Ano da Tabela Periódica - Enigmas
Tabela Periódica - ENIGMAS
#1 Com que elemento começam as colisões no LHC do CERN?
Claro, é o Hidrogénio. Este é o primeiro elemento da tabela periódica e o átomo mais simples, com um protão e um electrão apenas, fáceis de separar quando acelerados! O hidrogénio tem isótopos, com um ou dois neutrões. O Deutério (com um neutrão) existe em 1% da água, o Trítio (com dois neutrões) decai rapidamente criando Hélio, um electrão e um neutrino. Para fazer protões os físicos injectam hidrogénio num cilindro de metal e usam um campo eléctrico para separar o protão e o electrão que constituem os átomos do hidrogénio. Estes protões são injectados num acelerador linear que constitui o primeiro elo da cadeia de aceleração do LHC. Depois da paragem em que o LHC agora se encontra, entrará em funcionamento o novo acelerador linear, Linac4.
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#1 Com que elemento começam as colisões no LHC do CERN?
Claro, é o Hidrogénio. Este é o primeiro elemento da tabela periódica e o átomo mais simples, com um protão e um electrão apenas, fáceis de separar quando acelerados! O hidrogénio tem isótopos, com um ou dois neutrões. O Deutério (com um neutrão) existe em 1% da água, o Trítio (com dois neutrões) decai rapidamente criando Hélio, um electrão e um neutrino. Para fazer protões os físicos injectam hidrogénio num cilindro de metal e usam um campo eléctrico para separar o protão e o electrão que constituem os átomos do hidrogénio. Estes protões são injectados num acelerador linear que constitui o primeiro elo da cadeia de aceleração do LHC. Depois da paragem em que o LHC agora se encontra, entrará em funcionamento o novo acelerador linear, Linac4.
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#2 De que elemento falamos? Existe em tomates e bananas e, portanto, em todos nós! Tem um isótopo radioactivo que emite positrões. É, por isso, a maior fonte de anti-partículas no corpo humano!
O potássio (símbolo químico K) que existe na natureza contém uma pequena percentagem (0,012%) de um isótopo radioactivo deste elemento, o potássio-40. O potássio-40 é na verdade a maior fonte de radioactividade do corpo humano, acima do carbono-14. Um dos modos de decaimento do K-40, raro mas possível, é o decaimento beta+, em que é emitido um neutrino e um positrão.
O neutrino é uma partícula sem carga eléctrica e quase sem massa cuja existência foi postulada por Pauli em 1930 para resolver a questão da aparente não-conservação de energia no decaimento beta dos núcleos radioactivos: a energia aparentemente em falta seria levada por uma partícula não detectada, o neutrino, que foi descoberto 26 anos mais tarde.
O positrão é a antipartícula do electrão, e este modo de decaimento faz com que uma pessoa com 80 kg emita cerca de 180 positrões por hora. É a maior fonte de anti-partículas no corpo humano! Um carregamento de 80 kg de bananas emite 5 vezes mais positrões que uma pessoa com o mesmo peso. As bananas são uma boa fonte de potássio, um elemento importante para o bom funcionamento do organismo! Ainda assim, a fracção do isótopo radioactivo K-40 é muito pequena e a dose de radiação associada é mínima. Comer bananas não é perigoso!
O neutrino é uma partícula sem carga eléctrica e quase sem massa cuja existência foi postulada por Pauli em 1930 para resolver a questão da aparente não-conservação de energia no decaimento beta dos núcleos radioactivos: a energia aparentemente em falta seria levada por uma partícula não detectada, o neutrino, que foi descoberto 26 anos mais tarde.
O positrão é a antipartícula do electrão, e este modo de decaimento faz com que uma pessoa com 80 kg emita cerca de 180 positrões por hora. É a maior fonte de anti-partículas no corpo humano! Um carregamento de 80 kg de bananas emite 5 vezes mais positrões que uma pessoa com o mesmo peso. As bananas são uma boa fonte de potássio, um elemento importante para o bom funcionamento do organismo! Ainda assim, a fracção do isótopo radioactivo K-40 é muito pequena e a dose de radiação associada é mínima. Comer bananas não é perigoso!
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#2 De que elemento falamos? Existe em tomates e bananas e, portanto, em todos nós! Tem um isótopo radioactivo que emite positrões. É, por isso, a maior fonte de anti-partículas no corpo humano!
O potássio (símbolo químico K) que existe na natureza contém uma pequena percentagem (0,012%) de um isótopo radioactivo deste elemento, o potássio-40. O potássio-40 é na verdade a maior fonte de radioactividade do corpo humano, acima do carbono-14. Um dos modos de decaimento do K-40, raro mas possível, é o decaimento beta+, em que é emitido um neutrino e um positrão.
O neutrino é uma partícula sem carga eléctrica e quase sem massa cuja existência foi postulada por Pauli em 1930 para resolver a questão da aparente não-conservação de energia no decaimento beta dos núcleos radioactivos: a energia aparentemente em falta seria levada por uma partícula não detectada, o neutrino, que foi descoberto 26 anos mais tarde.
O positrão é a antipartícula do electrão, e este modo de decaimento faz com que uma pessoa com 80 kg emita cerca de 180 positrões por hora. É a maior fonte de anti-partículas no corpo humano! Um carregamento de 80 kg de bananas emite 5 vezes mais positrões que uma pessoa com o mesmo peso. As bananas são uma boa fonte de potássio, um elemento importante para o bom funcionamento do organismo! Ainda assim, a fracção do isótopo radioactivo K-40 é muito pequena e a dose de radiação associada é mínima. Comer bananas não é perigoso!
O neutrino é uma partícula sem carga eléctrica e quase sem massa cuja existência foi postulada por Pauli em 1930 para resolver a questão da aparente não-conservação de energia no decaimento beta dos núcleos radioactivos: a energia aparentemente em falta seria levada por uma partícula não detectada, o neutrino, que foi descoberto 26 anos mais tarde.
O positrão é a antipartícula do electrão, e este modo de decaimento faz com que uma pessoa com 80 kg emita cerca de 180 positrões por hora. É a maior fonte de anti-partículas no corpo humano! Um carregamento de 80 kg de bananas emite 5 vezes mais positrões que uma pessoa com o mesmo peso. As bananas são uma boa fonte de potássio, um elemento importante para o bom funcionamento do organismo! Ainda assim, a fracção do isótopo radioactivo K-40 é muito pequena e a dose de radiação associada é mínima. Comer bananas não é perigoso!
#2 De que elemento falamos? Existe em tomates e bananas e, portanto, em todos nós! Tem um isótopo radioactivo que emite positrões. É, por isso, a maior fonte de anti-partículas no corpo humano!
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#3 Qual é o elemento que surge das rochas e cuja presença se tenta minimizar ventilando as habitações?
O Radão, também conhecido como Radon ou Radónio (Brasil). O seu símbolo químico é o Rn, tem número atómico 86 (ou seja, tem 86 protões no seu núcleo) e é o mais pesado dos gases nobres que se encontram na natureza. É inodoro, incolor e insípido. Todos os seus isótopos são radioativos, sendo o 222Rn o que se encontra em maior quantidade, sendo a sua semi-vida de aproximadamente 4 dias. O Radão é um dos elementos aos quais a população está constantemente exposta como emissor de radiação ionizante natural. A sua presença é mais prevalecente nas regiões rochosas graníticas com elevado teor de urânio.
O LabExpoRad é uma unidade de investigação da Universidade da Beira Interior que conta com vários investigadores do LIP e tem como principal objetivo o estudo dos diferentes aspetos da exposição da população ao Radão e dos riscos daí decorrentes para a saúde.
O LabExpoRad é uma unidade de investigação da Universidade da Beira Interior que conta com vários investigadores do LIP e tem como principal objetivo o estudo dos diferentes aspetos da exposição da população ao Radão e dos riscos daí decorrentes para a saúde.
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#3 Qual é o elemento que surge das rochas e cuja presença se tenta minimizar ventilando as habitações?
O Radão, também conhecido como Radon ou Radónio (Brasil). O seu símbolo químico é o Rn, tem número atómico 86 (ou seja, tem 86 protões no seu núcleo) e é o mais pesado dos gases nobres que se encontram na natureza. É inodoro, incolor e insípido. Todos os seus isótopos são radioativos, sendo o 222Rn o que se encontra em maior quantidade, sendo a sua semi-vida de aproximadamente 4 dias. O Radão é um dos elementos aos quais a população está constantemente exposta como emissor de radiação ionizante natural. A sua presença é mais prevalecente nas regiões rochosas graníticas com elevado teor de urânio.
O LabExpoRad é uma unidade de investigação da Universidade da Beira Interior que conta com vários investigadores do LIP e tem como principal objetivo o estudo dos diferentes aspetos da exposição da população ao Radão e dos riscos daí decorrentes para a saúde.
O LabExpoRad é uma unidade de investigação da Universidade da Beira Interior que conta com vários investigadores do LIP e tem como principal objetivo o estudo dos diferentes aspetos da exposição da população ao Radão e dos riscos daí decorrentes para a saúde.
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#4 Qual é o elemento que permite recriar os primeiros momentos do Universo no LHC?
O Chumbo, que tem como símbolo químico Pb ("Plumbum" em latim) e possui o número atómico mais elevado entre os elementos estáveis da Tabela Periódica - Z=82 protões. Dada a sua grande massa e esfericidade quase perfeita é usado no Programa de Iões Pesados do LHC com o objectivo de recriar o estado da matéria que terá ocorrido logo após o Big Bang. Este fenómeno é possível porque a temperatura e densidade de energia atingidas nas colisões entre iões de chumbo são similares às do universo primordial. Nestas condições extremas os quarks e os gluões - partículas elementares constituintes dos nucleões, que por sua vez formam o núcleo do átomo de chumbo - deixam de estar confinados pela força forte como acontece na matéria normal, comportando-se como partículas num fluido quase perfeito (líquido de muito baixa viscosidade específica). A este estado da matéria dá-se o nome de plasma de quarks e gluões, o "QGP".
Os feixes de iões de chumbo que circulam no LHC têm início num pequeno bloco de chumbo (Pb208) muito puro (99.57%). Este pequeno bloco é submetido a radiação de micro-ondas, sendo aquecido a 500 ºC por forma a transformar-se em vapor de chumbo. Os átomos deste vapor são ionizados até ficarem totalmente desprovidos dos seus 82 electrões e os iões resultantes passam por uma cadeia de aceleradores até entrarem no LHC e circularem com uma energia cinética de 2.51 TeV por nucleão (tera electrão-Volt, 1012 eV). A velocidade correspondente destes iões de chumbo é 99.999993% da velocidade da luz. Uma última curiosidade - se observássemos o tic-tac de um relógio montado nestes iões super-rápidos verificaríamos que seria aproximadamente 2670 vezes mais lento que o tic-tac do nosso relógio de pulso.
Os feixes de iões de chumbo que circulam no LHC têm início num pequeno bloco de chumbo (Pb208) muito puro (99.57%). Este pequeno bloco é submetido a radiação de micro-ondas, sendo aquecido a 500 ºC por forma a transformar-se em vapor de chumbo. Os átomos deste vapor são ionizados até ficarem totalmente desprovidos dos seus 82 electrões e os iões resultantes passam por uma cadeia de aceleradores até entrarem no LHC e circularem com uma energia cinética de 2.51 TeV por nucleão (tera electrão-Volt, 1012 eV). A velocidade correspondente destes iões de chumbo é 99.999993% da velocidade da luz. Uma última curiosidade - se observássemos o tic-tac de um relógio montado nestes iões super-rápidos verificaríamos que seria aproximadamente 2670 vezes mais lento que o tic-tac do nosso relógio de pulso.
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#4 Qual é o elemento que permite recriar os primeiros momentos do Universo no LHC?
O Chumbo, que tem como símbolo químico Pb ("Plumbum" em latim) e possui o número atómico mais elevado entre os elementos estáveis da Tabela Periódica - Z=82 protões. Dada a sua grande massa e esfericidade quase perfeita é usado no Programa de Iões Pesados do LHC com o objectivo de recriar o estado da matéria que terá ocorrido logo após o Big Bang. Este fenómeno é possível porque a temperatura e densidade de energia atingidas nas colisões entre iões de chumbo são similares às do universo primordial. Nestas condições extremas os quarks e os gluões - partículas elementares constituintes dos nucleões, que por sua vez formam o núcleo do átomo de chumbo - deixam de estar confinados pela força forte como acontece na matéria normal, comportando-se como partículas num fluido quase perfeito (líquido de muito baixa viscosidade específica). A este estado da matéria dá-se o nome de plasma de quarks e gluões, o "QGP".
Os feixes de iões de chumbo que circulam no LHC têm início num pequeno bloco de chumbo (Pb208) muito puro (99.57%). Este pequeno bloco é submetido a radiação de micro-ondas, sendo aquecido a 500 ºC por forma a transformar-se em vapor de chumbo. Os átomos deste vapor são ionizados até ficarem totalmente desprovidos dos seus 82 electrões e os iões resultantes passam por uma cadeia de aceleradores até entrarem no LHC e circularem com uma energia cinética de 2.51 TeV por nucleão (tera electrão-Volt, 1012 eV). A velocidade correspondente destes iões de chumbo é 99.999993% da velocidade da luz. Uma última curiosidade - se observássemos o tic-tac de um relógio montado nestes iões super-rápidos verificaríamos que seria aproximadamente 2670 vezes mais lento que o tic-tac do nosso relógio de pulso.
Os feixes de iões de chumbo que circulam no LHC têm início num pequeno bloco de chumbo (Pb208) muito puro (99.57%). Este pequeno bloco é submetido a radiação de micro-ondas, sendo aquecido a 500 ºC por forma a transformar-se em vapor de chumbo. Os átomos deste vapor são ionizados até ficarem totalmente desprovidos dos seus 82 electrões e os iões resultantes passam por uma cadeia de aceleradores até entrarem no LHC e circularem com uma energia cinética de 2.51 TeV por nucleão (tera electrão-Volt, 1012 eV). A velocidade correspondente destes iões de chumbo é 99.999993% da velocidade da luz. Uma última curiosidade - se observássemos o tic-tac de um relógio montado nestes iões super-rápidos verificaríamos que seria aproximadamente 2670 vezes mais lento que o tic-tac do nosso relógio de pulso.
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#5. Qual o elemento químico que vai ser adicionado ao cintilador líquido no detector de neutrinos SNO+?
O Telúrio (símbolo químico Te)! Este foi o primeiro elemento em que foi identificado o decaimento beta duplo: dois neutrões transformam-se simultaneamente em dois protões. No processo, são emitidos dois electrões e dois anti-neutrinos. O Telúrio que ocorre na natureza contém oito isótopos, sendo que os dois mais abundantes são instáveis e decaem por decaimento beta duplo. Usando este elemento, SNO+ vai procurar responder a uma pergunta fundamental sobre a natureza do neutrino: será que o neutrino é exactamente igual à sua anti-partícula, ou existem diferenças entre os dois? A ideia é a seguinte: no caso de o neutrino ser a sua própria anti-partícula (neutrino de Majorana), além do decaimento beta duplo “normal”, deve ocorrer também o chamado "decaimento beta duplo sem neutrinos”. Aqui, apenas são emitidos os dois electrões e o anti-neutrino emitido na transformação de um dos neutrões, é “absorvido" na transformação do outro (como se se aniquilassem). Se neutrino e anti-neutrino diferirem, tal não é possível. Para conseguir observar o fenómeno, ou excluir a sua existência, SNO+ vai tomar dados durante vários anos. Durante esse tempo, fará várias outras coisas interessantes, desde estudar os geo-neutrinos (produzidos no interior da Terra) a medir parâmetros das oscilações de neutrinos (detectando neutrinos produzidos em reactores nucleares distantes), estando alerta a possíveis neutrinos vindos de supernovas.
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#5. Qual o elemento químico que vai ser adicionado ao cintilador líquido no detector de neutrinos SNO+?
O Telúrio (símbolo químico Te)! Este foi o primeiro elemento em que foi identificado o decaimento beta duplo: dois neutrões transformam-se simultaneamente em dois protões. No processo, são emitidos dois electrões e dois anti-neutrinos. O Telúrio que ocorre na natureza contém oito isótopos, sendo que os dois mais abundantes são instáveis e decaem por decaimento beta duplo. Usando este elemento, SNO+ vai procurar responder a uma pergunta fundamental sobre a natureza do neutrino: será que o neutrino é exactamente igual à sua anti-partícula, ou existem diferenças entre os dois? A ideia é a seguinte: no caso de o neutrino ser a sua própria anti-partícula (neutrino de Majorana), além do decaimento beta duplo “normal”, deve ocorrer também o chamado "decaimento beta duplo sem neutrinos”. Aqui, apenas são emitidos os dois electrões e o anti-neutrino emitido na transformação de um dos neutrões, é “absorvido" na transformação do outro (como se se aniquilassem). Se neutrino e anti-neutrino diferirem, tal não é possível. Para conseguir observar o fenómeno, ou excluir a sua existência, SNO+ vai tomar dados durante vários anos. Durante esse tempo, fará várias outras coisas interessantes, desde estudar os geo-neutrinos (produzidos no interior da Terra) a medir parâmetros das oscilações de neutrinos (detectando neutrinos produzidos em reactores nucleares distantes), estando alerta a possíveis neutrinos vindos de supernovas.
#5. Qual o elemento químico que vai ser adicionado ao cintilador líquido no detector de neutrinos SNO+?
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#6. Qual o elemento químico que está na origem da luz da fluorescência que ajuda a detectar os raios cósmicos no Observatório Pierre Auger?
É o azoto, ou nitrogénio (símbolo químico N), que é o gás mais abundante na atmosfera da Terra. Quando uma partícula cósmica energética atinge o topo da atmosfera terrestre, vai interagir com as partículas que a constituem, originando uma cascata com milhões de partículas. As partículas da cascata vão excitar as moléculas de azoto que, quando regressam ao estado fundamental, emitem luz essencialmente na gama do ultra-violeta. Esta luz, que os nossos olhos não consegue ver, é detectada pelos telescópios de fluorescência do Observatório Pierre Auger. Conseguimos assim reconstruir o perfil do desenvolvimento longitudinal da cascata — a quantidade de luz produzida é proporcional à deposição de energia na atmosfera, que dependo do número de partículas na cascata a cada profundidade na atmosfera. O número total de partículas na cascata está relacionado com a energia da partícula inicial, e o perfil do chuveiro dá-nos indicações indirectas mas preciosas sobre a sua natureza. Para os telescópios de fluorescência, a cascata originada pelo raio cósmico primário é uma espécie de lâmpada ultravioleta que cruza o ar à velocidade da luz, com uma intensidade que primeiro aumenta e depois vai esmorecendo. Estes telescópios, constituídos por um espelho que foca a luz num numa matriz de detectores de luz, só funcionam durante a noite, e em noites com pouco luar, para que os detectores de luz não sejam danificados e a luz de fluorescência possa ser vista. O efeito é semelhante ao que provoca as auroras boreais, que surgem quando partículas energéticas vindas do Sol ionizam ou excitam átomos e moléculas de vários elementos na atmosfera, que emitem luz de vários comprimentos de onda quando regressam ao estado fundamental. No entanto, neste caso o oxigénio é o elemento que mais contribui na gama do visível, e nos permite observar o efeito a olho nu.
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#6. Qual o elemento químico que está na origem da luz da fluorescência que ajuda a detectar os raios cósmicos no Observatório Pierre Auger?
É o azoto, ou nitrogénio (símbolo químico N), que é o gás mais abundante na atmosfera da Terra. Quando uma partícula cósmica energética atinge o topo da atmosfera terrestre, vai interagir com as partículas que a constituem, originando uma cascata com milhões de partículas. As partículas da cascata vão excitar as moléculas de azoto que, quando regressam ao estado fundamental, emitem luz essencialmente na gama do ultra-violeta. Esta luz, que os nossos olhos não consegue ver, é detectada pelos telescópios de fluorescência do Observatório Pierre Auger. Conseguimos assim reconstruir o perfil do desenvolvimento longitudinal da cascata — a quantidade de luz produzida é proporcional à deposição de energia na atmosfera, que dependo do número de partículas na cascata a cada profundidade na atmosfera. O número total de partículas na cascata está relacionado com a energia da partícula inicial, e o perfil do chuveiro dá-nos indicações indirectas mas preciosas sobre a sua natureza. Para os telescópios de fluorescência, a cascata originada pelo raio cósmico primário é uma espécie de lâmpada ultravioleta que cruza o ar à velocidade da luz, com uma intensidade que primeiro aumenta e depois vai esmorecendo. Estes telescópios, constituídos por um espelho que foca a luz num numa matriz de detectores de luz, só funcionam durante a noite, e em noites com pouco luar, para que os detectores de luz não sejam danificados e a luz de fluorescência possa ser vista. O efeito é semelhante ao que provoca as auroras boreais, que surgem quando partículas energéticas vindas do Sol ionizam ou excitam átomos e moléculas de vários elementos na atmosfera, que emitem luz de vários comprimentos de onda quando regressam ao estado fundamental. No entanto, neste caso o oxigénio é o elemento que mais contribui na gama do visível, e nos permite observar o efeito a olho nu.
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#7. No interior desta câmara de faíscas, construída no LIP encontra-se um elemento químico que é relativamente raro na Terra mas o segundo mais abundante no Universo observável. De que elemento se trata?
É o Hélio! O Hélio (He) é o segundo elemento químico mais leve e mais abundante no Universo, a seguir ao Hidrogénio. É também o primeiro elemento do grupo dos gases inertes da tabela periódica. Tem o nome da divindade grega associada ao Sol, por ter sido identificado pela primeira vez como uma risca amarela desconhecida no espectro da luz solar. Na verdade, o Sol, como as outras estrelas, produz grandes quantidades de Hélio nas reações nucleares no seu interior, por fusão de hidrogénio.
Na Terra, o Hélio é relativamente raro, mas tem inúmeras aplicações. Mesmo na física de partículas, a sua utilização em detectores gasosos é apenas um exemplo. Outro exemplo importante é a sua utilização em criogenia, em particular no arrefecimento dos ímans supercondutores utilizados nos grandes aceleradores de partículas.
A câmara de faíscas é um exemplo de um detector gasoso: a passagem de partículas carregadas vai ionizar o gás (neste caso, o hélio) no interior do detector. Aplicando diferenças de potencial aos eléctrodos no interior da câmara, criamos um campo eléctrico que nos permite recolher as cargas eléctricas assim produzidas, e produzir avalanches de carga. No caso da câmara de faíscas, as diferenças de potencial entre as placas metálicas no interior da câmara fazem com que a passagem de partículas carregadas origine descargas eléctricas (visíveis como uma espécie de faíscas) no interior da câmara.
Hoje, detectores mais sofisticados baseados nos mesmos princípios estão em operação nas experiências do LHC e em muitas outras experiências de física de partículas. A câmara de faíscas do LIP foi construída com propósitos educativos para ilustrar a detecção de partículas, e também a omnipresença dos raios cósmicos que constantemente nos atravessam. Foi já vendida para museus e centros de ciência em várias partes do mundo.
Na Terra, o Hélio é relativamente raro, mas tem inúmeras aplicações. Mesmo na física de partículas, a sua utilização em detectores gasosos é apenas um exemplo. Outro exemplo importante é a sua utilização em criogenia, em particular no arrefecimento dos ímans supercondutores utilizados nos grandes aceleradores de partículas.
A câmara de faíscas é um exemplo de um detector gasoso: a passagem de partículas carregadas vai ionizar o gás (neste caso, o hélio) no interior do detector. Aplicando diferenças de potencial aos eléctrodos no interior da câmara, criamos um campo eléctrico que nos permite recolher as cargas eléctricas assim produzidas, e produzir avalanches de carga. No caso da câmara de faíscas, as diferenças de potencial entre as placas metálicas no interior da câmara fazem com que a passagem de partículas carregadas origine descargas eléctricas (visíveis como uma espécie de faíscas) no interior da câmara.
Hoje, detectores mais sofisticados baseados nos mesmos princípios estão em operação nas experiências do LHC e em muitas outras experiências de física de partículas. A câmara de faíscas do LIP foi construída com propósitos educativos para ilustrar a detecção de partículas, e também a omnipresença dos raios cósmicos que constantemente nos atravessam. Foi já vendida para museus e centros de ciência em várias partes do mundo.
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#7. No interior desta câmara de faíscas, construída no LIP encontra-se um elemento químico que é relativamente raro na Terra mas o segundo mais abundante no Universo observável. De que elemento se trata?
É o Hélio! O Hélio (He) é o segundo elemento químico mais leve e mais abundante no Universo, a seguir ao Hidrogénio. É também o primeiro elemento do grupo dos gases inertes da tabela periódica. Tem o nome da divindade grega associada ao Sol, por ter sido identificado pela primeira vez como uma risca amarela desconhecida no espectro da luz solar. Na verdade, o Sol, como as outras estrelas, produz grandes quantidades de Hélio nas reações nucleares no seu interior, por fusão de hidrogénio.
Na Terra, o Hélio é relativamente raro, mas tem inúmeras aplicações. Mesmo na física de partículas, a sua utilização em detectores gasosos é apenas um exemplo. Outro exemplo importante é a sua utilização em criogenia, em particular no arrefecimento dos ímans supercondutores utilizados nos grandes aceleradores de partículas.
A câmara de faíscas é um exemplo de um detector gasoso: a passagem de partículas carregadas vai ionizar o gás (neste caso, o hélio) no interior do detector. Aplicando diferenças de potencial aos eléctrodos no interior da câmara, criamos um campo eléctrico que nos permite recolher as cargas eléctricas assim produzidas, e produzir avalanches de carga. No caso da câmara de faíscas, as diferenças de potencial entre as placas metálicas no interior da câmara fazem com que a passagem de partículas carregadas origine descargas eléctricas (visíveis como uma espécie de faíscas) no interior da câmara.
Hoje, detectores mais sofisticados baseados nos mesmos princípios estão em operação nas experiências do LHC e em muitas outras experiências de física de partículas. A câmara de faíscas do LIP foi construída com propósitos educativos para ilustrar a detecção de partículas, e também a omnipresença dos raios cósmicos que constantemente nos atravessam. Foi já vendida para museus e centros de ciência em várias partes do mundo.
Na Terra, o Hélio é relativamente raro, mas tem inúmeras aplicações. Mesmo na física de partículas, a sua utilização em detectores gasosos é apenas um exemplo. Outro exemplo importante é a sua utilização em criogenia, em particular no arrefecimento dos ímans supercondutores utilizados nos grandes aceleradores de partículas.
A câmara de faíscas é um exemplo de um detector gasoso: a passagem de partículas carregadas vai ionizar o gás (neste caso, o hélio) no interior do detector. Aplicando diferenças de potencial aos eléctrodos no interior da câmara, criamos um campo eléctrico que nos permite recolher as cargas eléctricas assim produzidas, e produzir avalanches de carga. No caso da câmara de faíscas, as diferenças de potencial entre as placas metálicas no interior da câmara fazem com que a passagem de partículas carregadas origine descargas eléctricas (visíveis como uma espécie de faíscas) no interior da câmara.
Hoje, detectores mais sofisticados baseados nos mesmos princípios estão em operação nas experiências do LHC e em muitas outras experiências de física de partículas. A câmara de faíscas do LIP foi construída com propósitos educativos para ilustrar a detecção de partículas, e também a omnipresença dos raios cósmicos que constantemente nos atravessam. Foi já vendida para museus e centros de ciência em várias partes do mundo.
#7. No interior desta câmara de faíscas, construída no LIP encontra-se um elemento químico que é relativamente raro na Terra mas o segundo mais abundante no Universo observável. De que elemento se trata?
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#8. Qual é o elemento químico usado para definir a unidade de tempo padrão?
Césio (Cs). O elemento químico césio é usado desde 1960 para definir a unidade de tempo padrão no Sistema de Unidades Internacional (SI). A definição oficial de 1967 (e adenddum em 1997) dita: "O segundo é a duração de 9192631770 períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis de energia hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio (133Cs). Esta definição refere-se a um átomo de césio em repouso e à temperatura de 0 K.". As duas grandezas envolvidas relacionam-se entre si através da constante de Planck h, a famosa constante que rege o mundo microfísico: E=hf=h/T, onde E é a energia do fotão, também conhecida por "quantum" de energia, e f é a frequência da radiação, que por sua vez é o inverso do período. À parte da enorme estabilidade deste oscilador atómico, a sua escolha deve-se porque à data aquele número pouco simpático de períodos correspondia ao limite da precisão dos frequencímetros (capacidade de medir com precisão 9192631770 oscilações em 1 segundo). A inevitabilidade desta precisão é fundamental nas nossas vidas: GPS, sincronização de telemóveis e de computadores, e até transacções em bolsa são reguladas por um relógio de césio que providencia o Tempo Universal Coordenado (UTC). O segundo-padrão foi a primeira unidade do Sistema Internacional definido a partir de uma propriedade universal, verificável em qualquer ponto do Universo. A partir desta definição e da constância e universalidade da velocidade da luz no vazio definiu-se o metro-padrão. A 20 de Maio de 2019 será adoptado o novo SI, em que as unidades básicas serão todas definidas a partir de constantes fundamentais.
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#8. Qual é o elemento químico usado para definir a unidade de tempo padrão?
Césio (Cs). O elemento químico césio é usado desde 1960 para definir a unidade de tempo padrão no Sistema de Unidades Internacional (SI). A definição oficial de 1967 (e adenddum em 1997) dita: "O segundo é a duração de 9192631770 períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis de energia hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio (133Cs). Esta definição refere-se a um átomo de césio em repouso e à temperatura de 0 K.". As duas grandezas envolvidas relacionam-se entre si através da constante de Planck h, a famosa constante que rege o mundo microfísico: E=hf=h/T, onde E é a energia do fotão, também conhecida por "quantum" de energia, e f é a frequência da radiação, que por sua vez é o inverso do período. À parte da enorme estabilidade deste oscilador atómico, a sua escolha deve-se porque à data aquele número pouco simpático de períodos correspondia ao limite da precisão dos frequencímetros (capacidade de medir com precisão 9192631770 oscilações em 1 segundo). A inevitabilidade desta precisão é fundamental nas nossas vidas: GPS, sincronização de telemóveis e de computadores, e até transacções em bolsa são reguladas por um relógio de césio que providencia o Tempo Universal Coordenado (UTC). O segundo-padrão foi a primeira unidade do Sistema Internacional definido a partir de uma propriedade universal, verificável em qualquer ponto do Universo. A partir desta definição e da constância e universalidade da velocidade da luz no vazio definiu-se o metro-padrão. A 20 de Maio de 2019 será adoptado o novo SI, em que as unidades básicas serão todas definidas a partir de constantes fundamentais.
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#9. Que elemento químico tem uma massa praticamente igual à do quark top? pista: é utilizado nos cristais que compõem o calorímetro electromagnético de CMS
É o tungsténio (W), também conhecido como volfrâmio, que tem como símbolo W e número atómico 74.
É um dos elementos muito densos que constituem os cristais dos detetores de fotões de CMS.
A sua massa atómica, 183,8 u, corresponde a 172.5 GeV/c², ou seja praticamente a massa do quark top.
É notável que uma partícula, que pensamos ser elementar, tenha uma massa igual à de um átomo, ainda para mais um de massa elevada.
O quark top é a partícula elementar mais pesada conhecida até ao momento e é produzida copiosamente no colisionador LHC do CERN. Várias das medidas de precisão das propriedades deste quark, bem como várias pesquisas por novos fenómenos de física em que poderá participar, têm uma participação ativa de diversos investigadores do LIP. A existência do quark top foi proposta em 1973 por Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa (Prémios Nobel da Física em 2008) e foi descoberto pelas experiências CDF e D0 do acelerador Tevatrão (Fermilab, Estados Unidos) em 1994. O estudo das propriedades deste quark faz parte do programa de física do LHC e envolve investigadores de todo o mundo. A principal conferência internacional dedicada ao estudo deste quark iniciou-se em 2006 em Coimbra, por iniciativa de investigadores do LIP, tendo a sua 10ª edição sido realizada em Braga em 2017.
O quark top é a partícula elementar mais pesada conhecida até ao momento e é produzida copiosamente no colisionador LHC do CERN. Várias das medidas de precisão das propriedades deste quark, bem como várias pesquisas por novos fenómenos de física em que poderá participar, têm uma participação ativa de diversos investigadores do LIP. A existência do quark top foi proposta em 1973 por Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa (Prémios Nobel da Física em 2008) e foi descoberto pelas experiências CDF e D0 do acelerador Tevatrão (Fermilab, Estados Unidos) em 1994. O estudo das propriedades deste quark faz parte do programa de física do LHC e envolve investigadores de todo o mundo. A principal conferência internacional dedicada ao estudo deste quark iniciou-se em 2006 em Coimbra, por iniciativa de investigadores do LIP, tendo a sua 10ª edição sido realizada em Braga em 2017.
Tabela Periódica - ENIGMAS
#9. Que elemento químico tem uma massa praticamente igual à do quark top? pista: é utilizado nos cristais que compõem o calorímetro electromagnético de CMS
É o tungsténio (W), também conhecido como volfrâmio, que tem como símbolo W e número atómico 74.
É um dos elementos muito densos que constituem os cristais dos detetores de fotões de CMS.
A sua massa atómica, 183,8 u, corresponde a 172.5 GeV/c², ou seja praticamente a massa do quark top.
É notável que uma partícula, que pensamos ser elementar, tenha uma massa igual à de um átomo, ainda para mais um de massa elevada.
O quark top é a partícula elementar mais pesada conhecida até ao momento e é produzida copiosamente no colisionador LHC do CERN. Várias das medidas de precisão das propriedades deste quark, bem como várias pesquisas por novos fenómenos de física em que poderá participar, têm uma participação ativa de diversos investigadores do LIP. A existência do quark top foi proposta em 1973 por Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa (Prémios Nobel da Física em 2008) e foi descoberto pelas experiências CDF e D0 do acelerador Tevatrão (Fermilab, Estados Unidos) em 1994. O estudo das propriedades deste quark faz parte do programa de física do LHC e envolve investigadores de todo o mundo. A principal conferência internacional dedicada ao estudo deste quark iniciou-se em 2006 em Coimbra, por iniciativa de investigadores do LIP, tendo a sua 10ª edição sido realizada em Braga em 2017.
O quark top é a partícula elementar mais pesada conhecida até ao momento e é produzida copiosamente no colisionador LHC do CERN. Várias das medidas de precisão das propriedades deste quark, bem como várias pesquisas por novos fenómenos de física em que poderá participar, têm uma participação ativa de diversos investigadores do LIP. A existência do quark top foi proposta em 1973 por Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa (Prémios Nobel da Física em 2008) e foi descoberto pelas experiências CDF e D0 do acelerador Tevatrão (Fermilab, Estados Unidos) em 1994. O estudo das propriedades deste quark faz parte do programa de física do LHC e envolve investigadores de todo o mundo. A principal conferência internacional dedicada ao estudo deste quark iniciou-se em 2006 em Coimbra, por iniciativa de investigadores do LIP, tendo a sua 10ª edição sido realizada em Braga em 2017.
#9. Que elemento químico tem uma massa praticamente igual à do quark top? pista: é utilizado nos cristais que compõem o calorímetro electromagnético de CMS
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Tabela Periódica - ENIGMAS
#10. Qual é o elemento que mais se forma no fim do ciclo de vida das estrelas, antes de explodirem?
É o Ferro (Fe), durante a sua vida, as estrelas produzem energia por reações de fusão nuclear, que transformam elementos leves (a começar pelo hidrogénio) em elementos cada vez mais pesados. O balanço energético é positivo até à sua última fase, em que a estrela queima silício para produzir ferro. A partir desse momento, já não é gerada energia a partir das reações nucleares, e a força gravítica comprime o núcleo de ferro na estrela. As estrelas muito massivas, com massas 8 vezes maiores que a massa do Sol, explodem no que se conhece como uma Supernova.
Os investigadores do grupo NUC-RIA do LIP tentam reproduzir em laboratório as condições de reação típicas de explosões Supernova. Para tal, realizam experiências com feixes estáveis (em Lisboa, mas também noutros locais, como o LNS da Catânia, em Itália) e com feixes radioativos (em laboratórios como o FAIR na Alemanha ou o ISOLDE no CERN). Estas experiências são fundamentais para aumentar o conhecimento sobre a formação dos elementos químicos existentes no nosso sistema solar, e em geral no Universo.
Os investigadores do grupo NUC-RIA do LIP tentam reproduzir em laboratório as condições de reação típicas de explosões Supernova. Para tal, realizam experiências com feixes estáveis (em Lisboa, mas também noutros locais, como o LNS da Catânia, em Itália) e com feixes radioativos (em laboratórios como o FAIR na Alemanha ou o ISOLDE no CERN). Estas experiências são fundamentais para aumentar o conhecimento sobre a formação dos elementos químicos existentes no nosso sistema solar, e em geral no Universo.
Tabela Periódica - ENIGMAS
#10. Qual é o elemento que mais se forma no fim do ciclo de vida das estrelas, antes de explodirem?
É o Ferro (Fe), durante a sua vida, as estrelas produzem energia por reações de fusão nuclear, que transformam elementos leves (a começar pelo hidrogénio) em elementos cada vez mais pesados. O balanço energético é positivo até à sua última fase, em que a estrela queima silício para produzir ferro. A partir desse momento, já não é gerada energia a partir das reações nucleares, e a força gravítica comprime o núcleo de ferro na estrela. As estrelas muito massivas, com massas 8 vezes maiores que a massa do Sol, explodem no que se conhece como uma Supernova.
Os investigadores do grupo NUC-RIA do LIP tentam reproduzir em laboratório as condições de reação típicas de explosões Supernova. Para tal, realizam experiências com feixes estáveis (em Lisboa, mas também noutros locais, como o LNS da Catânia, em Itália) e com feixes radioativos (em laboratórios como o FAIR na Alemanha ou o ISOLDE no CERN). Estas experiências são fundamentais para aumentar o conhecimento sobre a formação dos elementos químicos existentes no nosso sistema solar, e em geral no Universo.
Os investigadores do grupo NUC-RIA do LIP tentam reproduzir em laboratório as condições de reação típicas de explosões Supernova. Para tal, realizam experiências com feixes estáveis (em Lisboa, mas também noutros locais, como o LNS da Catânia, em Itália) e com feixes radioativos (em laboratórios como o FAIR na Alemanha ou o ISOLDE no CERN). Estas experiências são fundamentais para aumentar o conhecimento sobre a formação dos elementos químicos existentes no nosso sistema solar, e em geral no Universo.
#10. Qual é o elemento que mais se forma no fim do ciclo de vida das estrelas, antes de explodirem?
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#11. Este elemento é tão versátil que é usado no fabrico de lâmpadas e lasers, mas também como anestésico e até como combustível para sondas espaciais com motores iónicos! Além disso, é usado para procurar Matéria Escura nos detectores LUX e LZ. Qual é?
É o Xenon (Xe), Este gás raro existe em pequenas quantidades na atmosfera, e conhecemo-lo principalmente pela sua utilização no fabrico de lâmpadas de elevada luminosidade para automóveis. Em medicina é usado como anestésico com poucos efeitos secundários, e espera-se que a sua utilização aumente gradualmente à medida que o seu preço diminui. É também usado como combustível para motores iónicos desde os anos 70 em satélites e sondas espaciais, como a Deep Space 1 da NASA.
Em Física de Partículas é usado na construção dos mais sensíveis detectores de Matéria Escura do mundo, como LUX (na imagem, c om 370 kg de xénon líquido, e cuja sigla significa exactamente Large Underground Xenon detector) e o seu sucessor LZ (LUX-ZEPLIN, com 10 toneladas de xénon), experiências em que o LIP participa com uma equipa de cerca de 10 cientistas e estudantes. Estes detectores funcionam a 1500 m de profundidade numa antiga mina de ouro, ficando assim protegidos dos raios cósmicos que chegam à superfície da Terra, enquanto que as partículas de Matéria Escura atravessam facilmente a rocha e podem chegar aos detectores. O xénon é mantido na forma líquida a uma temperatura de cerca de 100 graus negativos, e é rodeado de sensores de luz e materiais altamente reflectivos de forma a detectar os sinais extremamente ténues e raros esperados das interacções de partículas de Matéria Escura.
Saber mais: LZ: http://lz.lbl.gov, LUX: http://luxdarkmatter.org
Em Física de Partículas é usado na construção dos mais sensíveis detectores de Matéria Escura do mundo, como LUX (na imagem, c om 370 kg de xénon líquido, e cuja sigla significa exactamente Large Underground Xenon detector) e o seu sucessor LZ (LUX-ZEPLIN, com 10 toneladas de xénon), experiências em que o LIP participa com uma equipa de cerca de 10 cientistas e estudantes. Estes detectores funcionam a 1500 m de profundidade numa antiga mina de ouro, ficando assim protegidos dos raios cósmicos que chegam à superfície da Terra, enquanto que as partículas de Matéria Escura atravessam facilmente a rocha e podem chegar aos detectores. O xénon é mantido na forma líquida a uma temperatura de cerca de 100 graus negativos, e é rodeado de sensores de luz e materiais altamente reflectivos de forma a detectar os sinais extremamente ténues e raros esperados das interacções de partículas de Matéria Escura.
Saber mais: LZ: http://lz.lbl.gov, LUX: http://luxdarkmatter.org
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#11. Este elemento é tão versátil que é usado no fabrico de lâmpadas e lasers, mas também como anestésico e até como combustível para sondas espaciais com motores iónicos! Além disso, é usado para procurar Matéria Escura nos detectores LUX e LZ. Qual é?
É o Xenon (Xe), Este gás raro existe em pequenas quantidades na atmosfera, e conhecemo-lo principalmente pela sua utilização no fabrico de lâmpadas de elevada luminosidade para automóveis. Em medicina é usado como anestésico com poucos efeitos secundários, e espera-se que a sua utilização aumente gradualmente à medida que o seu preço diminui. É também usado como combustível para motores iónicos desde os anos 70 em satélites e sondas espaciais, como a Deep Space 1 da NASA.
Em Física de Partículas é usado na construção dos mais sensíveis detectores de Matéria Escura do mundo, como LUX (na imagem, c om 370 kg de xénon líquido, e cuja sigla significa exactamente Large Underground Xenon detector) e o seu sucessor LZ (LUX-ZEPLIN, com 10 toneladas de xénon), experiências em que o LIP participa com uma equipa de cerca de 10 cientistas e estudantes. Estes detectores funcionam a 1500 m de profundidade numa antiga mina de ouro, ficando assim protegidos dos raios cósmicos que chegam à superfície da Terra, enquanto que as partículas de Matéria Escura atravessam facilmente a rocha e podem chegar aos detectores. O xénon é mantido na forma líquida a uma temperatura de cerca de 100 graus negativos, e é rodeado de sensores de luz e materiais altamente reflectivos de forma a detectar os sinais extremamente ténues e raros esperados das interacções de partículas de Matéria Escura.
Saber mais: LZ: http://lz.lbl.gov, LUX: http://luxdarkmatter.org
Em Física de Partículas é usado na construção dos mais sensíveis detectores de Matéria Escura do mundo, como LUX (na imagem, c om 370 kg de xénon líquido, e cuja sigla significa exactamente Large Underground Xenon detector) e o seu sucessor LZ (LUX-ZEPLIN, com 10 toneladas de xénon), experiências em que o LIP participa com uma equipa de cerca de 10 cientistas e estudantes. Estes detectores funcionam a 1500 m de profundidade numa antiga mina de ouro, ficando assim protegidos dos raios cósmicos que chegam à superfície da Terra, enquanto que as partículas de Matéria Escura atravessam facilmente a rocha e podem chegar aos detectores. O xénon é mantido na forma líquida a uma temperatura de cerca de 100 graus negativos, e é rodeado de sensores de luz e materiais altamente reflectivos de forma a detectar os sinais extremamente ténues e raros esperados das interacções de partículas de Matéria Escura.
Saber mais: LZ: http://lz.lbl.gov, LUX: http://luxdarkmatter.org
#11. Este elemento é tão versátil que é usado no fabrico de lâmpadas e lasers, mas também como anestésico e até como combustível para sondas espaciais com motores iónicos! Além disso, é usado para procurar Matéria Escura nos detectores LUX e LZ. Qual é?
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#12. Qual o elemento químico usado como alvo na famosa experiência conhecida como Experiência de Rutherford?
É o Ouro (Au), O ouro é um metal amarelo brilhante, denso, extremamente durável, altamente maleável e geralmente encontrado na natureza em forma bastante pura. É um dos mais nobres (ou seja, quimicamente menos reativos) dos elementos de transição. Todas estas qualidades contribuíram para que fosse considerado um metal precioso de grande valor desde os temos mais remotos. Está por isso associado a uma história ímpar.
Na experiência de Rutherford, o alvo era de facto uma folha de ouro com cerca de 400 nm de espessura. Trata-se na verdade de uma série de experiências conduzidas por Geiger e Marsden, com início em 1908. Na experiência, um feixe de partículas alfa (núcleos de hélio) atingia uma folha de ouro. Os ângulos de dispersão das partículas eram medidos registando (com o auxílio de um microscópio) os pontos de incidência num material fluorescente que rodeava o dispositivo. Observou-que que 1 em cada 8000 partículas alfa era deflectida com um grande ângulo (superior a 90º). Estes resultados foram interpretados por Rutherford como mostrando que os átomos têm um núcleo extremamente pequeno e denso, onde estão concentradas todas as suas cargas positivas e quase toda a sua massa.
Na verdade, fazer colidir um feixe de partículas com um alvo (ou com outro feixe de partículas) para compreender as propriedades dos constituintes de matéria e/ou das forças entre eles continua a ser o que fazemos nas experiências de física de partículas, pelo que a experiência da folha de ouro de Rutherford é uma experiência fundadora!
Na experiência de Rutherford, o alvo era de facto uma folha de ouro com cerca de 400 nm de espessura. Trata-se na verdade de uma série de experiências conduzidas por Geiger e Marsden, com início em 1908. Na experiência, um feixe de partículas alfa (núcleos de hélio) atingia uma folha de ouro. Os ângulos de dispersão das partículas eram medidos registando (com o auxílio de um microscópio) os pontos de incidência num material fluorescente que rodeava o dispositivo. Observou-que que 1 em cada 8000 partículas alfa era deflectida com um grande ângulo (superior a 90º). Estes resultados foram interpretados por Rutherford como mostrando que os átomos têm um núcleo extremamente pequeno e denso, onde estão concentradas todas as suas cargas positivas e quase toda a sua massa.
Na verdade, fazer colidir um feixe de partículas com um alvo (ou com outro feixe de partículas) para compreender as propriedades dos constituintes de matéria e/ou das forças entre eles continua a ser o que fazemos nas experiências de física de partículas, pelo que a experiência da folha de ouro de Rutherford é uma experiência fundadora!
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#12. Qual o elemento químico usado como alvo na famosa experiência conhecida como Experiência de Rutherford?
É o Ouro (Au), O ouro é um metal amarelo brilhante, denso, extremamente durável, altamente maleável e geralmente encontrado na natureza em forma bastante pura. É um dos mais nobres (ou seja, quimicamente menos reativos) dos elementos de transição. Todas estas qualidades contribuíram para que fosse considerado um metal precioso de grande valor desde os temos mais remotos. Está por isso associado a uma história ímpar.
Na experiência de Rutherford, o alvo era de facto uma folha de ouro com cerca de 400 nm de espessura. Trata-se na verdade de uma série de experiências conduzidas por Geiger e Marsden, com início em 1908. Na experiência, um feixe de partículas alfa (núcleos de hélio) atingia uma folha de ouro. Os ângulos de dispersão das partículas eram medidos registando (com o auxílio de um microscópio) os pontos de incidência num material fluorescente que rodeava o dispositivo. Observou-que que 1 em cada 8000 partículas alfa era deflectida com um grande ângulo (superior a 90º). Estes resultados foram interpretados por Rutherford como mostrando que os átomos têm um núcleo extremamente pequeno e denso, onde estão concentradas todas as suas cargas positivas e quase toda a sua massa.
Na verdade, fazer colidir um feixe de partículas com um alvo (ou com outro feixe de partículas) para compreender as propriedades dos constituintes de matéria e/ou das forças entre eles continua a ser o que fazemos nas experiências de física de partículas, pelo que a experiência da folha de ouro de Rutherford é uma experiência fundadora!
Na experiência de Rutherford, o alvo era de facto uma folha de ouro com cerca de 400 nm de espessura. Trata-se na verdade de uma série de experiências conduzidas por Geiger e Marsden, com início em 1908. Na experiência, um feixe de partículas alfa (núcleos de hélio) atingia uma folha de ouro. Os ângulos de dispersão das partículas eram medidos registando (com o auxílio de um microscópio) os pontos de incidência num material fluorescente que rodeava o dispositivo. Observou-que que 1 em cada 8000 partículas alfa era deflectida com um grande ângulo (superior a 90º). Estes resultados foram interpretados por Rutherford como mostrando que os átomos têm um núcleo extremamente pequeno e denso, onde estão concentradas todas as suas cargas positivas e quase toda a sua massa.
Na verdade, fazer colidir um feixe de partículas com um alvo (ou com outro feixe de partículas) para compreender as propriedades dos constituintes de matéria e/ou das forças entre eles continua a ser o que fazemos nas experiências de física de partículas, pelo que a experiência da folha de ouro de Rutherford é uma experiência fundadora!
#12. Qual o elemento químico usado como alvo na famosa experiência conhecida como Experiência de Rutherford?
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#13. A experiência de neutrinos SNO+ encontra-se no SNOLAB, um laboratório subterrâneo no Canadá instalado numa mina activa de que elemento químico?
É o Níquel (símbolo químico Ni, número atómico 28)! Na verdade, muitas experiências que estudam neutrinos ou procuram matéria escura encontram-se em laboratórios substerrâneos, muitas vezes construídos em minas de grande profundidade. O objectivo é estarem protegidos dos raios cósmicos, para serem sensíveis aos sinais raros ou ténues que procuram: só neutrinos (ou as suas anti-partículas, os anti-neutrinos) ou partículas de matéria escura conseguirão chegar a estas profundidades. Outro aspecto interessante é que conseguem criar, no interior de minas por vezes ainda em actividade, alguns dos ambientes mais limpos do mundo! Isto para se livrarem também de quaisquer contaminações de poeiras e outros materiais contendo alguma radioactividade natural. É o caso do detector SNO+, um detector de neutrinos instalado a 2 km de profundidade na mina de níquel de Creighton, no Canadá, ainda em actividade. Outro exemplo famoso é o da experiência de Homestake, na mina de ouro de Homestake, onde, na década de 1960, funcionou a primeira experiência a detectar neutrinos. A mina só deixou de funcionar em 2001, e nela está instalado o SURF - Sandford Underground Research Laboratory, onde funcioram ou vão funcionar várias experiências em que o LIP está implicado. A experiência de matéria escura LUX funcionou na mesma cavidade onde tinha sido realizada a experiência de Homestake. O SURF albergará também os detectores de LZ (para pesquisa directa de partículas de matéria escura) e DUNE (para medir feixes de neutrinos e anti-neutrinos produzidos a 1300 km de distância).
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#13. A experiência de neutrinos SNO+ encontra-se no SNOLAB, um laboratório subterrâneo no Canadá instalado numa mina activa de que elemento químico?
É o Níquel (símbolo químico Ni, número atómico 28)! Na verdade, muitas experiências que estudam neutrinos ou procuram matéria escura encontram-se em laboratórios substerrâneos, muitas vezes construídos em minas de grande profundidade. O objectivo é estarem protegidos dos raios cósmicos, para serem sensíveis aos sinais raros ou ténues que procuram: só neutrinos (ou as suas anti-partículas, os anti-neutrinos) ou partículas de matéria escura conseguirão chegar a estas profundidades. Outro aspecto interessante é que conseguem criar, no interior de minas por vezes ainda em actividade, alguns dos ambientes mais limpos do mundo! Isto para se livrarem também de quaisquer contaminações de poeiras e outros materiais contendo alguma radioactividade natural. É o caso do detector SNO+, um detector de neutrinos instalado a 2 km de profundidade na mina de níquel de Creighton, no Canadá, ainda em actividade. Outro exemplo famoso é o da experiência de Homestake, na mina de ouro de Homestake, onde, na década de 1960, funcionou a primeira experiência a detectar neutrinos. A mina só deixou de funcionar em 2001, e nela está instalado o SURF - Sandford Underground Research Laboratory, onde funcioram ou vão funcionar várias experiências em que o LIP está implicado. A experiência de matéria escura LUX funcionou na mesma cavidade onde tinha sido realizada a experiência de Homestake. O SURF albergará também os detectores de LZ (para pesquisa directa de partículas de matéria escura) e DUNE (para medir feixes de neutrinos e anti-neutrinos produzidos a 1300 km de distância).
#13. A experiência de neutrinos SNO+ encontra-se no SNOLAB, um laboratório subterrâneo no Canadá instalado numa mina activa de que elemento químico?
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#14. Que elemento químico, simultaneamente forte e leve, é usado para suportar e acondicionar as 7 toneladas de Xénon da experiência de matéria escura LUX-ZEPLIN?
É o elemento com o número atómico 22 - o Titânio (Ti) É o nono elemento mais comum da crosta terrestre, sobretudo sob a forma de dióxido de titânio, TiO2. É utilizado como pigmento branco em tintas e em muitas pastas de dentes que usamos no nosso dia-a-dia. Na sua forma metálica, é um material muito rígido, não magnético, e leve (duas vezes menos denso do que o aço) e por isso é utilizado na indústria aeroespacial, implantes ortopédicos, em veículos de competição, entre outros. Na experiência LUX-ZEPLIN, é usado no criostato interno e externo que permite não só acondicionar o xénon como também mantê-lo frio a uma temperatura de -100 graus centígrados..
Tabela Periódica - ENIGMAS
#14. Que elemento químico, simultaneamente forte e leve, é usado para suportar e acondicionar as 7 toneladas de Xénon da experiência de matéria escura LUX-ZEPLIN?
É o elemento com o número atómico 22 - o Titânio (Ti) É o nono elemento mais comum da crosta terrestre, sobretudo sob a forma de dióxido de titânio, TiO2. É utilizado como pigmento branco em tintas e em muitas pastas de dentes que usamos no nosso dia-a-dia. Na sua forma metálica, é um material muito rígido, não magnético, e leve (duas vezes menos denso do que o aço) e por isso é utilizado na indústria aeroespacial, implantes ortopédicos, em veículos de competição, entre outros. Na experiência LUX-ZEPLIN, é usado no criostato interno e externo que permite não só acondicionar o xénon como também mantê-lo frio a uma temperatura de -100 graus centígrados..
#14. Que elemento químico, simultaneamente forte e leve, é usado para suportar e acondicionar as 7 toneladas de Xénon da experiência de matéria escura LUX-ZEPLIN?
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#15. Qual o elemento químico que levou à descoberta da radioactividade?
Foi o Urânio (símbolo químico U)!
A radioactividade foi descoberta em 1896 por Henri Becquerel, utilizando sais de urânio. A descoberta foi feita de forma acidental, quando Becquerel reparou que uma amostra de um sal de urânio deixada dentro de uma gaveta sobre uma chapa fotográfica não exposta tinha criado uma mancha na chapa (como a que se vê na imagem). Concluiu que alguma forma de radiação invisível tinha impressionado a chapa. Esta descoberta revolucionou a física nuclear e a física de partículas.
Actualmente, o urânio é um dos elementos usados para libertar energia por fissão nuclear, de forma descontrolada nas tristemente célebres bombas nucleares, ou de forma controlada nas centrais nucleares para produção de electricidade. A fissão nuclear cria também anti-neutrinos em grandes quantidades. A primeira deteção de um (anti-)neutrino foi feita perto de um reactor, e hoje há experiências dedicadas ao estudo das oscilações de neutrinos a muitos quilómetros do reactor. Também os geo-neutrinos, emitidos pela fissão natural do urânio e tório, são usados para estudar a distribuição destes elementos no interior da Terra, assim como os neutrinos da fusão nuclear são usados para estudar o interior do Sol. A experiência SNO+ vai medir os geo-neutrinos no Canadá, onde a contribuição da crosta continental é maior; combinada com medições no Japão (por KamLAND) e Itália (por Borexino) esta medida pode ajudar a perceber a distribuição no manto terrestre, que é mais difícil de analisar directamente.
Actualmente, o urânio é um dos elementos usados para libertar energia por fissão nuclear, de forma descontrolada nas tristemente célebres bombas nucleares, ou de forma controlada nas centrais nucleares para produção de electricidade. A fissão nuclear cria também anti-neutrinos em grandes quantidades. A primeira deteção de um (anti-)neutrino foi feita perto de um reactor, e hoje há experiências dedicadas ao estudo das oscilações de neutrinos a muitos quilómetros do reactor. Também os geo-neutrinos, emitidos pela fissão natural do urânio e tório, são usados para estudar a distribuição destes elementos no interior da Terra, assim como os neutrinos da fusão nuclear são usados para estudar o interior do Sol. A experiência SNO+ vai medir os geo-neutrinos no Canadá, onde a contribuição da crosta continental é maior; combinada com medições no Japão (por KamLAND) e Itália (por Borexino) esta medida pode ajudar a perceber a distribuição no manto terrestre, que é mais difícil de analisar directamente.
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#15. Qual o elemento químico que levou à descoberta da radioactividade?
Foi o Urânio (símbolo químico U)!
A radioactividade foi descoberta em 1896 por Henri Becquerel, utilizando sais de urânio. A descoberta foi feita de forma acidental, quando Becquerel reparou que uma amostra de um sal de urânio deixada dentro de uma gaveta sobre uma chapa fotográfica não exposta tinha criado uma mancha na chapa (como a que se vê na imagem). Concluiu que alguma forma de radiação invisível tinha impressionado a chapa. Esta descoberta revolucionou a física nuclear e a física de partículas.
Actualmente, o urânio é um dos elementos usados para libertar energia por fissão nuclear, de forma descontrolada nas tristemente célebres bombas nucleares, ou de forma controlada nas centrais nucleares para produção de electricidade. A fissão nuclear cria também anti-neutrinos em grandes quantidades. A primeira deteção de um (anti-)neutrino foi feita perto de um reactor, e hoje há experiências dedicadas ao estudo das oscilações de neutrinos a muitos quilómetros do reactor. Também os geo-neutrinos, emitidos pela fissão natural do urânio e tório, são usados para estudar a distribuição destes elementos no interior da Terra, assim como os neutrinos da fusão nuclear são usados para estudar o interior do Sol. A experiência SNO+ vai medir os geo-neutrinos no Canadá, onde a contribuição da crosta continental é maior; combinada com medições no Japão (por KamLAND) e Itália (por Borexino) esta medida pode ajudar a perceber a distribuição no manto terrestre, que é mais difícil de analisar directamente.
Actualmente, o urânio é um dos elementos usados para libertar energia por fissão nuclear, de forma descontrolada nas tristemente célebres bombas nucleares, ou de forma controlada nas centrais nucleares para produção de electricidade. A fissão nuclear cria também anti-neutrinos em grandes quantidades. A primeira deteção de um (anti-)neutrino foi feita perto de um reactor, e hoje há experiências dedicadas ao estudo das oscilações de neutrinos a muitos quilómetros do reactor. Também os geo-neutrinos, emitidos pela fissão natural do urânio e tório, são usados para estudar a distribuição destes elementos no interior da Terra, assim como os neutrinos da fusão nuclear são usados para estudar o interior do Sol. A experiência SNO+ vai medir os geo-neutrinos no Canadá, onde a contribuição da crosta continental é maior; combinada com medições no Japão (por KamLAND) e Itália (por Borexino) esta medida pode ajudar a perceber a distribuição no manto terrestre, que é mais difícil de analisar directamente.
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#16. Qual elemento químico é utilizado como revestimento de satélites e sondas no espaço? (Dica: Também pode ser encontrado nas nossas cozinhas)
É o Alumínio (símbolo químico Al)!
O alumínio é um dos principais materiais utilizados no espaço devido a ser muito leve, maleável e de baixo custo quando comparado com outros metais. Não é um material muito resistente por si só, mas quando combinado com outro metais, criando ligas de alumínio, torna-se forte o suficiente para ser funcional em estruturas no espaço, como a Estação Espacial Internacional, e em satélites. No caso da Estação Espacial International (ISS), o alumínio tem o papel importante de travar electrões e protões de baixa energia, ajudando a diminuir os niveis de radiação cósmica a que os astronautas estão expostos.
E o que tem isto a ver com a física de partículas e o LIP? Na verdade, muito! Por um lado, o LIP é membro da colaboração que construiu e opera o Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), um complexo detector e raios cósmicos em órbita na ISS. Por outro lado, existe no LIP um grupo de investigação que aplica conhecimentos e técnicas da física de partículas para estudar os efeitos nos astronautas e nos equipamentos (em particular nos componentes electrónicos) dos ambientes de radiação no espaço e à superfície de outros planetas — os tais electrões, protões e outras partículas, de que a atmosfera e o campo magnético da Terra nos protegem em grande parte, mas que em órbita podem constituir um grave problema. O grupo SpaceRad do LIP, que desenvolve modelos destes ambientes de radiação e dos seus efeitos, bem como instrumentos e técnicas para os medir ou para minorar os seus efeitos, está envolvido na preparação de missões da Agência Espacial Europeia (ESA) a Marte e a Júpiter.
E o que tem isto a ver com a física de partículas e o LIP? Na verdade, muito! Por um lado, o LIP é membro da colaboração que construiu e opera o Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), um complexo detector e raios cósmicos em órbita na ISS. Por outro lado, existe no LIP um grupo de investigação que aplica conhecimentos e técnicas da física de partículas para estudar os efeitos nos astronautas e nos equipamentos (em particular nos componentes electrónicos) dos ambientes de radiação no espaço e à superfície de outros planetas — os tais electrões, protões e outras partículas, de que a atmosfera e o campo magnético da Terra nos protegem em grande parte, mas que em órbita podem constituir um grave problema. O grupo SpaceRad do LIP, que desenvolve modelos destes ambientes de radiação e dos seus efeitos, bem como instrumentos e técnicas para os medir ou para minorar os seus efeitos, está envolvido na preparação de missões da Agência Espacial Europeia (ESA) a Marte e a Júpiter.
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#16. Qual elemento químico é utilizado como revestimento de satélites e sondas no espaço? (Dica: Também pode ser encontrado nas nossas cozinhas)
É o Alumínio (símbolo químico Al)!
O alumínio é um dos principais materiais utilizados no espaço devido a ser muito leve, maleável e de baixo custo quando comparado com outros metais. Não é um material muito resistente por si só, mas quando combinado com outro metais, criando ligas de alumínio, torna-se forte o suficiente para ser funcional em estruturas no espaço, como a Estação Espacial Internacional, e em satélites. No caso da Estação Espacial International (ISS), o alumínio tem o papel importante de travar electrões e protões de baixa energia, ajudando a diminuir os niveis de radiação cósmica a que os astronautas estão expostos.
E o que tem isto a ver com a física de partículas e o LIP? Na verdade, muito! Por um lado, o LIP é membro da colaboração que construiu e opera o Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), um complexo detector e raios cósmicos em órbita na ISS. Por outro lado, existe no LIP um grupo de investigação que aplica conhecimentos e técnicas da física de partículas para estudar os efeitos nos astronautas e nos equipamentos (em particular nos componentes electrónicos) dos ambientes de radiação no espaço e à superfície de outros planetas — os tais electrões, protões e outras partículas, de que a atmosfera e o campo magnético da Terra nos protegem em grande parte, mas que em órbita podem constituir um grave problema. O grupo SpaceRad do LIP, que desenvolve modelos destes ambientes de radiação e dos seus efeitos, bem como instrumentos e técnicas para os medir ou para minorar os seus efeitos, está envolvido na preparação de missões da Agência Espacial Europeia (ESA) a Marte e a Júpiter.
E o que tem isto a ver com a física de partículas e o LIP? Na verdade, muito! Por um lado, o LIP é membro da colaboração que construiu e opera o Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), um complexo detector e raios cósmicos em órbita na ISS. Por outro lado, existe no LIP um grupo de investigação que aplica conhecimentos e técnicas da física de partículas para estudar os efeitos nos astronautas e nos equipamentos (em particular nos componentes electrónicos) dos ambientes de radiação no espaço e à superfície de outros planetas — os tais electrões, protões e outras partículas, de que a atmosfera e o campo magnético da Terra nos protegem em grande parte, mas que em órbita podem constituir um grave problema. O grupo SpaceRad do LIP, que desenvolve modelos destes ambientes de radiação e dos seus efeitos, bem como instrumentos e técnicas para os medir ou para minorar os seus efeitos, está envolvido na preparação de missões da Agência Espacial Europeia (ESA) a Marte e a Júpiter.
#16. Qual elemento químico é utilizado como revestimento de satélites e sondas no espaço? (Dica: Também pode ser encontrado nas nossas cozinhas)
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Tabela Periódica - ENIGMAS
#17. Qual o elemento químico que será usado no interior do futuro detector de neutrinos DUNE?
É o Árgon (símbolo químico Ar)!
O Árgon é um gás nobre, líquido a muito baixas temperaturas, e com características interessantes para a detecção de partículas. Quando atravessado por uma partícula carregada de alta energia, emite fotões de cintilação e electrões por ionização. Através de um campo eléctrico muito intenso, os electrões vão ser guiados a direito para uma câmara de fios. Como o árgon é muito puro, só uma pequena parte dos eletrões é absorvida nesse caminho, o que permite reconstruir a trajectória da partícula carregada em detetores muito grandes. A luz de cintilação dá um sinal rápido que permite identificar o momento inicial da interacção, e a vantagem do árgon é ser transparente à própria luz de cintilação. Para além disso, o árgon é barato, já que está presente na atmosfera com uma concentração de cerca de 1% (o dobro do vapor de água).
O objectivo de DUNE é comparar as oscilações de neutrinos e anti-neutrinos para perceber a sua possível contribuição para a assimetria entre matéria e anti-matéria no Universo. Os neutrinos são criados no Fermilab e viajam 1300 km até ao SURF. Aí, os neutrinos interagem com os átomos de 10 000 toneladas de árgon líquido dentro de tanques criogénicos com mais de 60 m x 15 m x 15 m (o ISISE em Coimbra tem realizado os testes mecânicos para estas estruturas). O grupo do LIP participa desde 2018 em DUNE, com responsabilidades nos sistemas de calibração. Este grande detector de DUNE entrará em funcionamento só em 2024. Para já, há um ""pequeno protótipo"" de 6m x 6m x 6m a tomar dados no CERN onde estes sistemas serão testados.
O objectivo de DUNE é comparar as oscilações de neutrinos e anti-neutrinos para perceber a sua possível contribuição para a assimetria entre matéria e anti-matéria no Universo. Os neutrinos são criados no Fermilab e viajam 1300 km até ao SURF. Aí, os neutrinos interagem com os átomos de 10 000 toneladas de árgon líquido dentro de tanques criogénicos com mais de 60 m x 15 m x 15 m (o ISISE em Coimbra tem realizado os testes mecânicos para estas estruturas). O grupo do LIP participa desde 2018 em DUNE, com responsabilidades nos sistemas de calibração. Este grande detector de DUNE entrará em funcionamento só em 2024. Para já, há um ""pequeno protótipo"" de 6m x 6m x 6m a tomar dados no CERN onde estes sistemas serão testados.
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#17. Qual o elemento químico que será usado no interior do futuro detector de neutrinos DUNE?
É o Árgon (símbolo químico Ar)!
O Árgon é um gás nobre, líquido a muito baixas temperaturas, e com características interessantes para a detecção de partículas. Quando atravessado por uma partícula carregada de alta energia, emite fotões de cintilação e electrões por ionização. Através de um campo eléctrico muito intenso, os electrões vão ser guiados a direito para uma câmara de fios. Como o árgon é muito puro, só uma pequena parte dos eletrões é absorvida nesse caminho, o que permite reconstruir a trajectória da partícula carregada em detetores muito grandes. A luz de cintilação dá um sinal rápido que permite identificar o momento inicial da interacção, e a vantagem do árgon é ser transparente à própria luz de cintilação. Para além disso, o árgon é barato, já que está presente na atmosfera com uma concentração de cerca de 1% (o dobro do vapor de água).
O objectivo de DUNE é comparar as oscilações de neutrinos e anti-neutrinos para perceber a sua possível contribuição para a assimetria entre matéria e anti-matéria no Universo. Os neutrinos são criados no Fermilab e viajam 1300 km até ao SURF. Aí, os neutrinos interagem com os átomos de 10 000 toneladas de árgon líquido dentro de tanques criogénicos com mais de 60 m x 15 m x 15 m (o ISISE em Coimbra tem realizado os testes mecânicos para estas estruturas). O grupo do LIP participa desde 2018 em DUNE, com responsabilidades nos sistemas de calibração. Este grande detector de DUNE entrará em funcionamento só em 2024. Para já, há um ""pequeno protótipo"" de 6m x 6m x 6m a tomar dados no CERN onde estes sistemas serão testados.
O objectivo de DUNE é comparar as oscilações de neutrinos e anti-neutrinos para perceber a sua possível contribuição para a assimetria entre matéria e anti-matéria no Universo. Os neutrinos são criados no Fermilab e viajam 1300 km até ao SURF. Aí, os neutrinos interagem com os átomos de 10 000 toneladas de árgon líquido dentro de tanques criogénicos com mais de 60 m x 15 m x 15 m (o ISISE em Coimbra tem realizado os testes mecânicos para estas estruturas). O grupo do LIP participa desde 2018 em DUNE, com responsabilidades nos sistemas de calibração. Este grande detector de DUNE entrará em funcionamento só em 2024. Para já, há um ""pequeno protótipo"" de 6m x 6m x 6m a tomar dados no CERN onde estes sistemas serão testados.
#17. Qual o elemento químico que será usado no interior do futuro detector de neutrinos DUNE?
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#18. Qual o elemento químico que permite datar a existência de organismos que terão vivido há milhares de anos e de artefactos históricos?
É o Carbono (símbolo químico C)!
Os raios cósmicos que chegam à alta atmosfera criam um relógio natural que permite a datação de fósseis. Tal fenómeno acontece porque as colisões entre os raios cósmicos e as partículas da atmosfera produzem um isótopo radioactivo do carbono, o 14C (isótopos são átomos com o mesmo elemento Z e com diferente número de neutrões). Assumindo um fluxo constante de raios cósmicos, existe um equilíbrio natural e constante entre o número de isótopos 14C e o número de isótopos 12C, sendo este último estável. Ora, todos os organismos vivos consomem CO2 e, em particular, as plantas absorvem 14C e 12C na fotossíntese. Quando a vida destas plantas cessa, o 14C acumulado vai diminuindo ao longo do tempo de acordo com a lei do declínio radioactivo. Assim, medindo a razão 14C/12C na planta fossilizada torna-se possível datar a sua existência. Desta forma foi possível, por exemplo, datar a máscara de Tutankhamon uma vez que continha plantas e tecidos no seu interior. Outro facto fundamental é que a semi-vida do isótopo 14C é 5730 anos, o que significa que ao fim de 5730 anos o número de 14C existente nas plantas do sarcófago terá diminuído para metade. É uma semi-vida suficientemente longa para poder datar a existência do faraó e fósseis que terão existido até há cerca de sessenta mil anos. Fósseis mais velhos já não contêm uma quantidade de 14C mensurável para que a sua idade possa ser conhecida.
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#18. Qual o elemento químico que permite datar a existência de organismos que terão vivido há milhares de anos e de artefactos históricos?
É o Carbono (símbolo químico C)!
Os raios cósmicos que chegam à alta atmosfera criam um relógio natural que permite a datação de fósseis. Tal fenómeno acontece porque as colisões entre os raios cósmicos e as partículas da atmosfera produzem um isótopo radioactivo do carbono, o 14C (isótopos são átomos com o mesmo elemento Z e com diferente número de neutrões). Assumindo um fluxo constante de raios cósmicos, existe um equilíbrio natural e constante entre o número de isótopos 14C e o número de isótopos 12C, sendo este último estável. Ora, todos os organismos vivos consomem CO2 e, em particular, as plantas absorvem 14C e 12C na fotossíntese. Quando a vida destas plantas cessa, o 14C acumulado vai diminuindo ao longo do tempo de acordo com a lei do declínio radioactivo. Assim, medindo a razão 14C/12C na planta fossilizada torna-se possível datar a sua existência. Desta forma foi possível, por exemplo, datar a máscara de Tutankhamon uma vez que continha plantas e tecidos no seu interior. Outro facto fundamental é que a semi-vida do isótopo 14C é 5730 anos, o que significa que ao fim de 5730 anos o número de 14C existente nas plantas do sarcófago terá diminuído para metade. É uma semi-vida suficientemente longa para poder datar a existência do faraó e fósseis que terão existido até há cerca de sessenta mil anos. Fósseis mais velhos já não contêm uma quantidade de 14C mensurável para que a sua idade possa ser conhecida.
#18. Qual o elemento químico que permite datar a existência de organismos que terão vivido há milhares de anos e de artefactos históricos?
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#19. Qual o elemento químico usado na Tomografia por Emissão de Positrões (PET)?
É o Flúor (símbolo químico F)!
O seu isótopo instável - Flúor-18 (18F) - é o elemento fundamental da técnica de diagnóstico de doenças, sobretudo da área da oncologia e da cardiologia, conhecida por tomografia por emissão de positrões - PET. O 18F é combinado numa molécula, rica em glicose, que é injectada no paciente antes da realização do exame. Onde houver concentração de células tumorais, haverá concentração do consumo de glicose, logo haverá concentração de 18F. Este nuclídeo decai para o 18O (Oxigénio-18) num processo em que um dos seus protões se transforma num neutrão via interacção nuclear fraca (conhecido por declínio beta+). Por forma a conservar a carga eléctrica, um positrão é emitido; a este junta-se um neutrino, também necessário para a verificação de outras leis de conservação. O positrão aniquila-se imediatamente com um electrão, produzindo um par de fotões que emergem em sentidos opostos. A instrumentação do exame PET consiste num detector de cobertura angular de 360º que regista a chegada dos fotões em coincidência, ou seja, detecta em pólos opostos a presença de fotões numa janela temporal muito reduzida, permitindo assim a localização e medida das dimensões do tumor com precisão. A semi-vida do 18F, sendo de 109.8 minutos, é favorável neste processo pois 13h após a injecção da molécula radioactiva a sua presença no corpo é residual.
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#19. Qual o elemento químico usado na Tomografia por Emissão de Positrões (PET)?
É o Flúor (símbolo químico F)!
O seu isótopo instável - Flúor-18 (18F) - é o elemento fundamental da técnica de diagnóstico de doenças, sobretudo da área da oncologia e da cardiologia, conhecida por tomografia por emissão de positrões - PET. O 18F é combinado numa molécula, rica em glicose, que é injectada no paciente antes da realização do exame. Onde houver concentração de células tumorais, haverá concentração do consumo de glicose, logo haverá concentração de 18F. Este nuclídeo decai para o 18O (Oxigénio-18) num processo em que um dos seus protões se transforma num neutrão via interacção nuclear fraca (conhecido por declínio beta+). Por forma a conservar a carga eléctrica, um positrão é emitido; a este junta-se um neutrino, também necessário para a verificação de outras leis de conservação. O positrão aniquila-se imediatamente com um electrão, produzindo um par de fotões que emergem em sentidos opostos. A instrumentação do exame PET consiste num detector de cobertura angular de 360º que regista a chegada dos fotões em coincidência, ou seja, detecta em pólos opostos a presença de fotões numa janela temporal muito reduzida, permitindo assim a localização e medida das dimensões do tumor com precisão. A semi-vida do 18F, sendo de 109.8 minutos, é favorável neste processo pois 13h após a injecção da molécula radioactiva a sua presença no corpo é residual.
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#20. Que elemento químico foi usado na primeira experiência a detectar neutrinos solares, na mina de Homestake?
Foi o Cloro (símbolo químico Cl, número atómico 17)!
No anos 60, os astrofísicos Raymond Davis e John Bahcall criaram a experiência Homestake (na mina de Ouro Homestake, no estado da Dakota do Sul) para detectar e contar os neutrinos que chegavam à Terra vindos do Sol, produzidos nas reacções de fusão nuclear.
O detector, a 1.5 km de profundidade, consistia num tanque de 380 metros cúbicos cheio de um fluído típico de limpeza a seco, o Percloroetileno, que foi escolhido por ser rico em Cloro. Quando os neutrinos de electrão vindos do sol atravessavam o tanque, um deles era capturado por um átomo de Cloro-37 (37Cl), que iria emitir um electrão e transformar-se no isótopo radioactivo Árgon-37 (37Ar). Com intervalos de algumas semanas, fazia-se passar Hélio pelo tanque para apanhar as dezenas de átomos de 37Ar que se formavam, e estes eram contados para determinar o número de neutrinos que tinham sido capturados no tanque.
Os resultados desta experiência mostraram que apenas um terço dos neutrinos de electrão esperados chegavam até nós, o que deu origem ao Problema dos Neutrinos Solares. Cerca de 30 anos mais tarde, as experiências Super Kamiokande e SNO mostraram que os outros dois terços dos neutrinos de electrão oscilavam para neutrinos de muão e neutrinos de tau.
O detector, a 1.5 km de profundidade, consistia num tanque de 380 metros cúbicos cheio de um fluído típico de limpeza a seco, o Percloroetileno, que foi escolhido por ser rico em Cloro. Quando os neutrinos de electrão vindos do sol atravessavam o tanque, um deles era capturado por um átomo de Cloro-37 (37Cl), que iria emitir um electrão e transformar-se no isótopo radioactivo Árgon-37 (37Ar). Com intervalos de algumas semanas, fazia-se passar Hélio pelo tanque para apanhar as dezenas de átomos de 37Ar que se formavam, e estes eram contados para determinar o número de neutrinos que tinham sido capturados no tanque.
Os resultados desta experiência mostraram que apenas um terço dos neutrinos de electrão esperados chegavam até nós, o que deu origem ao Problema dos Neutrinos Solares. Cerca de 30 anos mais tarde, as experiências Super Kamiokande e SNO mostraram que os outros dois terços dos neutrinos de electrão oscilavam para neutrinos de muão e neutrinos de tau.
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#20. Que elemento químico foi usado na primeira experiência a detectar neutrinos solares, na mina de Homestake?
Foi o Cloro (símbolo químico Cl, número atómico 17)!
No anos 60, os astrofísicos Raymond Davis e John Bahcall criaram a experiência Homestake (na mina de Ouro Homestake, no estado da Dakota do Sul) para detectar e contar os neutrinos que chegavam à Terra vindos do Sol, produzidos nas reacções de fusão nuclear.
O detector, a 1.5 km de profundidade, consistia num tanque de 380 metros cúbicos cheio de um fluído típico de limpeza a seco, o Percloroetileno, que foi escolhido por ser rico em Cloro. Quando os neutrinos de electrão vindos do sol atravessavam o tanque, um deles era capturado por um átomo de Cloro-37 (37Cl), que iria emitir um electrão e transformar-se no isótopo radioactivo Árgon-37 (37Ar). Com intervalos de algumas semanas, fazia-se passar Hélio pelo tanque para apanhar as dezenas de átomos de 37Ar que se formavam, e estes eram contados para determinar o número de neutrinos que tinham sido capturados no tanque.
Os resultados desta experiência mostraram que apenas um terço dos neutrinos de electrão esperados chegavam até nós, o que deu origem ao Problema dos Neutrinos Solares. Cerca de 30 anos mais tarde, as experiências Super Kamiokande e SNO mostraram que os outros dois terços dos neutrinos de electrão oscilavam para neutrinos de muão e neutrinos de tau.
O detector, a 1.5 km de profundidade, consistia num tanque de 380 metros cúbicos cheio de um fluído típico de limpeza a seco, o Percloroetileno, que foi escolhido por ser rico em Cloro. Quando os neutrinos de electrão vindos do sol atravessavam o tanque, um deles era capturado por um átomo de Cloro-37 (37Cl), que iria emitir um electrão e transformar-se no isótopo radioactivo Árgon-37 (37Ar). Com intervalos de algumas semanas, fazia-se passar Hélio pelo tanque para apanhar as dezenas de átomos de 37Ar que se formavam, e estes eram contados para determinar o número de neutrinos que tinham sido capturados no tanque.
Os resultados desta experiência mostraram que apenas um terço dos neutrinos de electrão esperados chegavam até nós, o que deu origem ao Problema dos Neutrinos Solares. Cerca de 30 anos mais tarde, as experiências Super Kamiokande e SNO mostraram que os outros dois terços dos neutrinos de electrão oscilavam para neutrinos de muão e neutrinos de tau.
#20. Que elemento químico foi usado na primeira experiência a detectar neutrinos solares, na mina de Homestake?
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#21. Foi recentemente observado pela primeira vez, no complexo de feixes radioactivos ISOLDE do CERN, um núcleo atómico assimétrico em forma de pêra. Trata-se de um isótopo de vida curta de que elemento químico?
Trata-se do Rádio (símbolo químico Ra, número atómico 88)!
A maior parte dos núcleos têm a forma de uma bola de rugby. Os modelos mais recentes são capazes de explicar este comportamento, mas prevêem também que, para certas combinações particulares de protões e neutrões, os núcleos podem ter formas assimétricas, como a forma de pêra. Nestes casos, a massa está mais concentrada de um lado que do outro. Recentemente, uma técnica pioneira usada no ISOLDE do CERN permitiu observar experimentalmente que os núcleos de Rádio-224 assumem realmente a forma de pêra. As observações mostraram ainda que o Radão-220 não assume uma forma fixa de pêra mas vibra em torno dela. Estas observações são importantes para a compreensão da estrutura nuclear, contradizendo alguns modelos e contribuindo para melhorar outros. Mais info
O Rádio foi descoberto por Marie e Pierre Curie em 1898. É extremamente radioactivo, e muitas das suas propriedades e aplicações estão relacionadas com este facto. No início do século passado, chegou a ser usado como tinta luminescente em mostradores de relógios e instrumentos de medida, prática que foi interrompida na década de 1930 quando os efeitos adversos da radioatividade começaram a ser conhecidos e divulgados. O seu decaimento origina o radão, também radioactivo, que por ser um gás pode ser inalado e apresenta riscos específicos para a saúde. Tem ainda hoje aplicações médicas, mas foi em muitos casos substituído por radioisótopos mais eficazes e/ou de manuseamento mais fácil.
O Rádio foi descoberto por Marie e Pierre Curie em 1898. É extremamente radioactivo, e muitas das suas propriedades e aplicações estão relacionadas com este facto. No início do século passado, chegou a ser usado como tinta luminescente em mostradores de relógios e instrumentos de medida, prática que foi interrompida na década de 1930 quando os efeitos adversos da radioatividade começaram a ser conhecidos e divulgados. O seu decaimento origina o radão, também radioactivo, que por ser um gás pode ser inalado e apresenta riscos específicos para a saúde. Tem ainda hoje aplicações médicas, mas foi em muitos casos substituído por radioisótopos mais eficazes e/ou de manuseamento mais fácil.
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#21. Foi recentemente observado pela primeira vez, no complexo de feixes radioactivos ISOLDE do CERN, um núcleo atómico assimétrico em forma de pêra. Trata-se de um isótopo de vida curta de que elemento químico?
Trata-se do Rádio (símbolo químico Ra, número atómico 88)!
A maior parte dos núcleos têm a forma de uma bola de rugby. Os modelos mais recentes são capazes de explicar este comportamento, mas prevêem também que, para certas combinações particulares de protões e neutrões, os núcleos podem ter formas assimétricas, como a forma de pêra. Nestes casos, a massa está mais concentrada de um lado que do outro. Recentemente, uma técnica pioneira usada no ISOLDE do CERN permitiu observar experimentalmente que os núcleos de Rádio-224 assumem realmente a forma de pêra. As observações mostraram ainda que o Radão-220 não assume uma forma fixa de pêra mas vibra em torno dela. Estas observações são importantes para a compreensão da estrutura nuclear, contradizendo alguns modelos e contribuindo para melhorar outros. Mais info
O Rádio foi descoberto por Marie e Pierre Curie em 1898. É extremamente radioactivo, e muitas das suas propriedades e aplicações estão relacionadas com este facto. No início do século passado, chegou a ser usado como tinta luminescente em mostradores de relógios e instrumentos de medida, prática que foi interrompida na década de 1930 quando os efeitos adversos da radioatividade começaram a ser conhecidos e divulgados. O seu decaimento origina o radão, também radioactivo, que por ser um gás pode ser inalado e apresenta riscos específicos para a saúde. Tem ainda hoje aplicações médicas, mas foi em muitos casos substituído por radioisótopos mais eficazes e/ou de manuseamento mais fácil.
O Rádio foi descoberto por Marie e Pierre Curie em 1898. É extremamente radioactivo, e muitas das suas propriedades e aplicações estão relacionadas com este facto. No início do século passado, chegou a ser usado como tinta luminescente em mostradores de relógios e instrumentos de medida, prática que foi interrompida na década de 1930 quando os efeitos adversos da radioatividade começaram a ser conhecidos e divulgados. O seu decaimento origina o radão, também radioactivo, que por ser um gás pode ser inalado e apresenta riscos específicos para a saúde. Tem ainda hoje aplicações médicas, mas foi em muitos casos substituído por radioisótopos mais eficazes e/ou de manuseamento mais fácil.
#21. Foi recentemente observado pela primeira vez, no complexo de feixes radioactivos ISOLDE do CERN, um núcleo atómico assimétrico em forma de pêra. Trata-se de um isótopo de vida curta de que elemento químico?
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#22. Qual foi o primeiro elemento químico descoberto por Marie e Pierre Curie em 1898?
Foi o Polónio (símbolo químico Po, número atómico 84)!
Ao investigarem a radioactividade do uraninita, um mineral radioactivo rico em urânio, os Curie descobriram que, se removessem os elementos urânio e tório, o mineral ficava ainda mais radioactivo que estes dois elementos combinados. Esta observação levou a que Pierre e Marie procurassem novos elementos radioactivos, o que ao fim de alguns meses levou ao isolamento químico de um elemento 400 vezes mais radioactivo que o urânio. Marie Curie deu-lhe o nome de Polónio, em homenagem à sua terra natal, a Polónia.
O polónio é altamente tóxico e radioactivo, e nenhum dos seus 25 isótopos é estável. O isótopo Po-210, com uma meia-vida de cerca de 138 dias, decai por emissão de partículas alfa. Esta radiação é tão intensa que cerca de uma grama de Po-210 consegue aquecer espontaneamente acima de 500 ºC. Esta característica fez com que o polónio fosse usado como fonte de calor em veículos lunares das missões Russas Lunokhod e nos satélites Kosmos, para manter os seus componentes internos quentes durante as noites lunares.
Nas experiências de neutrinos e matéria escura é preciso criar um ambiente extremamente limpo, quer de raios cósmicos quer da radioactividade natural do meio circundante, para conseguir identificar os sinais de interesse. Quantificar e minimizar a radioactividade do Polónio é um dos grandes desafios para estas experiências.
O polónio é altamente tóxico e radioactivo, e nenhum dos seus 25 isótopos é estável. O isótopo Po-210, com uma meia-vida de cerca de 138 dias, decai por emissão de partículas alfa. Esta radiação é tão intensa que cerca de uma grama de Po-210 consegue aquecer espontaneamente acima de 500 ºC. Esta característica fez com que o polónio fosse usado como fonte de calor em veículos lunares das missões Russas Lunokhod e nos satélites Kosmos, para manter os seus componentes internos quentes durante as noites lunares.
Nas experiências de neutrinos e matéria escura é preciso criar um ambiente extremamente limpo, quer de raios cósmicos quer da radioactividade natural do meio circundante, para conseguir identificar os sinais de interesse. Quantificar e minimizar a radioactividade do Polónio é um dos grandes desafios para estas experiências.
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#22. Qual foi o primeiro elemento químico descoberto por Marie e Pierre Curie em 1898?
Foi o Polónio (símbolo químico Po, número atómico 84)!
Ao investigarem a radioactividade do uraninita, um mineral radioactivo rico em urânio, os Curie descobriram que, se removessem os elementos urânio e tório, o mineral ficava ainda mais radioactivo que estes dois elementos combinados. Esta observação levou a que Pierre e Marie procurassem novos elementos radioactivos, o que ao fim de alguns meses levou ao isolamento químico de um elemento 400 vezes mais radioactivo que o urânio. Marie Curie deu-lhe o nome de Polónio, em homenagem à sua terra natal, a Polónia.
O polónio é altamente tóxico e radioactivo, e nenhum dos seus 25 isótopos é estável. O isótopo Po-210, com uma meia-vida de cerca de 138 dias, decai por emissão de partículas alfa. Esta radiação é tão intensa que cerca de uma grama de Po-210 consegue aquecer espontaneamente acima de 500 ºC. Esta característica fez com que o polónio fosse usado como fonte de calor em veículos lunares das missões Russas Lunokhod e nos satélites Kosmos, para manter os seus componentes internos quentes durante as noites lunares.
Nas experiências de neutrinos e matéria escura é preciso criar um ambiente extremamente limpo, quer de raios cósmicos quer da radioactividade natural do meio circundante, para conseguir identificar os sinais de interesse. Quantificar e minimizar a radioactividade do Polónio é um dos grandes desafios para estas experiências.
O polónio é altamente tóxico e radioactivo, e nenhum dos seus 25 isótopos é estável. O isótopo Po-210, com uma meia-vida de cerca de 138 dias, decai por emissão de partículas alfa. Esta radiação é tão intensa que cerca de uma grama de Po-210 consegue aquecer espontaneamente acima de 500 ºC. Esta característica fez com que o polónio fosse usado como fonte de calor em veículos lunares das missões Russas Lunokhod e nos satélites Kosmos, para manter os seus componentes internos quentes durante as noites lunares.
Nas experiências de neutrinos e matéria escura é preciso criar um ambiente extremamente limpo, quer de raios cósmicos quer da radioactividade natural do meio circundante, para conseguir identificar os sinais de interesse. Quantificar e minimizar a radioactividade do Polónio é um dos grandes desafios para estas experiências.
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#23. Qual o elemento químico usado nos detectores de raios gama que actualmente conseguem atingir a melhor resolução em energia?
(Dica: o nome do elemento está relacionado com um país da Europa)
Foi o Germânio (símbolo químico Ge, número atómico 32)!
O Germânio foi descoberto em 1886 por Clemens Winkler, que lhe deu o nome em homenagem ao seu país, a Alemanha (Germany em inglês).
Os detectores de Germânio são detectores semicondutores feitos com cristais de Germânio ultra-puro. Estes detectores são tipicamente pequenos, mas muito precisos, sendo usados para medições de fotões e electrões de baixa energia. Para conseguir ver as partículas a muito baixas energias, estes detectores são arrefecidos com azoto líquido, para reduzir ruído intrínseco do detector, e são blindados por blocos de chumbo, para reduzir sinais devido à radioactividade natural vinda do ar, paredes e chão.
Nos detectores de germânio ultra-puros, a energia cinética de um electrão é medida a partir da carga eléctrica produzida por ionização ao longo da trajectória do electrão. No caso dos raios gama de baixa energia, estes podem ser totalmente absorvidos através do efeito fotoeléctrico, produzindo um electrão com energia praticamente igual ao fotão inicial, que irá ionizar e criar uma carga eléctrica no detector.
Estes detectores são típicamente utilizados para medição de radioactividade ambiental (por exemplo, medir a quantidade de radão dentro da sala onde se encontra o detector); medição e caracterização da radioactividade natural em materiais que vão ser usados para construir detectores; e caracterizar o espectro de raios gamas emitidos em reacções nucleares. Este último exemplo é desenvolvido no LIP por membros do grupo NUC-RIA, que utiliza detectores de germânio do Campus Tecnológico e Nuclear da Universidade de Lisboa, perto de Sacavém.
O Germânio foi descoberto em 1886 por Clemens Winkler, que lhe deu o nome em homenagem ao seu país, a Alemanha (Germany em inglês).
Os detectores de Germânio são detectores semicondutores feitos com cristais de Germânio ultra-puro. Estes detectores são tipicamente pequenos, mas muito precisos, sendo usados para medições de fotões e electrões de baixa energia. Para conseguir ver as partículas a muito baixas energias, estes detectores são arrefecidos com azoto líquido, para reduzir ruído intrínseco do detector, e são blindados por blocos de chumbo, para reduzir sinais devido à radioactividade natural vinda do ar, paredes e chão.
Nos detectores de germânio ultra-puros, a energia cinética de um electrão é medida a partir da carga eléctrica produzida por ionização ao longo da trajectória do electrão. No caso dos raios gama de baixa energia, estes podem ser totalmente absorvidos através do efeito fotoeléctrico, produzindo um electrão com energia praticamente igual ao fotão inicial, que irá ionizar e criar uma carga eléctrica no detector.
Estes detectores são típicamente utilizados para medição de radioactividade ambiental (por exemplo, medir a quantidade de radão dentro da sala onde se encontra o detector); medição e caracterização da radioactividade natural em materiais que vão ser usados para construir detectores; e caracterizar o espectro de raios gamas emitidos em reacções nucleares. Este último exemplo é desenvolvido no LIP por membros do grupo NUC-RIA, que utiliza detectores de germânio do Campus Tecnológico e Nuclear da Universidade de Lisboa, perto de Sacavém.
Tabela Periódica - ENIGMAS
#23. Qual o elemento químico usado nos detectores de raios gama que actualmente conseguem atingir a melhor resolução em energia?
(Dica: o nome do elemento está relacionado com um país da Europa)
Foi o Germânio (símbolo químico Ge, número atómico 32)!
O Germânio foi descoberto em 1886 por Clemens Winkler, que lhe deu o nome em homenagem ao seu país, a Alemanha (Germany em inglês).
Os detectores de Germânio são detectores semicondutores feitos com cristais de Germânio ultra-puro. Estes detectores são tipicamente pequenos, mas muito precisos, sendo usados para medições de fotões e electrões de baixa energia. Para conseguir ver as partículas a muito baixas energias, estes detectores são arrefecidos com azoto líquido, para reduzir ruído intrínseco do detector, e são blindados por blocos de chumbo, para reduzir sinais devido à radioactividade natural vinda do ar, paredes e chão.
Nos detectores de germânio ultra-puros, a energia cinética de um electrão é medida a partir da carga eléctrica produzida por ionização ao longo da trajectória do electrão. No caso dos raios gama de baixa energia, estes podem ser totalmente absorvidos através do efeito fotoeléctrico, produzindo um electrão com energia praticamente igual ao fotão inicial, que irá ionizar e criar uma carga eléctrica no detector.
Estes detectores são típicamente utilizados para medição de radioactividade ambiental (por exemplo, medir a quantidade de radão dentro da sala onde se encontra o detector); medição e caracterização da radioactividade natural em materiais que vão ser usados para construir detectores; e caracterizar o espectro de raios gamas emitidos em reacções nucleares. Este último exemplo é desenvolvido no LIP por membros do grupo NUC-RIA, que utiliza detectores de germânio do Campus Tecnológico e Nuclear da Universidade de Lisboa, perto de Sacavém.
O Germânio foi descoberto em 1886 por Clemens Winkler, que lhe deu o nome em homenagem ao seu país, a Alemanha (Germany em inglês).
Os detectores de Germânio são detectores semicondutores feitos com cristais de Germânio ultra-puro. Estes detectores são tipicamente pequenos, mas muito precisos, sendo usados para medições de fotões e electrões de baixa energia. Para conseguir ver as partículas a muito baixas energias, estes detectores são arrefecidos com azoto líquido, para reduzir ruído intrínseco do detector, e são blindados por blocos de chumbo, para reduzir sinais devido à radioactividade natural vinda do ar, paredes e chão.
Nos detectores de germânio ultra-puros, a energia cinética de um electrão é medida a partir da carga eléctrica produzida por ionização ao longo da trajectória do electrão. No caso dos raios gama de baixa energia, estes podem ser totalmente absorvidos através do efeito fotoeléctrico, produzindo um electrão com energia praticamente igual ao fotão inicial, que irá ionizar e criar uma carga eléctrica no detector.
Estes detectores são típicamente utilizados para medição de radioactividade ambiental (por exemplo, medir a quantidade de radão dentro da sala onde se encontra o detector); medição e caracterização da radioactividade natural em materiais que vão ser usados para construir detectores; e caracterizar o espectro de raios gamas emitidos em reacções nucleares. Este último exemplo é desenvolvido no LIP por membros do grupo NUC-RIA, que utiliza detectores de germânio do Campus Tecnológico e Nuclear da Universidade de Lisboa, perto de Sacavém.
#23. Qual o elemento químico usado nos detectores de raios gama que actualmente conseguem atingir a melhor resolução em energia?
(Dica: o nome do elemento está relacionado com um país da Europa)
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Tabela Periódica - ENIGMAS
#24. Qual o principal elemento químico na constituição do alvo da futura experiência SHiP?
(Dica: O nome deste elemento é derivado da palavra grega para chumbo)
É o Molibdénio (Mo, número atómico 42)!
O nome deste elemento é derivado da palavra grega para chumbo, uma vez que os seus minérios eram confundidos com os de chumbo. O Molibdénio não se encontra naturalmente como metal livre na Terra, mas em vários estados de oxidação em minerais. A capacidade de resistir a temperaturas extremas sem expandir significativamente ou amolecer, e a sua elevada resistência à corrosão, tornam-no útil em aplicações como a fabricação de blindagens, partes de aeronaves, contactos elétricos, motores industriais, etc.
A experiência SHiP está a ser desenhada para funcionar com um feixe intenso de protões de 400 GeV/c no acelerador SPS do CERN. Tem um vasto programa de física, desde procurar partículas previstas em vários modelos recentes (Hidden Sector) à física dos neutrinos e à origem da assimetria bariónica no Universo. Os objectivos de SHiP requerem um alvo que maximize a produção de hadrões que contenham um quark c ou b. Tem, pois, de ser constituído por um material de elevada massa e carga atómica. Por outro lado, é depois necessário parar toda a intensidade do feixe de protões e de absorver a maior parte dos chuveiros hadrónicos. Verificou-se que a performance desejada é atingida se usarmos um cilindro (25 cm de diametro e 160 cm de comprimento) em que a primeira parte, onde a maioria das interacções ocorrem, é constituída por TZM (99% de molibdénio dopado com titânio e zircónio). A segunda parte é de tungsténio (mais denso ainda que o molibdénio) e serve para parar os hadrões mais leves. Tendo em conta os requisitos de produção de hadrões pesados, níveis de radiação gerados e preço, o TZM é o melhor material disponível.
O nome deste elemento é derivado da palavra grega para chumbo, uma vez que os seus minérios eram confundidos com os de chumbo. O Molibdénio não se encontra naturalmente como metal livre na Terra, mas em vários estados de oxidação em minerais. A capacidade de resistir a temperaturas extremas sem expandir significativamente ou amolecer, e a sua elevada resistência à corrosão, tornam-no útil em aplicações como a fabricação de blindagens, partes de aeronaves, contactos elétricos, motores industriais, etc.
A experiência SHiP está a ser desenhada para funcionar com um feixe intenso de protões de 400 GeV/c no acelerador SPS do CERN. Tem um vasto programa de física, desde procurar partículas previstas em vários modelos recentes (Hidden Sector) à física dos neutrinos e à origem da assimetria bariónica no Universo. Os objectivos de SHiP requerem um alvo que maximize a produção de hadrões que contenham um quark c ou b. Tem, pois, de ser constituído por um material de elevada massa e carga atómica. Por outro lado, é depois necessário parar toda a intensidade do feixe de protões e de absorver a maior parte dos chuveiros hadrónicos. Verificou-se que a performance desejada é atingida se usarmos um cilindro (25 cm de diametro e 160 cm de comprimento) em que a primeira parte, onde a maioria das interacções ocorrem, é constituída por TZM (99% de molibdénio dopado com titânio e zircónio). A segunda parte é de tungsténio (mais denso ainda que o molibdénio) e serve para parar os hadrões mais leves. Tendo em conta os requisitos de produção de hadrões pesados, níveis de radiação gerados e preço, o TZM é o melhor material disponível.
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#24. Qual o principal elemento químico na constituição do alvo da futura experiência SHiP?
(Dica: O nome deste elemento é derivado da palavra grega para chumbo)
É o Molibdénio (Mo, número atómico 42)!
O nome deste elemento é derivado da palavra grega para chumbo, uma vez que os seus minérios eram confundidos com os de chumbo. O Molibdénio não se encontra naturalmente como metal livre na Terra, mas em vários estados de oxidação em minerais. A capacidade de resistir a temperaturas extremas sem expandir significativamente ou amolecer, e a sua elevada resistência à corrosão, tornam-no útil em aplicações como a fabricação de blindagens, partes de aeronaves, contactos elétricos, motores industriais, etc.
A experiência SHiP está a ser desenhada para funcionar com um feixe intenso de protões de 400 GeV/c no acelerador SPS do CERN. Tem um vasto programa de física, desde procurar partículas previstas em vários modelos recentes (Hidden Sector) à física dos neutrinos e à origem da assimetria bariónica no Universo. Os objectivos de SHiP requerem um alvo que maximize a produção de hadrões que contenham um quark c ou b. Tem, pois, de ser constituído por um material de elevada massa e carga atómica. Por outro lado, é depois necessário parar toda a intensidade do feixe de protões e de absorver a maior parte dos chuveiros hadrónicos. Verificou-se que a performance desejada é atingida se usarmos um cilindro (25 cm de diametro e 160 cm de comprimento) em que a primeira parte, onde a maioria das interacções ocorrem, é constituída por TZM (99% de molibdénio dopado com titânio e zircónio). A segunda parte é de tungsténio (mais denso ainda que o molibdénio) e serve para parar os hadrões mais leves. Tendo em conta os requisitos de produção de hadrões pesados, níveis de radiação gerados e preço, o TZM é o melhor material disponível.
O nome deste elemento é derivado da palavra grega para chumbo, uma vez que os seus minérios eram confundidos com os de chumbo. O Molibdénio não se encontra naturalmente como metal livre na Terra, mas em vários estados de oxidação em minerais. A capacidade de resistir a temperaturas extremas sem expandir significativamente ou amolecer, e a sua elevada resistência à corrosão, tornam-no útil em aplicações como a fabricação de blindagens, partes de aeronaves, contactos elétricos, motores industriais, etc.
A experiência SHiP está a ser desenhada para funcionar com um feixe intenso de protões de 400 GeV/c no acelerador SPS do CERN. Tem um vasto programa de física, desde procurar partículas previstas em vários modelos recentes (Hidden Sector) à física dos neutrinos e à origem da assimetria bariónica no Universo. Os objectivos de SHiP requerem um alvo que maximize a produção de hadrões que contenham um quark c ou b. Tem, pois, de ser constituído por um material de elevada massa e carga atómica. Por outro lado, é depois necessário parar toda a intensidade do feixe de protões e de absorver a maior parte dos chuveiros hadrónicos. Verificou-se que a performance desejada é atingida se usarmos um cilindro (25 cm de diametro e 160 cm de comprimento) em que a primeira parte, onde a maioria das interacções ocorrem, é constituída por TZM (99% de molibdénio dopado com titânio e zircónio). A segunda parte é de tungsténio (mais denso ainda que o molibdénio) e serve para parar os hadrões mais leves. Tendo em conta os requisitos de produção de hadrões pesados, níveis de radiação gerados e preço, o TZM é o melhor material disponível.
#24. Qual o principal elemento químico na constituição do alvo da futura experiência SHiP?
(Dica: O nome deste elemento é derivado da palavra grega para chumbo)
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#25. Qual é o elemento químico principal usado no tracker (detector de traços) de CMS?
É o Silício (símbolo químico Si, número atómico 14)!
O Sílicio é o segundo elemento químico mais abundante na crosta terrestre. Sendo um material semicondutor abundante, tem grande importância na electrónica e está presente na tecnologia que nos rodeia — telemóveis, computadores etc. — mas também nos sensores e circuitos electrónicos utilizados nos detectores de Física de Partículas.
Com uma superfície total de 205 metros quadrados (aproximadamente a área de um campo de ténis), o Tracking Detector de CMS é o maior detector semicondutor de Silício alguma vez construído. Um tracker é um tipo de detector que mede as posições tridimensionais de partículas carregadas, tal como electrões ou protões, enquanto elas atravessam o detector sob a influência de um campo magnético. O campo magnético vai curvar a trajectória das partículas carregadas, e a curvatura permite medir o momento (produto da massa pela velocidade) de cada uma, que é uma quantidade essencial para ajudar a construir uma imagem dos eventos no centro da colisão. Os sensores de Silício do tracker de CMS estão organizados ao longo de 10 milhões de faixas individuais que detectam a passagem de partículas carregadas. Os sinais criados são transportados por 40,000 fibras ópticas até ao sistema de aquisição de dados de CMS.
Em física de partículas e nas áreas de aplicação das suas tecnologias, nomeadamente na física médica, são cada vez mais utilizados sensores de luz baseados em Silício, os fotomultiplicadores de Silício (SiPM).
O Sílicio é o segundo elemento químico mais abundante na crosta terrestre. Sendo um material semicondutor abundante, tem grande importância na electrónica e está presente na tecnologia que nos rodeia — telemóveis, computadores etc. — mas também nos sensores e circuitos electrónicos utilizados nos detectores de Física de Partículas.
Com uma superfície total de 205 metros quadrados (aproximadamente a área de um campo de ténis), o Tracking Detector de CMS é o maior detector semicondutor de Silício alguma vez construído. Um tracker é um tipo de detector que mede as posições tridimensionais de partículas carregadas, tal como electrões ou protões, enquanto elas atravessam o detector sob a influência de um campo magnético. O campo magnético vai curvar a trajectória das partículas carregadas, e a curvatura permite medir o momento (produto da massa pela velocidade) de cada uma, que é uma quantidade essencial para ajudar a construir uma imagem dos eventos no centro da colisão. Os sensores de Silício do tracker de CMS estão organizados ao longo de 10 milhões de faixas individuais que detectam a passagem de partículas carregadas. Os sinais criados são transportados por 40,000 fibras ópticas até ao sistema de aquisição de dados de CMS.
Em física de partículas e nas áreas de aplicação das suas tecnologias, nomeadamente na física médica, são cada vez mais utilizados sensores de luz baseados em Silício, os fotomultiplicadores de Silício (SiPM).
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#25. Qual é o elemento químico principal usado no tracker (detector de traços) de CMS?
É o Silício (símbolo químico Si, número atómico 14)!
O Sílicio é o segundo elemento químico mais abundante na crosta terrestre. Sendo um material semicondutor abundante, tem grande importância na electrónica e está presente na tecnologia que nos rodeia — telemóveis, computadores etc. — mas também nos sensores e circuitos electrónicos utilizados nos detectores de Física de Partículas.
Com uma superfície total de 205 metros quadrados (aproximadamente a área de um campo de ténis), o Tracking Detector de CMS é o maior detector semicondutor de Silício alguma vez construído. Um tracker é um tipo de detector que mede as posições tridimensionais de partículas carregadas, tal como electrões ou protões, enquanto elas atravessam o detector sob a influência de um campo magnético. O campo magnético vai curvar a trajectória das partículas carregadas, e a curvatura permite medir o momento (produto da massa pela velocidade) de cada uma, que é uma quantidade essencial para ajudar a construir uma imagem dos eventos no centro da colisão. Os sensores de Silício do tracker de CMS estão organizados ao longo de 10 milhões de faixas individuais que detectam a passagem de partículas carregadas. Os sinais criados são transportados por 40,000 fibras ópticas até ao sistema de aquisição de dados de CMS.
Em física de partículas e nas áreas de aplicação das suas tecnologias, nomeadamente na física médica, são cada vez mais utilizados sensores de luz baseados em Silício, os fotomultiplicadores de Silício (SiPM).
O Sílicio é o segundo elemento químico mais abundante na crosta terrestre. Sendo um material semicondutor abundante, tem grande importância na electrónica e está presente na tecnologia que nos rodeia — telemóveis, computadores etc. — mas também nos sensores e circuitos electrónicos utilizados nos detectores de Física de Partículas.
Com uma superfície total de 205 metros quadrados (aproximadamente a área de um campo de ténis), o Tracking Detector de CMS é o maior detector semicondutor de Silício alguma vez construído. Um tracker é um tipo de detector que mede as posições tridimensionais de partículas carregadas, tal como electrões ou protões, enquanto elas atravessam o detector sob a influência de um campo magnético. O campo magnético vai curvar a trajectória das partículas carregadas, e a curvatura permite medir o momento (produto da massa pela velocidade) de cada uma, que é uma quantidade essencial para ajudar a construir uma imagem dos eventos no centro da colisão. Os sensores de Silício do tracker de CMS estão organizados ao longo de 10 milhões de faixas individuais que detectam a passagem de partículas carregadas. Os sinais criados são transportados por 40,000 fibras ópticas até ao sistema de aquisição de dados de CMS.
Em física de partículas e nas áreas de aplicação das suas tecnologias, nomeadamente na física médica, são cada vez mais utilizados sensores de luz baseados em Silício, os fotomultiplicadores de Silício (SiPM).
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#26. Qual o elemento químico com um isótopo que tem sido usado (em alternativa ao Hélio-3) no desenvolvimento de detectores de neutrões baseados em detectores RPC (câmaras de placas resistivas)?
É o Boro! O Boro (símbolo químico B, número atómico 5)
é um elemento pouco abundante na crosta terrestre e no sistema solar. Não é produzido
na nucleossíntese estelar, como muitos dos elementos mais leves, mas sim
nas interacções que ocorrem durante a propagação dos núcleos que
constituem os raios cósmicos, e também nas supernovas. O Boro elementar
é um metaloide que não se encontra naturalmente na Terra, mas apenas em
pequenas quantidades nos meteoritos. Existem naturalmente sob a forma de
boratos, compostos que são explorados industrialmente.
Os neutrões, por não terem carga eléctrica, necessitam de uma reação nuclear num material conversor para serem detectados. Para esse efeito usam-se nuclídeos com uma probabilidade relativamente elevada na interacção com neutrões. O mais comum é o Hélio-3, mas a escassez deste isótopo levou a que fossem exploradas as poucas alternativas que existem. O Boro-10 é uma das mais promissoras. No LIP, tem-se explorado a utilização de detectores baseados em câmaras de placas resistivas (RPC), tecnologia em que o LIP é líder, usando um composto de Boro, o 10B4C enriquecido em Boro-10, como conversor de neutrões sólido. A estrutura em camadas das RPC permite atingir uma boa eficiência de detecção e uma excelente modularidade. Um protótipo de um detector de neutrões com 10 RPC revestidas com finas camadas do conversor de neutrões (no total, 20 camadas de 10B4C) foi já testado num feixe de neutrões na Alemanha, demonstrando os excelentes resultados a viabilidade do conceito.
Os neutrões, por não terem carga eléctrica, necessitam de uma reação nuclear num material conversor para serem detectados. Para esse efeito usam-se nuclídeos com uma probabilidade relativamente elevada na interacção com neutrões. O mais comum é o Hélio-3, mas a escassez deste isótopo levou a que fossem exploradas as poucas alternativas que existem. O Boro-10 é uma das mais promissoras. No LIP, tem-se explorado a utilização de detectores baseados em câmaras de placas resistivas (RPC), tecnologia em que o LIP é líder, usando um composto de Boro, o 10B4C enriquecido em Boro-10, como conversor de neutrões sólido. A estrutura em camadas das RPC permite atingir uma boa eficiência de detecção e uma excelente modularidade. Um protótipo de um detector de neutrões com 10 RPC revestidas com finas camadas do conversor de neutrões (no total, 20 camadas de 10B4C) foi já testado num feixe de neutrões na Alemanha, demonstrando os excelentes resultados a viabilidade do conceito.
Tabela Periódica - ENIGMAS
#26. Qual o elemento químico com um isótopo que tem sido usado (em alternativa ao Hélio-3) no desenvolvimento de detectores de neutrões baseados em detectores RPC (câmaras de placas resistivas)?
É o Boro! O Boro (símbolo químico B, número atómico 5)
é um elemento pouco abundante na crosta terrestre e no sistema solar. Não é produzido
na nucleossíntese estelar, como muitos dos elementos mais leves, mas sim
nas interacções que ocorrem durante a propagação dos núcleos que
constituem os raios cósmicos, e também nas supernovas. O Boro elementar
é um metaloide que não se encontra naturalmente na Terra, mas apenas em
pequenas quantidades nos meteoritos. Existem naturalmente sob a forma de
boratos, compostos que são explorados industrialmente.
Os neutrões, por não terem carga eléctrica, necessitam de uma reação nuclear num material conversor para serem detectados. Para esse efeito usam-se nuclídeos com uma probabilidade relativamente elevada na interacção com neutrões. O mais comum é o Hélio-3, mas a escassez deste isótopo levou a que fossem exploradas as poucas alternativas que existem. O Boro-10 é uma das mais promissoras. No LIP, tem-se explorado a utilização de detectores baseados em câmaras de placas resistivas (RPC), tecnologia em que o LIP é líder, usando um composto de Boro, o 10B4C enriquecido em Boro-10, como conversor de neutrões sólido. A estrutura em camadas das RPC permite atingir uma boa eficiência de detecção e uma excelente modularidade. Um protótipo de um detector de neutrões com 10 RPC revestidas com finas camadas do conversor de neutrões (no total, 20 camadas de 10B4C) foi já testado num feixe de neutrões na Alemanha, demonstrando os excelentes resultados a viabilidade do conceito.
Os neutrões, por não terem carga eléctrica, necessitam de uma reação nuclear num material conversor para serem detectados. Para esse efeito usam-se nuclídeos com uma probabilidade relativamente elevada na interacção com neutrões. O mais comum é o Hélio-3, mas a escassez deste isótopo levou a que fossem exploradas as poucas alternativas que existem. O Boro-10 é uma das mais promissoras. No LIP, tem-se explorado a utilização de detectores baseados em câmaras de placas resistivas (RPC), tecnologia em que o LIP é líder, usando um composto de Boro, o 10B4C enriquecido em Boro-10, como conversor de neutrões sólido. A estrutura em camadas das RPC permite atingir uma boa eficiência de detecção e uma excelente modularidade. Um protótipo de um detector de neutrões com 10 RPC revestidas com finas camadas do conversor de neutrões (no total, 20 camadas de 10B4C) foi já testado num feixe de neutrões na Alemanha, demonstrando os excelentes resultados a viabilidade do conceito.
#26. Qual o elemento químico com um isótopo que tem sido usado (em alternativa ao Hélio-3) no desenvolvimento de detectores de neutrões baseados em detectores RPC (câmaras de placas resistivas)?
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#27. Qual o elemento químico usado por James Chadwick em experiências que levaram à descoberta do neutrão?
Foi o Berílio (símbolo químico Be, número atómico 4)!
Depois da descoberta do núcleo atómico em 1911 e da observação do protão em 1919 por Rutherford, continuavam a haver muitas pesguntas sobre a constituição dos núcleos (na altura, pensava-se que estes eram compostos por combinações de electrões e protões).
Em 1930, Walter Bothe e o seu estudante Herbert Becker bombardearam Berílio com partículas alpha emitidas por uma fonte de polónio. Observaram que o Berílio emitia radiação altamente penetrante que não era influenciada por um campo magnético, pensando-se que esta seria devido a fotões de alta energia.
Em 1932, James Chadwick reproduziu esta experiência com o Berílio e ficou convencido de que a radiação emitida pelo Berílio se devia a uma partícula neutra com uma massa ligeiramente maior que a do protão. Depois de fazer experiências durante duas semanas, Chadwick publicou um artigo com o título "A Possível Existência do Neutrão", que propunha o neutrão como a correcta interpretação da radiação emitida pelo Berílio. Três meses mais tarde, Chadwick publicou outro artigo com um título mais definitivo "A Existência do Neutrão". Em 1935 ganhou o Prémio Nobel por esta descoberta.
Depois da descoberta do núcleo atómico em 1911 e da observação do protão em 1919 por Rutherford, continuavam a haver muitas pesguntas sobre a constituição dos núcleos (na altura, pensava-se que estes eram compostos por combinações de electrões e protões).
Em 1930, Walter Bothe e o seu estudante Herbert Becker bombardearam Berílio com partículas alpha emitidas por uma fonte de polónio. Observaram que o Berílio emitia radiação altamente penetrante que não era influenciada por um campo magnético, pensando-se que esta seria devido a fotões de alta energia.
Em 1932, James Chadwick reproduziu esta experiência com o Berílio e ficou convencido de que a radiação emitida pelo Berílio se devia a uma partícula neutra com uma massa ligeiramente maior que a do protão. Depois de fazer experiências durante duas semanas, Chadwick publicou um artigo com o título "A Possível Existência do Neutrão", que propunha o neutrão como a correcta interpretação da radiação emitida pelo Berílio. Três meses mais tarde, Chadwick publicou outro artigo com um título mais definitivo "A Existência do Neutrão". Em 1935 ganhou o Prémio Nobel por esta descoberta.
Tabela Periódica - ENIGMAS
#27. Qual o elemento químico usado por James Chadwick em experiências que levaram à descoberta do neutrão?
Foi o Berílio (símbolo químico Be, número atómico 4)!
Depois da descoberta do núcleo atómico em 1911 e da observação do protão em 1919 por Rutherford, continuavam a haver muitas pesguntas sobre a constituição dos núcleos (na altura, pensava-se que estes eram compostos por combinações de electrões e protões).
Em 1930, Walter Bothe e o seu estudante Herbert Becker bombardearam Berílio com partículas alpha emitidas por uma fonte de polónio. Observaram que o Berílio emitia radiação altamente penetrante que não era influenciada por um campo magnético, pensando-se que esta seria devido a fotões de alta energia.
Em 1932, James Chadwick reproduziu esta experiência com o Berílio e ficou convencido de que a radiação emitida pelo Berílio se devia a uma partícula neutra com uma massa ligeiramente maior que a do protão. Depois de fazer experiências durante duas semanas, Chadwick publicou um artigo com o título "A Possível Existência do Neutrão", que propunha o neutrão como a correcta interpretação da radiação emitida pelo Berílio. Três meses mais tarde, Chadwick publicou outro artigo com um título mais definitivo "A Existência do Neutrão". Em 1935 ganhou o Prémio Nobel por esta descoberta.
Depois da descoberta do núcleo atómico em 1911 e da observação do protão em 1919 por Rutherford, continuavam a haver muitas pesguntas sobre a constituição dos núcleos (na altura, pensava-se que estes eram compostos por combinações de electrões e protões).
Em 1930, Walter Bothe e o seu estudante Herbert Becker bombardearam Berílio com partículas alpha emitidas por uma fonte de polónio. Observaram que o Berílio emitia radiação altamente penetrante que não era influenciada por um campo magnético, pensando-se que esta seria devido a fotões de alta energia.
Em 1932, James Chadwick reproduziu esta experiência com o Berílio e ficou convencido de que a radiação emitida pelo Berílio se devia a uma partícula neutra com uma massa ligeiramente maior que a do protão. Depois de fazer experiências durante duas semanas, Chadwick publicou um artigo com o título "A Possível Existência do Neutrão", que propunha o neutrão como a correcta interpretação da radiação emitida pelo Berílio. Três meses mais tarde, Chadwick publicou outro artigo com um título mais definitivo "A Existência do Neutrão". Em 1935 ganhou o Prémio Nobel por esta descoberta.
#27. Qual o elemento químico usado por James Chadwick em experiências que levaram à descoberta do neutrão?
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#28. Que país tem um elemento químico super-pesado com o seu nome (e qual o elemento químico)?
A resposta é o Japão, e o elemento químico é o Nihónio (símbolo Nh).
Este elemento químico, com 113 protões, é um dos elementos que se denominam super pesados. Os elementos de número atómico superior a 100 (núcleos com mais de 100 protões ligados no seu interior) não podem ser produzidos em reações químicas ou em reatores nucleares, e só conseguem ser sintentizados através de reações de fusão de núcleos mais leves. No caso do Nihónio, a equipa japonesa no laboratório RIKEN, em Tókio, bombardeu núcleos de 209Bi com núcleos de 70Zn, e determinou a sua existência medindo as cadeias radioactivas dos núcleos descendentes. Não existem isótopos estáveis do Nihónio, sendo que o isótopo com maior vida média é o 286Nh, que demora 9 segundos em média para se desintegrar emitindo uma partícula alfa.
Este elemento químico, com 113 protões, é um dos elementos que se denominam super pesados. Os elementos de número atómico superior a 100 (núcleos com mais de 100 protões ligados no seu interior) não podem ser produzidos em reações químicas ou em reatores nucleares, e só conseguem ser sintentizados através de reações de fusão de núcleos mais leves. No caso do Nihónio, a equipa japonesa no laboratório RIKEN, em Tókio, bombardeu núcleos de 209Bi com núcleos de 70Zn, e determinou a sua existência medindo as cadeias radioactivas dos núcleos descendentes. Não existem isótopos estáveis do Nihónio, sendo que o isótopo com maior vida média é o 286Nh, que demora 9 segundos em média para se desintegrar emitindo uma partícula alfa.
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#28. Que país tem um elemento químico super-pesado com o seu nome (e qual o elemento químico)?
A resposta é o Japão, e o elemento químico é o Nihónio (símbolo Nh).
Este elemento químico, com 113 protões, é um dos elementos que se denominam super pesados. Os elementos de número atómico superior a 100 (núcleos com mais de 100 protões ligados no seu interior) não podem ser produzidos em reações químicas ou em reatores nucleares, e só conseguem ser sintentizados através de reações de fusão de núcleos mais leves. No caso do Nihónio, a equipa japonesa no laboratório RIKEN, em Tókio, bombardeu núcleos de 209Bi com núcleos de 70Zn, e determinou a sua existência medindo as cadeias radioactivas dos núcleos descendentes. Não existem isótopos estáveis do Nihónio, sendo que o isótopo com maior vida média é o 286Nh, que demora 9 segundos em média para se desintegrar emitindo uma partícula alfa.
Este elemento químico, com 113 protões, é um dos elementos que se denominam super pesados. Os elementos de número atómico superior a 100 (núcleos com mais de 100 protões ligados no seu interior) não podem ser produzidos em reações químicas ou em reatores nucleares, e só conseguem ser sintentizados através de reações de fusão de núcleos mais leves. No caso do Nihónio, a equipa japonesa no laboratório RIKEN, em Tókio, bombardeu núcleos de 209Bi com núcleos de 70Zn, e determinou a sua existência medindo as cadeias radioactivas dos núcleos descendentes. Não existem isótopos estáveis do Nihónio, sendo que o isótopo com maior vida média é o 286Nh, que demora 9 segundos em média para se desintegrar emitindo uma partícula alfa.
#28. Que país tem um elemento químico super-pesado com o seu nome (e qual o elemento químico)?
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#29. Qual o elemento químico usado como gás na Câmara de Faíscas que Leon Lederman, Melvin Schwartz e Jack Steinberger construíram no Laboratório Nacional de Brookhaven e que foi usada para a descoberta do neutrino de muão em 1962?
Foi o Néon (símbolo químico Ne, número atómico 10)!
A experiência liderada por Lederman, Schwartz e Steinberger utilizou um feixe de protões do Alternating Gradient Synchrotron (AGS) do Laboratório Nacional de Brookhaven para produzir chuveiros de mesões Pi que eram encaminhados cerca de 21 metros até uma parede de aço, decaindo ao longo do caminho em muões e neutrinos. Apenas os neutrinos, devido à sua fraca interacção com a matéria, conseguiam atravessar a parede até uma Câmara de Faíscas cheia de Néon gasoso. O impacto dos neutrinos em placas de alúminio produzia muões que deixavam traços na câmara, provando assim a existência dos neutrinos de muão. Esta descoberta levou à atribuição do Prémio Nobel em 1988 aos três investigadores.
A experiência liderada por Lederman, Schwartz e Steinberger utilizou um feixe de protões do Alternating Gradient Synchrotron (AGS) do Laboratório Nacional de Brookhaven para produzir chuveiros de mesões Pi que eram encaminhados cerca de 21 metros até uma parede de aço, decaindo ao longo do caminho em muões e neutrinos. Apenas os neutrinos, devido à sua fraca interacção com a matéria, conseguiam atravessar a parede até uma Câmara de Faíscas cheia de Néon gasoso. O impacto dos neutrinos em placas de alúminio produzia muões que deixavam traços na câmara, provando assim a existência dos neutrinos de muão. Esta descoberta levou à atribuição do Prémio Nobel em 1988 aos três investigadores.
Tabela Periódica - ENIGMAS
#29. Qual o elemento químico usado como gás na Câmara de Faíscas que Leon Lederman, Melvin Schwartz e Jack Steinberger construíram no Laboratório Nacional de Brookhaven e que foi usada para a descoberta do neutrino de muão em 1962?
Foi o Néon (símbolo químico Ne, número atómico 10)!
A experiência liderada por Lederman, Schwartz e Steinberger utilizou um feixe de protões do Alternating Gradient Synchrotron (AGS) do Laboratório Nacional de Brookhaven para produzir chuveiros de mesões Pi que eram encaminhados cerca de 21 metros até uma parede de aço, decaindo ao longo do caminho em muões e neutrinos. Apenas os neutrinos, devido à sua fraca interacção com a matéria, conseguiam atravessar a parede até uma Câmara de Faíscas cheia de Néon gasoso. O impacto dos neutrinos em placas de alúminio produzia muões que deixavam traços na câmara, provando assim a existência dos neutrinos de muão. Esta descoberta levou à atribuição do Prémio Nobel em 1988 aos três investigadores.
A experiência liderada por Lederman, Schwartz e Steinberger utilizou um feixe de protões do Alternating Gradient Synchrotron (AGS) do Laboratório Nacional de Brookhaven para produzir chuveiros de mesões Pi que eram encaminhados cerca de 21 metros até uma parede de aço, decaindo ao longo do caminho em muões e neutrinos. Apenas os neutrinos, devido à sua fraca interacção com a matéria, conseguiam atravessar a parede até uma Câmara de Faíscas cheia de Néon gasoso. O impacto dos neutrinos em placas de alúminio produzia muões que deixavam traços na câmara, provando assim a existência dos neutrinos de muão. Esta descoberta levou à atribuição do Prémio Nobel em 1988 aos três investigadores.
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Tabela Periódica - ENIGMAS
#30. A seguir ao hidrogénio e hélio, que outro elemento químico foi produzido no Big Bang?
Foi o Lítio (símbolo químico Li, número atómico 3), em particular o seu isótopo Li-7!
De acordo com os modelos do Big Bang, o universo primordial era constituído por um plasma de partículas elementares e radiação extremamente quente e denso. Durante a subsequente expansão, o universo começou a arrefecer e começaram-se a formar novas partículas a partir da agregação de outras (por exemplo, quarks começaram-se a agregar em protões e neutrões. Cerca de três minutos depois do Big Bang, começou a dar-se a produção dos elementos leves: protões e neutrões combinam-se para formar deutério, um dos isótopos estáveis do hidrogénio, com um neutrão e um protão no núcleo. Ao colidir com outros protões e neutrões, o deutério transformou-se em hélio ou trítio (isótopo instável do hidrogénio, com um protão e dois neutrões no núcleo. O isótopo do lítio, o Li-7, formou-se da combinação de um núcleo de trítio e dois núcleos de deutério.
Actualmente, existe uma discrepância entre a quantidade de Lítio primordial e a quantidade prevista teoricamente pelas teorias da Nucleosíntese no Big Bang – as quantidades previstas pelos modelos para o hidrogénio e hélio são consistentes com as observações, mas a quantidade prevista para o Lítio é 3-4 vezes maior do que é observado. Existem várias teorias de Matéria Escura para além do Modelo Standard da Física de Partículas que tentam encontrar explicações para este problema.
De acordo com os modelos do Big Bang, o universo primordial era constituído por um plasma de partículas elementares e radiação extremamente quente e denso. Durante a subsequente expansão, o universo começou a arrefecer e começaram-se a formar novas partículas a partir da agregação de outras (por exemplo, quarks começaram-se a agregar em protões e neutrões. Cerca de três minutos depois do Big Bang, começou a dar-se a produção dos elementos leves: protões e neutrões combinam-se para formar deutério, um dos isótopos estáveis do hidrogénio, com um neutrão e um protão no núcleo. Ao colidir com outros protões e neutrões, o deutério transformou-se em hélio ou trítio (isótopo instável do hidrogénio, com um protão e dois neutrões no núcleo. O isótopo do lítio, o Li-7, formou-se da combinação de um núcleo de trítio e dois núcleos de deutério.
Actualmente, existe uma discrepância entre a quantidade de Lítio primordial e a quantidade prevista teoricamente pelas teorias da Nucleosíntese no Big Bang – as quantidades previstas pelos modelos para o hidrogénio e hélio são consistentes com as observações, mas a quantidade prevista para o Lítio é 3-4 vezes maior do que é observado. Existem várias teorias de Matéria Escura para além do Modelo Standard da Física de Partículas que tentam encontrar explicações para este problema.
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#30. A seguir ao hidrogénio e hélio, que outro elemento químico foi produzido no Big Bang?
Foi o Lítio (símbolo químico Li, número atómico 3), em particular o seu isótopo Li-7!
De acordo com os modelos do Big Bang, o universo primordial era constituído por um plasma de partículas elementares e radiação extremamente quente e denso. Durante a subsequente expansão, o universo começou a arrefecer e começaram-se a formar novas partículas a partir da agregação de outras (por exemplo, quarks começaram-se a agregar em protões e neutrões. Cerca de três minutos depois do Big Bang, começou a dar-se a produção dos elementos leves: protões e neutrões combinam-se para formar deutério, um dos isótopos estáveis do hidrogénio, com um neutrão e um protão no núcleo. Ao colidir com outros protões e neutrões, o deutério transformou-se em hélio ou trítio (isótopo instável do hidrogénio, com um protão e dois neutrões no núcleo. O isótopo do lítio, o Li-7, formou-se da combinação de um núcleo de trítio e dois núcleos de deutério.
Actualmente, existe uma discrepância entre a quantidade de Lítio primordial e a quantidade prevista teoricamente pelas teorias da Nucleosíntese no Big Bang – as quantidades previstas pelos modelos para o hidrogénio e hélio são consistentes com as observações, mas a quantidade prevista para o Lítio é 3-4 vezes maior do que é observado. Existem várias teorias de Matéria Escura para além do Modelo Standard da Física de Partículas que tentam encontrar explicações para este problema.
De acordo com os modelos do Big Bang, o universo primordial era constituído por um plasma de partículas elementares e radiação extremamente quente e denso. Durante a subsequente expansão, o universo começou a arrefecer e começaram-se a formar novas partículas a partir da agregação de outras (por exemplo, quarks começaram-se a agregar em protões e neutrões. Cerca de três minutos depois do Big Bang, começou a dar-se a produção dos elementos leves: protões e neutrões combinam-se para formar deutério, um dos isótopos estáveis do hidrogénio, com um neutrão e um protão no núcleo. Ao colidir com outros protões e neutrões, o deutério transformou-se em hélio ou trítio (isótopo instável do hidrogénio, com um protão e dois neutrões no núcleo. O isótopo do lítio, o Li-7, formou-se da combinação de um núcleo de trítio e dois núcleos de deutério.
Actualmente, existe uma discrepância entre a quantidade de Lítio primordial e a quantidade prevista teoricamente pelas teorias da Nucleosíntese no Big Bang – as quantidades previstas pelos modelos para o hidrogénio e hélio são consistentes com as observações, mas a quantidade prevista para o Lítio é 3-4 vezes maior do que é observado. Existem várias teorias de Matéria Escura para além do Modelo Standard da Física de Partículas que tentam encontrar explicações para este problema.
#30. A seguir ao hidrogénio e hélio, que outro elemento químico foi produzido no Big Bang?
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#31. Qual é o elemento químico que, fazendo uma liga com o titânio ou com o estanho, permite fabricar cabos supercondutores filiformes muito fininhos?
É o Nióbio (Nb, número atómico 41)!
Nos magnetes dipolares do LHC, uma peça crucial para o acelerador conseguir curvar os protões a velocidades muito próximas da da luz no vazio, usam-se ligas de nióbio-titânio para fabricar cabos supercondutores muito finos, e bobines para conduzir uma corrente de até 13 000 A e criar campos magnéticos dentro dos tubos de feixe de até 8,4 T. Estes cabos são supercondutores, i.e, não oferecem qualquer resistência elétrica à passagem de corrente, apenas quando estão a uma temperatura inferior a 2,4 K (–269,9 ºC), pelo que estão imersos em hélio líquido à temperatura ""uniforme"" de 1,9 K, tornando também o LHC no maior frigorífico à face da Terra. Nos novos protótipos de ímans para um futuro acelerador já se está a testar uma liga de Nióbio com Estanho.
Nos magnetes dipolares do LHC, uma peça crucial para o acelerador conseguir curvar os protões a velocidades muito próximas da da luz no vazio, usam-se ligas de nióbio-titânio para fabricar cabos supercondutores muito finos, e bobines para conduzir uma corrente de até 13 000 A e criar campos magnéticos dentro dos tubos de feixe de até 8,4 T. Estes cabos são supercondutores, i.e, não oferecem qualquer resistência elétrica à passagem de corrente, apenas quando estão a uma temperatura inferior a 2,4 K (–269,9 ºC), pelo que estão imersos em hélio líquido à temperatura ""uniforme"" de 1,9 K, tornando também o LHC no maior frigorífico à face da Terra. Nos novos protótipos de ímans para um futuro acelerador já se está a testar uma liga de Nióbio com Estanho.
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#31. Qual é o elemento químico que, fazendo uma liga com o titânio ou com o estanho, permite fabricar cabos supercondutores filiformes muito fininhos?
É o Nióbio (Nb, número atómico 41)!
Nos magnetes dipolares do LHC, uma peça crucial para o acelerador conseguir curvar os protões a velocidades muito próximas da da luz no vazio, usam-se ligas de nióbio-titânio para fabricar cabos supercondutores muito finos, e bobines para conduzir uma corrente de até 13 000 A e criar campos magnéticos dentro dos tubos de feixe de até 8,4 T. Estes cabos são supercondutores, i.e, não oferecem qualquer resistência elétrica à passagem de corrente, apenas quando estão a uma temperatura inferior a 2,4 K (–269,9 ºC), pelo que estão imersos em hélio líquido à temperatura ""uniforme"" de 1,9 K, tornando também o LHC no maior frigorífico à face da Terra. Nos novos protótipos de ímans para um futuro acelerador já se está a testar uma liga de Nióbio com Estanho.
Nos magnetes dipolares do LHC, uma peça crucial para o acelerador conseguir curvar os protões a velocidades muito próximas da da luz no vazio, usam-se ligas de nióbio-titânio para fabricar cabos supercondutores muito finos, e bobines para conduzir uma corrente de até 13 000 A e criar campos magnéticos dentro dos tubos de feixe de até 8,4 T. Estes cabos são supercondutores, i.e, não oferecem qualquer resistência elétrica à passagem de corrente, apenas quando estão a uma temperatura inferior a 2,4 K (–269,9 ºC), pelo que estão imersos em hélio líquido à temperatura ""uniforme"" de 1,9 K, tornando também o LHC no maior frigorífico à face da Terra. Nos novos protótipos de ímans para um futuro acelerador já se está a testar uma liga de Nióbio com Estanho.
#31. Qual é o elemento químico que, fazendo uma liga com o titânio ou com o estanho, permite fabricar cabos supercondutores filiformes muito fininhos?
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