland criaram um microscópio quântico que pode revelar estruturas biológicas que de outra forma seriam impossíveis de ver.

Isso abre caminho para aplicações em biotecnologia e pode se estender ainda mais a campos que vão da navegação à imagem médica.

O microscópio é alimentado por emaranhamento quântico, um efeito que Einstein descreveu como “interações assustadoras à distância”.

close-up do microscópio quântico

Um microscópio quântico da Universidade de Queensland, pronto para focar em biologia que antes era impossível de ver. Crédito: University of Queensland

Foi o primeiro sensor baseado em emaranhamento com desempenho além da melhor tecnologia possível atual, disse o professor Warwick Bowen, do Laboratório de Óptica Quântica da Universidade de Queensland e do Centro de Excelência para Engenharia de Sistemas Quânticos (EQUS) da ARC.

“Esta descoberta irá desbloquear todos os tipos de novas tecnologias – de melhores sistemas de navegação a melhores máquinas de ressonância magnética, o que quiser”, disse o professor Bowen.

“Acredita-se que o emaranhamento esteja no centro da revolução quântica. Finalmente demonstramos que os sensores que os utilizam podem substituir a tecnologia não quântica atual.

“Isso é empolgante – é a primeira evidência de que o emaranhamento pode mudar o paradigma do sensoriamento.”

O Quantum Technologies Roadmap da Austrália vê os sensores quânticos estimulando uma nova onda de inovações tecnológicas em saúde, engenharia, transporte e recursos.

O grande sucesso do microscópio quântico da equipe foi sua capacidade de pular uma “barreira sólida” na microscopia de luz convencional.

Pesquisadores da University of Queensland (sentido anti-horário a partir do canto inferior esquerdo) Kaxteri Casasio, Warwick Bowen, Lars Madsen e Walid Mohamed alinham o microscópio quântico.

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“Os melhores microscópios ópticos usam lasers brilhantes que são bilhões de vezes mais brilhantes do que o sol”, disse o professor Bowen.

“Sistemas biológicos frágeis como a célula humana só podem sobreviver por um curto período de tempo neles e esse é um grande obstáculo.

“A reticulação quântica em nosso microscópio fornece 35 por cento de clareza aprimorada sem destruir a célula, permitindo-nos ver estruturas biológicas microscópicas que de outra forma seriam invisíveis.

“Os benefícios são claros – desde uma melhor compreensão dos sistemas vivos até técnicas de diagnóstico aprimoradas.”

Pesquisadores de microscópio quântico UQ

Pesquisadores da University of Queensland (sentido anti-horário a partir do canto inferior esquerdo) Kaxteri Casasio, Warwick Bowen, Lars Madsen e Walid Mohamed alinham o microscópio quântico. Crédito: University of Queensland

O professor Bowen disse que existem oportunidades ilimitadas para o emaranhamento quântico na tecnologia.

“Entanglement foi criado para revolucionar a computação, a comunicação e o sensoriamento”, disse ele. “A comunicação perfeitamente segura foi demonstrada há várias décadas como a primeira demonstração de uma vantagem quantitativa absoluta sobre as tecnologias tradicionais.

A computação é mais rápida do que qualquer computador convencional potencial que foi demonstrado pelo Google há dois anos, como a primeira evidência de vantagem absoluta na computação.

“A última peça do quebra-cabeça era a detecção e agora eliminamos essa lacuna.

“Isso abre a porta para algumas revoluções tecnológicas em grande escala.”

Referência: 9 de junho de 2021 natureza.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03528-w

A pesquisa foi apoiada pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea dos Estados Unidos e pelo Conselho de Pesquisa Australiano.

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Como evitamos que a terra seja queimada pelo sol intenso?

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Como evitamos que a terra seja queimada pelo sol intenso?

Aposto que nós, como espécie, estamos apaixonados pelo nosso planeta natal (apesar das nossas excessivas emissões de carbono). Mas a triste verdade é que a Terra está condenada. Um dia, o Sol entrará numa fase que tornará a vida impossível na Terra e, eventualmente, reduzirá o planeta a apenas um triste e solitário pedaço de ferro e níquel.

A boa notícia é que se nos empenharmos nisso – e não se preocupe, teremos centenas de milhões de anos para planear – poderemos manter o nosso mundo como um lar hospitaleiro, muito depois de o nosso Sol ter enlouquecido.

Um pesadelo acordado

O Sol lenta mas inevitavelmente torna-se mais brilhante, mais quente e maior com o tempo. Há milhares de milhões de anos, quando aglomerados de moléculas começaram a dançar juntos e a chamar-se vida, o Sol era cerca de 20% mais escuro do que é hoje. Até os dinossauros conheciam uma estrela menor e mais fraca. Embora o Sol esteja apenas a meio da principal fase da sua vida de queima de hidrogénio, com uma variável variável 4 mil milhões de anos antes de começar a morrer, é a estranha combinação de temperatura e brilho que torna a vida possível neste minúsculo mundo terrestre. Nosso planeta sofrerá erosão em apenas algumas centenas de milhões de anos. Um piscar de olhos, astronomicamente falando.

O sol semeia as sementes da sua própria morte através da física básica da sua existência. Neste preciso momento, a nossa estrela está a consumir quase 600 milhões de toneladas métricas de hidrogénio por segundo, esmagando esses átomos num inferno nuclear que atinge temperaturas de mais de 27 milhões de graus Fahrenheit. Desses 600 milhões de toneladas métricas, 4 milhões são convertidas em energia, o suficiente para iluminar todo o sistema solar.

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No entanto, esta reacção de fusão não é completamente limpa. Resta um subproduto, as cinzas dos incêndios nucleares: o hélio. Este hélio não tem para onde ir, pois os ciclos de convecção profundos que movem constantemente o material dentro do Sol nunca alcançam o núcleo do Sol, onde o hélio é formado. Então o hélio fica ali, inerte, sem vida e inútil, obstruindo a máquina.

Na sua idade atual, o Sol não tem temperaturas e pressões suficientemente altas no seu núcleo para fundir o hélio. Então, o hélio atrapalha, aumentando a massa total do núcleo sem dar mais nada para ele se fundir. Felizmente, o Sol é facilmente capaz de compensar isto, e esta compensação vem através de uma parte da física conhecida como equilíbrio hidrostático.

O sol existe em constante equilíbrio, vivendo no fio da faca nuclear. Por um lado estão as energias libertadas pelo processo de fusão, que, se não forem controladas, podem ameaçar explodir o Sol, ou pelo menos expandi-lo. Contrariando isso está a imensa gravidade da própria estrela, pressionando para dentro com toda a força que 1.027 toneladas de hidrogênio e hélio podem reunir. Se esta força continuar sem controlo, a gravidade do Sol irá esmagar a nossa estrela num buraco negro não maior do que uma cidade de tamanho médio.

Então, o que acontece quando uma força imparável enfrenta uma pressão irresistível? Um bom equilíbrio e uma estrela pode viver bilhões de anos. Se, por alguma razão, a temperatura dos incêndios nucleares aumentar aleatoriamente, isso aquecerá o resto da estrela e inflará as suas camadas externas, aliviando a pressão gravitacional e retardando as reações nucleares. Se o Sol se contraísse aleatoriamente, mais material seria empurrado para o núcleo, onde participaria na inebriante dança nuclear, e a libertação de energia resultante conspiraria para re-inflar a estrela até às proporções normais.

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Mas a presença de cinzas de hélio, esse resíduo nuclear, perturba este equilíbrio ao deslocar o hidrogénio que de outra forma se fundiria. O sol só pode puxar para dentro, a gravidade é implacável e indiferente. Quando isso acontece, força as reações nucleares do núcleo a se tornarem mais ferozes, aumentando sua temperatura, o que por sua vez força a superfície do Sol a inchar e a brilhar.

Lentamente, lentamente, lentamente, à medida que o hélio continua a se acumular no núcleo do Sol (ou em qualquer outra estrela de massa semelhante), ele se expande e brilha em resposta. É difícil prever exactamente quando este aumento de brilho significará um desastre para o nosso planeta, e isto depende da complexa interacção entre a radiação, a atmosfera e os oceanos. Mas a estimativa geral é que ainda temos cerca de 500 milhões de anos antes que a vida se torne impossível.

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Pesquisadores da Universidade de Utah coletam amostras para mapear a propagação da febre do vale através de esporos de sujeira

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Pesquisadores da Universidade de Utah coletam amostras para mapear a propagação da febre do vale através de esporos de sujeira

SALT LAKE CITY — Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Utah está estudando uma infecção fúngica respiratória que, segundo eles, está se espalhando pelo solo e pela poeira em Utah.

Os pesquisadores ainda não sabem quais áreas do estado sofrem com a febre do vale, mas a professora de epidemiologia Katherine Walter disse que o fungo pode se espalhar mais com as mudanças climáticas.

Uma equipe de pesquisa multidisciplinar, incluindo Walter, está tentando mapear onde o fungo causador da doença pode viver e onde pode se espalhar. Os pesquisadores receberam um Prêmio Interdisciplinar de Clima e Saúde de US$ 375 mil por meio do Burroughs Wellcome Fund para ajudar a financiar pesquisas sobre o fungo e aumentar a conscientização das pessoas em risco de infecção.

A febre do vale é difícil de rastrear porque os fungos que a causam não se espalham de pessoa para pessoa. Ela cresce furtivamente no solo, mas nunca aparece acima da superfície. Os sintomas da doença são semelhantes aos observados na gripe e incluem fadiga, tosse, febre, falta de ar, dor de cabeça, suores noturnos, dores musculares ou nas articulações e erupção na parte superior do corpo ou nas pernas, de acordo com os Centros de Doenças. Controle e Prevenção. proteção.

Em 2019, os Centros de Controle e Prevenção de Doenças relataram pouco mais de 20.000 casos confirmados da doença, sendo muito poucos deles no Novo México e em Utah.

“Quando a maioria das pessoas pensa em fungos, pensa em mofo ou cogumelos, que é algo que você pode ver”, disse Katrina Derrig. Derrig é diretor de coleções de vertebrados do Museu de História Natural de Utah e membro da equipe de pesquisa de Walter.

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“Mas este não é um fungo que tenha qualquer tipo de corpo frutífero visível. Ele só pode ser identificado com um microscópio, o que torna muito difícil identificá-lo no campo”, disse Derrig.

Como a febre do vale não é bem conhecida, muitas vezes não é diagnosticada ou é mal diagnosticada, o que pode causar um atraso no tratamento antifúngico necessário para as pessoas afetadas.

De acordo com um comunicado divulgado pela universidade10 arqueólogos que trabalhavam em um local de escavação no nordeste de Utah contraíram a febre do vale em 2001. A febre do vale é normalmente encontrada em estados mais quentes e secos, e previsões anteriores determinaram que o fungo não sobreviveria no solo de Utah, exceto no canto sudoeste do estado. . país, a centenas de quilômetros de onde os arqueólogos estão localizados.

“Recentemente, ocorreram mudanças extremamente extremas de temperatura, bem como precipitações e secas aqui no oeste americano. Tudo isso afeta a área em que o fungo pode existir”, disse Walter.

Walter e Derig, juntamente com o professor de biologia da Universidade de Utah, Eric Rickart, e o professor de ciências atmosféricas, Kevin Berry, coletam amostras de solo e poeira de diversas zonas climáticas do estado. As amostras serão examinadas para confirmar o DNA do fungo, e as áreas serão revistadas em busca de vestígios do fungo em roedores que escavam no subsolo, pois se suspeita que os roedores sejam um fator que contribui para a movimentação do fungo.

A equipe está se concentrando em Washington e no condado de St. George, em particular, por ser a área com maior prevalência de febre do vale. A universidade disse que a rápida construção da crescente área urbana está criando poeira carregada de germes em áreas anteriormente não perturbadas do deserto de Mojave.

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“Enquanto outros veem futuros desenvolvimentos habitacionais, os pesquisadores veem o potencial para um aumento significativo nos casos de doenças”, disse a universidade.

As paisagens dramáticas e a topografia do condado de Washington incluem uma variedade de microclimas que podem servir como substitutos para diversos climas em todo o estado. Somente amostras colhidas em um condado podem dar aos cientistas uma imagem relativamente precisa de onde os fungos prosperam em todo o estado.

Ao combinar esta informação com previsões sobre como o clima irá mudar ao longo do tempo, os investigadores esperam compreender quais as áreas que estão em risco agora e no futuro.

“Um componente importante deste projeto é educar o público para que saiba o que está acontecendo em sua comunidade, quais sinais devem procurar e como podem evitá-lo”, disse Perry.

Usar máscaras contra poeira em dias secos e ventosos pode ajudar a reduzir o risco de germes transportados pelo ar para aqueles que vivem em áreas infestadas de fungos. Os médicos que conhecem os sinais e sintomas da febre do vale serão capazes de detectar a doença precocemente e fornecer o tratamento adequado.

“Como ficamos doentes ao inalar esporos de fungos no solo, as pessoas que trabalham ao ar livre em empregos como construção, agricultura e combate a incêndios correm alto risco de infecção e doenças”, disse Walter. “A febre do Vale é uma questão crescente de igualdade na saúde e justiça ambiental.”

Walter acrescentou que a febre do vale não é a única doença que mudará com as alterações climáticas.

“Este é apenas um exemplo de infecções que serão, e já estão a ser, significativamente afectadas pelas alterações climáticas. Há muitas mais. O tema constante é que as populações mais vulneráveis ​​correm o maior risco. ”, disse Walter. “A febre do vale é apenas um elemento desta tempestade que todos vivemos.”

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A NASA detecta impressionantes 'chamas' cor-de-rosa emergindo de trás de um eclipse solar total – o que são?

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A NASA detecta impressionantes 'chamas' cor-de-rosa emergindo de trás de um eclipse solar total – o que são?

Um fotógrafo da NASA capturou imagens impressionantes que parecem mostrar majestosas chamas rosa fúcsia explodindo por trás do eclipse solar.

Snapper Keegan Barber capturou o eclipse total enquanto a lua encobria o sol e mergulhava Dallas, Texas, na escuridão em 8 de abril de 2024.

As imagens mostram enormes torres rosadas de plasma pulsando da superfície do Sol para sua segunda atmosfera, a cromosfera, e a coroa solar externa.

Estas chamas cor-de-rosa do tamanho de um planeta são chamadas de “proeminências solares” – anéis de plasma ancorado, ou gás superaquecido e carregado eletricamente – que podem persistir por meses na superfície do Sol.

Ambas as fracas camadas externas do Sol, a atmosfera e a coroa, onde essas proeminências solares fluem, são geralmente abafadas pela força total do brilho do Sol, mas eram visíveis para astrônomos profissionais e amadores durante o eclipse da semana passada.

O fotógrafo da NASA Keegan Barber capturou várias “anomalias solares” rosa brilhante durante o eclipse enquanto o sol pairava cerca de 150 milhões de quilômetros acima de Dallas, Texas, em 8 de abril de 2024 (acima).

Uma proeminência solar difere de uma erupção porque anéis presos de plasma, ou gás eletricamente carregado, podem persistir por meses seguidos na superfície do Sol.

Uma proeminência solar difere de uma erupção porque anéis presos de plasma, ou gás eletricamente carregado, podem persistir por meses seguidos na superfície do Sol.

As proeminências solares também são enormes e podem ter dez vezes o diâmetro da Terra ou mais

As proeminências solares também são enormes e podem ter dez vezes o diâmetro da Terra ou mais

Barber, que também trabalha como pesquisador de imagens na NASA, conseguiu capturar várias fotos em alta resolução da aparência do Sol, que era extraordinariamente visível graças à Lua, que obscurecia tudo, exceto a coroa branca do Sol e a cromosfera rosa.

Mas mesmo os espectadores casuais que assistem ao eclipse com segurança por trás dos óculos do eclipse e filmam o evento com nada mais privado do que uma câmera de telefone podem vislumbrar as constelações rosa-avermelhadas.

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“Não sei o que realmente são essas coisas vermelhas, mas eram visíveis a olho nu”, postou um usuário do Reddit na página r/espaço subreddit, “E eles aparecem muito claramente na câmera.”

As proeminências solares obtêm sua cor rosa-avermelhada da transformação do gás hidrogênio do Sol em plasma, porque o hidrogênio elementar emite uma luz avermelhada quando aquecido a altas temperaturas.

Há muito se sabe que o aquecimento de diferentes elementos químicos produz cores específicas, fato científico utilizado na indústria de fogos de artifício, na verdade:

Por exemplo, o cobre metálico em fogos de artifício emite reflexos de luz azul, enquanto o bário é conhecido por produzir cores verdes brilhantes e o sódio explode em amarelo brilhante.

Um pesquisador de imagens da NASA capturou várias fotos de alta resolução dessas proeminências solares, que eram extraordinariamente visíveis graças à Lua, que obscurecia tudo, exceto a coroa branca do Sol e a cromosfera rosa-avermelhada.

Um pesquisador de imagens da NASA capturou várias fotos de alta resolução dessas proeminências solares, que eram extraordinariamente visíveis graças à Lua, que obscurecia tudo, exceto a coroa branca do Sol e a cromosfera rosa-avermelhada.

Um postador do Reddit fez alguns cálculos, com base no diâmetro do Sol, para descobrir que esta proeminência solar tem cerca de cinco vezes o comprimento da Terra.  E eles disseram:

Um postador do Reddit fez alguns cálculos, com base no diâmetro do Sol, para descobrir que esta proeminência solar tem cerca de cinco vezes o comprimento da Terra. “Esta protuberância na parte inferior tem cerca de 17,5 pixels de comprimento, ou 44.500 milhas de altura”, disseram eles.

As formas curvas e pontiagudas de cada saliência são derivadas dos campos magnéticos que as rodeiam, que prendem o fluxo de plasma de hidrogênio eletricamente carregado dentro delas, como o fluxo de bolas de metal em um tubo magnético.

Ao longo do seu primeiro dia de existência, a heliopausa começa como um anel menor mais próximo da superfície do Sol, expandindo-se ou desdobrando-se como uma linha solta em um suéter, estendendo-se ainda mais para a atmosfera superior do Sol.

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Uma gigantesca reação de fusão nuclear presa no espaço por sua própria gravidade. O Sol é feito principalmente de plasma, um gás eletrificado de elétrons e íons.

O fluxo eletrificado desse plasma, segundo os astrônomos, é o que leva aos poderosos pulsos de ampliação que às vezes emergem do Sol.

Quando os anéis magnéticos são lançados no espaço, enormes fluxos de plasma são atraídos para preenchê-los, criando proeminências que podem durar semanas ou meses.

Embora os arcos brilhantes destas proeminências solares frequentemente entrem em colapso, ou “sangrem” gás através das suas linhas de campo magnético em direção ao Sol, há casos em que se tornam instáveis ​​e a sua energia é libertada para o espaço.

“No momento do eclipse, o Sol estava próximo do máximo solar, um período de aumento de atividade que ocorre a cada 11 anos, quando o campo magnético do Sol muda”, disse o redator de geofísica da NASA. Lindsey Dorman Ele disse.

Ela observou que “a atividade do Sol foi muito diferente durante o eclipse solar total em 2017”. “Naquela época, estava se aproximando do mínimo solar.”

Imagens tiradas durante o eclipse de 2017, durante um período de energia solar e atividade solar menos intensas durante esta maré baixa periódica, mostraram menos emaranhamento e correntes mais baixas de explosões magnéticas e plasma do Sol.

Dorman disse que “explosões” como essas proeminências solares estavam “confinadas à região equatorial do Sol” em 2017.

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