#42 Luís O. Silva - Física: maiores descobertas recentes, lasers e plasmas e fusão nuclear

Data: Wed, 19 Dec 2018  ·  Duração: 01:39:43

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Luís O. Silva 00:00:00.00O projeto da China e estes projetos europeus são aqueles projetos em que nós temos a certeza que, com o conhecimento que temos atualmente, daqui a 10 anos, nós teremos uma máquina a fazer atingir uma eficiência em termos de produção, de libertação de energia, que é aquela que há um fator de ganho e um fator de ganho superior a 1. 00:00:21.84Ah é? 00:00:21.84Mas temos a certeza disso? 00:00:23.22Sim, sim, sim. 00:00:23.22Não haverá nenhuma dúvida que uma máquina como a OITERA, o fator de ganho será superior a 1.
José Maria Pimentel 00:00:31.02O fator de ganho, estamos a falar da diferença entre a energia injetada e a energia gerada.
Luís O. Silva 00:00:34.06Sim, sim, sim, sem dúvida.
José Maria Pimentel 00:00:35.96E significa que a partir desse dia, a fusão nuclear passa a ser uma fonte de energia viável. 00:00:45.56Bem-vindos. 00:00:45.56Qual é a melhor maneira de desenjoar dois episódios seguidos sobre política? 00:00:50.90Que tal um episódio sobre física? 00:00:53.58O convidado é Luís Oliveira e Silva, um dos principais investigadores na área da física em Portugal. 00:00:59.18O Luís foi-me recomendado não por um, mas por dois convidados anteriores do podcast, Arlindo Oliveira e Pedro Janela. 00:01:05.42Este último descrevendo como, e cito, um caso sério de saber. 00:01:09.22E é mesmo, como já vão ouvir. 00:01:11.24Com um tema destes, é inevitavelmente um episódio denso. 00:01:15.04Apropriado, portanto, para este período mais calmo do Natal. 00:01:17.78Aliás, o 45 graus regressa em 2019. 00:01:20.96Até lá, boas festas a todos. 00:01:23.08Neste episódio, conversámos então sobre vários temas. 00:01:25.76Desde os avanços mais recentes na física, passando pela área de investigação do convidado, lasers e plasma, e terminando num tema tão fascinante quanto relevante, a possibilidade de obtenção de energia através de fusão nuclear. 00:01:37.80A fusão nuclear é uma promessa há muita diada, mas que tem tido desenvolvimentos recentes importantes. 00:01:43.42Além disso, é facilmente dos temas mais importantes que abordei no podcast. 00:01:47.70Desde logo, porque seria um grande impulso no combate às alterações climáticas, que foi tema do episódio número 24, com o Filipe Duarte Santos, como se lembra, e um tema que ainda, no último episódio, discutia com o Daniel Oliveira a propósito da política. 00:02:00.12Antes de passarmos à conversa, achei que fazia sentido resumir alguns conceitos base desta área da física que são importantes para compreender a conversa. 00:02:08.26Isto porque, para poder levar a conversa com o Luís para terrenos mais profundos do que aqueles de um típico programa de divulgação científica, nem sempre era possível interrompê-lo a pedir que explicasse determinado conceito. 00:02:19.54Cá vão então alguns conceitos muito rápidos. 00:02:22.04Primeiro, a matéria todos conhecemos, é aquilo de que são feitos todos os objetos que nos rodeiam. 00:02:26.84Mas a matéria armazena também a maioria da energia que existe, daí a famosa equação de Einstein. 00:02:31.62E é isso, aliás, que permite obter energia através de reações nucleares, como vamos ver. 00:02:35.42A matéria tem os três estados que conhecemos, sólido, líquido e gasoso, mas que, na verdade, são quatro, com o plasma, que o convidado tem investigado, como vão ver. 00:02:43.76Toda a matéria, como aprendemos, composta por átomos, que, por seu lado, sabe-se também, se subdividem em partículas ainda mais pequenas, protões, neutrões e eletrões, sendo que os dois primeiros ainda subdividem mais. 00:02:54.60Os neutrões têm carga neutra, os protões positiva e os eletrões negativa. 00:02:59.64Átomos que têm um número diferente de protões e neutrões são chamados isótopos e são muito importantes para as reações nucleares, nas quais os neutrões a mais dão imenso jeito por motivos que já vão ver. 00:03:09.98Já a antimatéria, parece, claro, coisa de ficção científica, mas, na verdade, é simples. 00:03:13.94É basicamente composta por partículas idênticas às da matéria, mas com carga elétrica oposta. 00:03:19.04O antieletrão, por exemplo, tem então carga elétrica positiva e não negativa, como o eletrão, e chama-se, adequadamente, positrão. 00:03:26.54Passando para outra área de investigação do convidado, há que primeiro apresentar o fotão. 00:03:31.90O fotão é a partícula que transmite a luz, isto é, a radiação eletromagnética. 00:03:36.12Move-se, portanto, à velocidade da luz e transmite também energia. 00:03:40.10O laser, que todos, de uma forma ou de outra, conhecemos, é basicamente uma luz muito intensa que consegue aplicar uma quantidade de energia muito grande, isto é, muitos fotões, sobre um local muito pequeno. 00:03:50.76Finalmente, para não cansar, o modelo standard, de que também falámos, é basicamente a base da física de partículas moderna. 00:03:57.16É o modelo que organiza todas as partículas elementares, incluindo as partículas da matéria e as partículas da antimatéria, mas também as quatro forças elementares que governam a interação entre as partículas e ainda uma última partícula, o boson de Higgs, de que também falámos neste episódio, e que era, até há pouco tempo, a partícula mais misteriosa. 00:04:15.90Tem como função dar massa a todas as partículas da matéria e a sua existência só foi comprovada finalmente em 2012. 00:04:22.64Todos estes conceitos que expliquei estão, claro, muito mais bem explicados na internet. 00:04:26.14Deixo também, como é habitual, na descrição do episódio, alguns links para assuntos de que falámos. 00:04:31.02O clipe da aula de Richard Feynman, por exemplo, vale imenso a pena ver e são só dois minutos. 00:04:35.46Pode encontrar no Google ou lá está, na descrição do episódio. 00:04:38.42E pronto, vamos à conversa, não sem antes lembrar, como sempre, que podem apoiar o podcast desde apenas 2 dólares em patreon.com barra 45 graus por extenso. 00:04:47.38Até já! 00:04:52.80Bom, Luís, bem-vindo. 00:04:54.40Vamos falar então sobre física, sobre a sua investigação. 00:04:57.74Em relação à física geral, uma pergunta como ocorreu, é capaz de ter engraçado para começar, até porque eu imagino que muitas pessoas que vão ouvir estejam um bocado na mesma situação, não sendo física ou das ciências chamadas duras, mas sendo interessadas, por exemplo, acabem por ter um contato que é mais ou menos parso, ou seja, têm interesse, vão ouvindo umas coisas aqui, umas coisas ali, mas não têm a noção de quem vive essa realidade daquilo que vão ser nas evoluções. 00:05:20.70Uma pergunta como ocorreu, talvez engraçada é, por exemplo, esta data é só pela coincidência do século, mas imaginamos alguém que entrou em coma no ano 2000 e agora acordava e era um físico também e ia perguntar ao Luís o que é que aconteceu nestes 18 anos, quais foram os principais avanços? 00:05:36.70Um deles é a confirmação do Besondiggs, talvez o principal, não sei se é o principal. 00:05:42.04Em relação aos outros é que eu já não saberia responder.
Luís O. Silva 00:05:44.30Pois, tem havido muitos avanços que nós poderíamos identificar se uma pessoa estivesse assim numa situação de total ausência de contato com a realidade que ficaria espantado. 00:05:58.98Algumas estão ainda associadas a previsões que foram feitas há muitos anos. 00:06:04.72O Besondiggs é um exemplo claro. 00:06:06.90A previsão do Besondiggs foi feita há 30, 40 anos. 00:06:09.64O que aconteceu agora foi a confirmação experimental. 00:06:12.44Outra confirmação experimental que, em minha opinião, é ainda mais espetacular é a da observação das ondas gravitacionais. 00:06:19.08Nós sabíamos que elas existiam. 00:06:21.36A teoria do Einstein, da Relatividade Geral, previa a existência de ondas gravitacionais, mas a sua detecção é uma combinação de avanços tecnológicos, quer do ponto de vista dos sistemas de detecção, quer do ponto de vista das simulações numéricas, permitem saber. 00:06:35.22Essas simulações numéricas têm piada.
José Maria Pimentel 00:06:37.14Já não ouvimos porque era uma que eu não sabia.
Luís O. Silva 00:06:38.90Pois. 00:06:39.18Portanto, existe... 00:06:40.90Essa questão é algo que seria mais ou menos previsível que mais cedo ou mais tarde seriam verificados experimentalmente. 00:06:49.38A outra, talvez ainda mais surpreendente, está relacionada com o grafeno, que é este material bidimensional de átomos de carbono, que tem propriedades do ponto de vista elétrico, mas principalmente propriedades elétricas e magnéticas que são únicas, e que alguém que estivesse fora do mundo da física não conseguiria prever o impacto que teria a sua descoberta.
José Maria Pimentel 00:07:14.08Esse último... 00:07:15.34Depois já vamos aos outros que também tem piada, mas esse caso do grafeno, eu já apanhei-se a alguns, mas não estou dentro desse assunto, confesso. 00:07:20.92O que trata-se de quê? 00:07:22.04Ou seja, aqui neste caso não tem a ver com partículas, mas com algo que se passa acima do átomo, não é?
Luís O. Silva 00:07:27.76É, portanto, isto tem a ver com o arranjo dos átomos de carbono. 00:07:31.10Os átomos de carbono têm arranjos específicos que lhes dão propriedades únicas. 00:07:34.78Há dois exemplos do nosso cédio, o diamante e o grafite. 00:07:38.90Portanto, são duas configurações distintas, duas formas de ligar os átomos de carbono que conduzem a propriedades completamente distintas. 00:07:48.70E até aspecto diferente, que isso é engraçado, não é? 00:07:50.38Sim, sim. 00:07:50.78Ou seja, visível ao olho nuro, não é? 00:07:51.72Tem propriedades físicas, óticas, depois resistência, totalmente diferentes. 00:07:58.66aqui há uns anos, um conjunto, dois físicos russos que estavam na Universidade de Manchester descobriram uma forma de fazer pequenas camadas de átomos de carbono em que cada uma destas, são finas películas de átomos de carbono. 00:08:16.20Portanto, em vez de pensarmos que são, no caso da grafita ou do diamante, são várias camadas sobrepostas, organizadas de uma determinada maneira, vamos imaginar que conseguimos ter uma única camada, um filme muito fino de átomos de carbono. 00:08:30.56Portanto, isto é o grafeno. 00:08:31.80Aliás, a forma como eles, pela primeira vez, conseguiram obter o grafeno é bastante interessante. 00:08:37.36Eles usaram fita-cola sobre grafite, e, portanto, com muito cuidado conseguiram arrancar estas finas películas, estas camadas. 00:08:46.24Mas isso,
José Maria Pimentel 00:08:46.74macroscopicamente, como é que a coisa funciona? 00:08:48.30Ou seja, algo que, quer dizer, fazer um paralismo com sólido que deve ser um paralismo
Luís O. Silva 00:08:52.24muito tosco, da altura tem um, não é? 00:08:54.48E de comprimento tem? 00:08:55.74Da altura tem, é a altura de um átomo de carbono. 00:08:58.84Portanto, aquilo nós podemos pensar, temos grafite, vamos cortando a grafite, tem camadas muito fininhas, e até a final de altura temos uma camada, uma camada de grafite. 00:09:08.82Apenas uma fina película de grafeno, que tem espessura, a espessura de um átomo, mas depois tem, do ponto de vista das outras dimensões, pode ter as dimensões que nós conseguimos construir. 00:09:22.42Estas finas películas têm propriedades elétricas e magnéticas únicas, que nós só agora estamos a começar a compreender, que são determinadas pela mecânica quântica, pela forma como os eletrões se movem nestas superfícies e que têm consequências, podem ser consequências muito interessantes em termos de armazenamento de energia, em termos de superquantividade, em termos de novos materiais, portanto, é um conjunto de propriedades que nós não imaginávamos que pudessem estar associadas a estes materiais. 00:09:51.80estes materiais.
José Maria Pimentel 00:09:52.36Eles estão ligados pelos eletrões, não é?
Luís O. Silva 00:09:54.00Eles têm as ligações atómicas entre os átomos de carbono, e depois, obviamente, os eletrões podem propagar-se nesta rede de átomos de carbono. 00:10:04.36Estão ligados,
José Maria Pimentel 00:10:04.92quase como anéis contigos,
Luís O. Silva 00:10:07.78não é? 00:10:07.90Tem as ligações químicas que nós conhecemos para o que acontece na grafita ou o que acontece no diamante.
José Maria Pimentel 00:10:15.08Em relação aos outros dois que o Luís falou, eu digo bosão, mas já percebi que é bosão. 00:10:21.22O bosão diga-se e as ondas gravitacionais. 00:10:25.16Em relação às ondas, uma coisa engraçada que eu também desconhecia e que estará relacionada com isso, tem que ver com o facto de já ter sido descoberta a partícula, por exemplo, que transmita as ondas eletromagnéticas, por exemplo, o fotão, já se encontrou para as outras duas das quatro forças da natureza, mas para a força gravitacional, como ela é tão, isso parece um contrasenso, mas provavelmente para a pessoa média, mas como ela é tão fraca, no sentido em que ela só se manifesta com corpos gigantes, embora se manifestem a distâncias muito longas, embora possa existir uma espécie de gravitão, não sei se é este o nome, nunca foi, ele nunca foi descoberto, não é? 00:11:02.00Ou seja,
Luís O. Silva 00:11:02.14é uma hipótese teórica, mas que... 00:11:03.90É, exatamente. 00:11:05.18Mas nós ainda estamos antes disso, nós ainda estamos a tentar perceber quais é que são as consequências da relatividade geral, da teoria do Einstein que descreve a gravidade como estas deformações do espaço-tempo. 00:11:16.78Nós ainda estamos nessa fase, não estamos ainda, quando começamos a falar do gravitão, estamos já a falar na versão quântica da relatividade geral.
José Maria Pimentel 00:11:24.16São áreas diferentes também, não é? 00:11:25.78Ou por outro, são pessoas diferentes que fazem as duas investigações, ou não? 00:11:28.56Sim,
Luís O. Silva 00:11:28.68as comunidades acabam por se cruzar porque as situações onde nós podemos ter evidências destas ligações da dinâmica ou dos efeitos da relatividade geral e da sua manifestações de efeitos quânticos da relatividade geral só são possíveis em situações muito extremas de campos gravíticos, portanto, forças gravíticas muito fortes. 00:11:52.74Portanto, isso acontece à volta destes objetos exóticos, dos buracos negros, destas estrelas de neutrões, das colisões destes objetos, que é onde nós geramos estas ondas gravitacionais que nós conseguimos medir, também será na vizinhança destes objetos que nós podemos tentar compreender alterações ou consequências da teoria da relatividade geral que possam ter a ver com a mecânica quântica. 00:12:13.74Portanto, é nessas situações ou quando olhamos para a evolução em larga escala do universo, é um aspecto muito interessante que é a ligação do, são aquelas situações onde nós temos a ligação do infinitamente pequeno com o infinitamente grande. 00:12:27.22Exato, exato. 00:12:27.64Portanto, a gravidade acaba por ter esta mistura da física destas duas escalas acabar por se misturar. 00:12:38.88Sim, exato. 00:12:39.36Confluir nos estudo destes objetos. 00:12:43.14Por acaso,
José Maria Pimentel 00:12:43.46há um problema que deve ser o dia-a-dia de alguém que trabalha nesta área, mas acho que para o leigo não é tão evidente que é o facto de isto ser em grande medida um problema de dificuldade em ter acesso aos dados. 00:12:54.64Ou seja, nós temos há uma série de coisas da física clássica por exemplo que eram, podiam ser mesuráveis porque existiam na Terra. 00:13:01.90Podiam não ser evidentes estavam longe de termos mas não existiam. 00:13:03.92Mas quando começamos a ter que estudar aquilo que só é observável em fenómenos extremos ou está muito longe e portanto temos que no fundo andar a apanhar aquilo que vem ao encontro da Terra ou então tentar simular em aceleradores de partículas ou lasers. 00:13:19.00Já lá vamos. 00:13:19.32Exatamente.
Luís O. Silva 00:13:20.32Pois isso é uma dificuldade quando nós estamos a tentar fazer a física experimental é que temos que ter um contexto onde de forma controlada se consegue compreender este fenómeno. 00:13:29.98Quando estamos a falar destes domínios mais extremos à superfície da Terra na Terra não vamos conseguir criar os campos gravíticos ou as intensidades eletromagnéticas muitas vezes necessárias para atingir as condições desses objetos. 00:13:42.12Então temos que recorrer à informação que esses objetos nos enviam. 00:13:45.40e de facto genericamente até muito recentemente as mensagens que nós recebimos destes objetos vinham apenas sob a forma de luz. 00:13:53.76Agora já medimos também neutrinos que são outro tipo de partículas e mais recentemente ondas gravitacionais. 00:14:00.04Portanto do ponto de vista da astrofísica há agora uma explosão de interesse na astrofísica porque nós temos estes diferentes mensageiros destes diferentes mensageiros de informação destes objetos e a sua combinação pode ser pode abrir um conjunto de portas espetaculares para nós compreendermos estas condições.
José Maria Pimentel 00:14:20.00Mas no caso das zonas gravitacionais o que é que mudou? 00:14:22.02Porquê é que nós antes não conseguíamos medi-las e agora conseguimos?
Luís O. Silva 00:14:24.26Há dois efeitos. 00:14:25.20Por um lado temos tecnologia à superfície da Terra interferómetros lasers extremamente delicados que conseguem medir pequenas perturbações nas perturbações do espaço-tempo portanto isso é um primeiro avanço é na componente dos lasers e da ótica sistemas extremamente precisos e delicados e depois em paralelo e isto é algo que as pessoas que os físicos até os físicos em geral podem não ter conhecimento desenvolvimentos na solução numérica das equações da relatividade geral também permitiram construir exemplos de ondas gravitacionais que podem ser geradas genericamente na colisão de buracos negros ou estrelas neutrões e a existência de detecções muito precisas com possíveis previsões teóricas do que é que aconteceria previsões numéricas do que é que aconteceria é a combinação destas duas tecnologias é que permite que quando aparece um sinal este sinal seja medido e depois seja comparado com as técnicas especiais de tratamento de sinal com previsões de modelos numéricos e é desta comparação que nos permite concluir este sinal é de facto o resultado da colisão de duas estrelas neutrões com uma massa A e uma massa B e que está a uma distância de não sei quantos mil milhões de anos-luz Nesse caso
José Maria Pimentel 00:15:46.42eles andam a par e passo ou seja os modelos matemáticos e as observações no fundo vão-se complementando É, sem dúvida
Luís O. Silva 00:15:54.78Este projeto LIGO ou LIGO no acrónimo LIDEM português é um projeto já bastante antigo mas foi sofrendo diferentes atualizações para aumentar precisamente a capacidade de captar sinais muito ternos foi recebendo essas atualizações e depois com o desenvolvimento destas novas técnicas numéricas que se chama relatividade numérica é possível juntar estas simulações numéricas o resultado das simulações numéricas que permite construir um conjunto de ondas gravitacionais sintéticas e depois comparar estas ondas gravitacionais sintéticas com o resultado da experiência e perceber qual é que é o resultado da experiência que melhor corresponde à onda gravitacional sintética com os nossos modelos numéricos e daí concluir o que é que aconteceu esta combinação é que permite estes avanços significativos
José Maria Pimentel 00:16:50.98Então, deixa-me fazer uma pergunta que se calhar é um bocado básica porque eu estou a pensar em duas coisas que não sei se são exatamente o mesmo
Luís O. Silva 00:16:55.82Percebemos isto é bom o exemplo que eu gosto de dar é o exemplo do Richard Feynman quando ele descreve o que é físico e o que é que são as leis da física Ele era um explicador incrível Exatamente Ele tem uma aula que ele deu em Cornell nos anos 60 em que ele explica isto de forma muito clara são três minutos que vale a pena vale a pena ver Eu acho que eles estão todos no YouTube aliás Mas esta componente é específica é muito clara Depois ponho isso É muito clara sobre o que é que é a física e a construção de uma lei física O que ele diz é nós quando estamos a fazer física temos uma teoria Esta teoria tem um conjunto de previsões Nós calculamos essas previsões e depois temos que comparar essas previsões com experiência Se a experiência não bate certo com as previsões a teoria está errada Portanto, voltamos ao princípio E no fundo este é o paradigma do que é fazer do que é fazer física e do que é genericamente fazer a ciência na sua forma mais pura no sentido mais próxima da física Quando nós temos um conjunto de modelos de modelos teóricos um conjunto de equações temos duas formas de abordar a sua solução para ver quais é que são os seus resultados Ou fazemos cálculos analíticos calcamos uns integrais umas derivadas pomos uns números Ou então quando as equações são extremamente complexas temos que resolvê-las com computadores E muitas vezes as equações são de tal forma complexas que a nossa capacidade de intuir as consequências destas equações vão muito para lá até da nossa imaginação E aí é que os computadores têm um papel fundamental
José Maria Pimentel 00:18:34.14Mas o teste das equações a maneira como eu imaginaria é que o teste no fundo o teste da aplicabilidade prática dessas equações é feito alimentando alimentando as equações isto é introduzindo para as várias variáveis valores baseados em observações reais ou em cenários hipotéticos e vendo o que é que dá o resultado e se ele é se ele é se ele é se ele é o zímel e se bate com
Luís O. Silva 00:18:52.50Há aqui várias abordagens depois no final do dia vale quase tudo para nós tentarmos perceber se os nossos modelos fazem sentido ou não Há muitas situações em que a nossa teoria prevê faz previsões faz previsões sobre um comportamento de um sistema por exemplo diz se a minha lâmpada está a uma determinada temperatura eu vou medir o tipo de luz se o meu filamento da minha lâmpada de uma lâmpada quando se sentar uma determinada temperatura eu tenho um modelo teórico que me prevê que a luz vai ter uma determinada distribuição de cores um determinado espectro de uma determinada forma e eu posso fazer medidas agarro num fotómetro agarro num prisma que compõe a luz tento perceber portanto isso são coisas direto em outras situações as equações são de tal forma complexas que nós temos que correr as consequências destas equações em computadores e depois comparar o resultado dessas equações dessas simulações com a realidade portanto no fundo há sempre esta ligação entre a teoria as simulações e a experiência mas no final do dia é o que eu digo aos meus alunos a física é uma ciência experimental não existe sem sem a comparação com com resultados experimentais com com medidas com observações e portanto é desse confronto é que no fundo a física vai avançando
José Maria Pimentel 00:20:20.14o que eu estou a fazer esta pergunta em relação às simulações via supercomputadores porque foi uma das coisas que me surpreenderam porque a pessoa eu acho que a pessoa tem a ideia de que existem só essas duas dimensões a dimensão teórica e a dimensão empírica e essa é uma espécie de dimensão intermédia muito interessante porque no fundo há muita investigação que acaba por ser feita por essa via sem ser necessário estar por exemplo no acelerador de partículas mas estando através de um supercomputador a testar é quase testar preliminarmente claro
Luís O. Silva 00:20:47.92a pessoa com que eu trabalho nos Estados Unidos nos anos 80 tinha lançado um projeto que se chamava toca a macronumérico o argumento dele era muito simples eu antes de construir uma máquina que vai custar 3 mil milhões de euros porque é que não fazer um modelo numérico com a física que eu sei com o comportamento dos materiais e tentar perceber quais é que são as consequências isto agora em determinadas áreas da engenharia isto já é já é o dia-a-dia outro exemplo que gosto de dar é o desenho das bolas de golf neste momento é feito de forma totalmente computacional as bolas de golf têm aquelas aqueles buraquinhos aquele desenho é feito computacionalmente para garantir maior sustentação da bola aquelas propriedades que os jogadores de golf esperam das bolas de golf o mesmo em relação aos automóveis muitos dos testes dos automóveis dos aviões uma parte efetiva do desenvolvimento não é feita em torneios de vento a questão são simulações que tentam compreender quais é que são os aspectos da aerodinâmica destes objetos que podem ser melhorados podem ser otimizados quais é que são as consequências os modelos computacionais na componente da engenharia já são já são muito comuns como forma de desenvolver novos objetos novos produtos claro qualquer que seja
José Maria Pimentel 00:22:08.36a potência do computador é de ser mais barato por acaso foi engraçado isso foi uma coisa que me surpreendeu voltando ali ao aspecto que o Luís tinha falado e que não aprofundámos muito ainda a questão do voz onde digo eu achei achei interessante achei interessante a história da descoberta ou seja no fundo voltando àquilo que eu estava a tentar explicar há bocadinho havia o modelo previa que aquela tinha que ser a partícula que dava massa só que o problema é que o modelo também previa que ela estava em todo o lado e portanto era preciso atingir condições extremas para quer dizer no fundo deve haver uma maneira melhor de explicar isto mas é quase como com o vento a água a água afastar-se um bocadinho e de repente abrir-se ali uma saliência ou uma coisa qualquer que permita que aquilo se destaque não sei se isto é uma explicação demasiado tosca é uma boa metáfora é uma boa metáfora mas a pergunta que eu queria fazer não era soube um dos patronos do podcast o Paulo Ferreira que estudou física embora depois tenha mudado fez uma pergunta engraçada que me deixou a pensar e depois eu acabei por perceber que ela fazia até mais sentido ao ler sobre isto e ao perceber que no fundo como a existência do boson digues se está a tentar provar de uma forma indireta não é uma coisa que nós possamos ver resta teoricamente sempre algum grau de incerteza em relação àquela verificação ou seja a pergunta dele é se nós alguma vez podemos ter a certeza absoluta de que aquela partícula existe ou se pelo contrário no fundo estamos sempre num grau probabilístico cada vez superior e porventura 99,9999% mas sem poder dizer preto no branco aquilo existe porque a medida é indireta no fundo a pessoa não está a ver aquilo qual destas versões é que está certa?
Luís O. Silva 00:23:43.28A metáfora que é usada para explicar a forma como é feita a física a física de altas energias nestes aceleradores é uma metáfora muito interessante imaginemos a colisão de dois automóveis e nós agora vamos tentar perceber como é que o motor funciona pelas peças que saltam da colisão e portanto quando nós estamos a falar de medir observar observar algumas destas partículas o que mencionou é totalmente correto o que nós temos é o resultado de um conjunto de reações em que estas partículas estão envolvidas portanto é isso é que é medido são medidas outras partículas é medida luz são tudo evidências indiretas de reações onde esta partícula com um conjunto de propriedades nomeadamente a sua massa ou a sua energia está envolvida mas quando aquilo é anunciado
José Maria Pimentel 00:24:40.08no fundo a minha dúvida ou que era a dúvida dele mas que agora estou a tomar para mim a dúvida é quando em 2012 salvo erro foi anunciada a descoberta pelo CERN o que eles estão a dizer é nós temos a certeza que descobrimos isto ou nós estamos suficientemente confiantes de que para usar a analogia do Luís isto é um motor os dois carros que colidiram tinham um motor a gasolina
Luís O. Silva 00:25:02.90então é um bocado teórico mas a análise a evidência é estatística evidência é estatística são identificados um conjunto de eventos e este conjunto de eventos tem evidência indireta da presença da partícula e pelo facto de a experiência ser repetida um conjunto muito alargado muito alargado de vezes é possível fazer fazer uma uma estimativa da probabilidade da partícula ter um conjunto ter um conjunto de propriedades que são aquelas que correspondem à inferência a partir do resultado eles costumam dizer eles costumam dizer que têm a certeza ou têm um grau de confiança que é 5 sigma ou 3 sigma tem a ver com o desvio padrão que está associado que está associado à medida é exatamente o grau de confiança as pessoas que estudaram estatística com 5 sigma corresponde a probabilidades assim mas 99,99% é uma probabilidade muito elevada de a partícula ter sido detectada com o conjunto de propriedades que está a ser previsto isto ligado ao conhecimento que está entretanto acumulado do modelo standard dos modelos teóricos é que permite depois dizer com confiança que aquela partícula foi medir os tempos em que nós medíamos partículas em que os físicos mediam partículas por observação direta esse tempo foi já lá vai já lá vai desde o radar fora quase portanto já não já estamos muito longe dessa situação mas é 5,6 sigma embora teoricamente seja probabilístico virtualmente é uma certeza é uma certeza claro
José Maria Pimentel 00:26:42.68até lendo aqui para outra coisa que eu queria falar há um livro muito engraçado ou por outro que me parece engraçado eu ouvi uma entrevista com a autora que é Júquela Alemã portanto vou pronunciar o nome mal é Sabine Hossenfelder que é a professora na Universidade de Gutha na Universidade de Gutha em Frankfurt e ela tem um livro o livro chama-se Lost in Math portanto perdido na matemática e depois o subtítulo é como é que a física como é que é o encanto com a beleza ou com a estética está a levar a física para os caminhos o livro é mais ou menos provocador mas eu achei engraçado até porque já não era a primeira vez que eu apanhava isso e depois até em conversa ela levanta ali uma série de no fundo de manifestações deste encanto pela beleza e o encanto pela beleza tem que ver por exemplo com a vontade de ter equações simples equações elegantes de ter uma proporcionalidade há uma série de coisas e houve uma uma dessas manifestações que ela falou que eu achei mais interessante e depois falei com uma amiga minha que é física que está a tirar o doutoramento em física e ela confirmou-me aquilo que eu achei engraçado que é aquilo que ela chamava naturalness portanto será naturalidade deve ser a melhor expressão que é no fundo tentar era uma coisa que eu já conhecia algumas histórias deste síndrome mas não com esse nome mas que é no fundo a procura de que os nossos modelos pareçam vir da natureza e não ter uma espécie de intervenção humana e depois pode ter por exemplo há um exemplo muito antigo que quem o deu até acho que foi o Luís Cabral que é economista numa conversa aqui do podcast que é aquele exemplo do Galileu com as órbitas com as órbitas elípticas do Kepler em que ele achava que as órbitas tinham que ser circulares não fazia sentido que ele fosse elíptico alguma vez as órbitas iam ter uma forma diferente da forma do ciclo que era perfeita e havia outro que ela fala esse eu não conhecia que era do Tycho Bray quando a evidência parecia apontar no sentido das estrelas estarem muitíssimo mais distantes do que os outros planetas no fundo era a única explicação seja para a diferença de tamanho seja para a diferença de outros aspectos e ele provavelmente isto é uma simplificação mas ele recusava só pelo menos estava relutante a encarar essa hipótese no pressuposto de que Deus a construir o universo não teria gostado de uma desproporção tão grande entre os planetas próximos e as estrelas brutalmente distantes eu achei estes exemplos engraçados e ela depois eu queria saber a opinião do Luís em relação a isso ela depois dá outros exemplos que eu já conheço pior mas dizia por exemplo a questão do ela dizia eu não sei quão verdade é que isto é que o boson digues por exemplo a pegar no exemplo de há pouco ainda era relativamente desconfortável para algumas pessoas na área da física por ter uma massa muito diferente das outras partículas e ela dizia que essa desproporcionalidade no fundo essa discrepância entre um conjunto de partículas que estão aqui e outra partícula que está muito distante ainda fazia alguma confusão no pressuposto de que aquilo não seria natural não seria não sei se calhar uma palavra melhor do que natural
Luís O. Silva 00:29:37.62Pois eu já eu não li o livro mas ouvi assim uns ecos e também pensei um pouco pensei um pouco sobre sobre sobre a questão a física é sempre é sempre um pouco guiada pela tentativa de encontrar a explicação mais simples possível para um determinado problema aquele conceito da navalha da Ocam Exato Isso é um aspecto que é fundamental Como resultado como resultado até do próprio processo de física de procura de princípios fundamentais de leis o mais fundamentais possível é natural que se procurem soluções se procurem se procurem descrições que tenham que tenham uma simplicidade tenham simetrias tenham e portanto para mim eu não vejo isto como necessariamente mal essa procura porque quando nós começamos a pensar nos fundamentos nos fundamentos porque é que a energia é conservada por exemplo porque é que nós dizemos a energia conserva-se porque é que a energia se conserva a energia conserva-se porque nas nossas equações existe uma simetria associada nas equações da mecânica clássica por exemplo existe uma simetria associada ao tempo o tempo avançar para a frente e o tempo regredir para trás não altera a forma das equações portanto estes princípios muito fundamentais estas simetrias que nós conhecemos depois têm consequências em termos em termos da física que são muito profundas eu penso que o que está aqui em causa não é tanto essa procura da simetria e desses princípios do ponto de vista da física mas a forma como a física das altas energias e a física de partículas tem evoluído nos últimos anos e aquilo que os resultados do LHC e do Boson Diggs qual é que é a consequência qual é que é a consequência para isso de facto o modelo standard o modelo standard é um modelo muito muito unido tem um conjunto de simetrias muito bem definidas e as extensões a esse modelo standard portanto como é que esse modelo standard é completo para incluir por exemplo o Boson Diggs porque o Boson Diggs não faz parte não é uma previsão do modelo standard é algo que tem que ser adicionado ao modelo standard para o completar porque há uma dimensão da questão da massa que tem que ser de certa forma complementada mas portanto existe um conjunto de teorias que prevêem como é que o modelo standard pode ser alargado para incluir para resolver também esse problema e agora o problema é voltando ao Feynman agora as experiências não batem certo com as teorias à medida que o LHC está em operação o número de teorias que têm sido abandonadas continua a crescer e há um conjunto de teorias ligadas a modelos de supersimetria que exploram as simeterias do modelo standard um bocadinho mais à frente e essas teorias estão a ser abandonadas estão a ser abandonadas e está a causar algum não diria algum pavor mas está a causar alguma preocupação na comunidade da física das altas energias porque de facto o paradigma do desenvolvimento das teorias anteriores era muito baseado nestes conceitos eu penso que isto é agora aqui um compasso de espera enquanto nós percebemos exatamente todas as consequências dos resultados do LHC nos melhores teóricos mas não penso que essa procura de algo que seja baseado em conceitos simples essa exploração das simetrias seja algo que deva ser abandonado só porque nós neste momento temos esta dificuldade claro eu acho que
José Maria Pimentel 00:33:22.24aquilo que me parece ser o ponto dela e estou a ver a coisa muito de fora é o facto de eu acho que ela não questiona o facto da beleza estética simetria por proporcionalidade do que lhe queremos chamar ser uma ser uma heurística razoável neste tipo de áreas porque de facto há razões para achar que a explicação fundamental no sentido da que está na base tende a ser um modelo mais simples e não um modelo mais sujo como o modelo no fundo o modelo sujo tenderá a sê-lo porque ainda nos falta perceber algumas algumas peças e portanto depois à medida que vamos perceber naquilo conseguimos provavelmente fundir aquilo num modelo mais simples é mais ou seja a objeção dela não é essa heurística ter alguma validade é essa heurística dominar o raciocínio todo e poder se tornar um fim em si mesmo no fundo e haver uma espécie de relutância em aceitar a evidência empírica aceitar no fundo a informação que as experiências nos dão porque o nosso modelo parece tão bom eu consigo fazer isto foi relativamente natural porque a minha área que a economia tem sofre a economia costuma-se dizer que tem physics envy tenta ser cada física das ciências sociais e tem claramente é muito visível numa série de escolas o deslumbramento com ter modelos simples modelo do PIB por exemplo de previsão do PIB por exemplo é muito melhor para mim eu se sentir-me é muito melhor e muito mais sofisticado se tiver um modelo relativamente simples que eu me convenço que explica tudo do que se eu tiver que ao confrontar aquele modelo com a realidade com a evidência dos números acrescentar uma série de equações e uma série de variáveis com relações entre elas que parecem ter uma colagem maior à realidade mas que por outro lado estão-me a complicar e a poluir o modelo e eu tenho noção de que provavelmente o modelo perfeito estaria mais perto do modelo simples do que do modelo complexo porém os dados que eu tenho vão mais ao encontro do modelo complexo
Luís O. Silva 00:35:15.22Claro, claro a questão eu compreendo a dificuldade que é e a questão da economia ou das ciências mais longe da física comparada com a física é um bocadinho é um bocadinho essa a física tem esta capacidade preditiva que a torna muito poderosa até com um paradigma para as ciências genericamente mas eu não tenho as dúvidas levantadas por essa autora por uma simples razão de que no final do dia nós vamos ter sempre que comparar os modelos por mais bonitos que nós entendemos que eles sejam temos que sempre fazer o teste final que é a comparação com a experiência e portanto se aquilo não faz sentido em face dos resultados experimentais não são os resultados experimentais que têm que ser alterados temos que arranjar um outro modelo teórico porque a física é feita disso portanto eu não vivo tanto assim com essa não me parece que esse dilema seja assim tão crítico essa procura da beleza da simetria é o que guiou muitos dos avanços da física das altas energias durante durante muitas décadas pois não é que não parece um maiorista de facto não parece um mau
José Maria Pimentel 00:36:32.56atalho cognitivo digamos assim não
Luís O. Silva 00:36:36.32obviamente há um conjunto de modelos que aparecem que muitas vezes os cientistas os físicos se apercebem que podem ser refinados e muitas vezes esse processo leva a modelos mais gerais que depois em que essas simetrias em que essas que essas invariâncias são mais claras não me parece uma forma errada de abordar essas dificuldades essas dificuldades teóricas Sim, a última análise vai ter que os mesmos terão que ser confrontados com os dados e com a evidência Sim, e nessa altura não é por mais bonito que seja se não tiver nenhuma relação é o que diz o Feynman não interessa o quão bonito é não interessa quem o escreveu se não bate certo com as experiências está errado pode ter sido Einstein pode ter sido Feynman pode ter sido Mas é o contrário
José Maria Pimentel 00:37:23.88ou seja se o modelo for feio passa a expressão tosca de novo se o modelo for feio mas parecer explicar a realidade haverá provavelmente a tentação de achar que existe um modelo mais simétrico mais bonito quer dizer mais simples que possa substituir aquele modelo imperfeito ou não
Luís O. Silva 00:37:40.10Sim, sim porque nós temos sempre à procura da explicação mais simples Exato Eu penso que isso e de fato por exemplo quando nós olharmos quando nós olhamos agora após avanços todos da Machine Learning e da Inteligência Artificial em muitas situações eu tenho um conjunto de dados eu posso com mais ou menos dificuldade fazer o ajuste desses dados a um modelo com 20, 30 parâmetros mas agora será que esse modelo vai ser útil para eu fazer previsões sobre fenómenos que vão para lá de validar esse modelo que é um bocadinho que é um bocadinho aquelas questões até subjacentes ao Machine Learning à Inteligência Artificial eu treinei uma rede com um conjunto de exemplos agora aplico essa rede a um exemplo que está mais longe do exemplo com que a rede foi treinada será que será que a rede se vai comportar corretamente portanto no fundo é isso que nós estamos a tentar responder eu consigo de facto construir um modelo com um conjunto de parâmetros muito alargado que se ajusta aos dados mas será que isto me ajuda a perceber compreender os fenómenos ou será que eu preciso ter uma visão um pouco mais depurada um modelo um pouco mais simples e mais fundamental Em Machine Learning
José Maria Pimentel 00:38:54.10em última análise nem se sabe é uma black box a pessoa nem sabe o que é que não conhece o processo ou seja no fundo o algoritmo foi integrando os dados mas não de uma forma que depois permita ver qual é a receita que está a ser usada
Luís O. Silva 00:39:08.02Há muitos exemplos em como é possível dos exemplos mais clássicos em que é possível enganar as redes Exato Há muitos exemplos A questão é se o nosso conhecimento sobre um determinado processo físico é atingido ajustando um modelo aos dados experimentais tendo este modelo 20 parâmetros e portanto será mais ou menos trivial fazer o ajuste do modelo ou se a nossa compreensão desse processo físico tem que ser vista de uma forma mais depurada mais baseada em princípios fundamentais No fundo a física é muito baseada o oligrael da física o santigral da física é isto é obter a equação que descreve tudo que descreve tudo e depois tudo será deduzido desta grande equação Podemos ter modelos muito complexos com muitos parâmetros que nos permitem estudar as nossas observações mas qual é que é a capacidade predictiva o exemplo da economia é um exemplo clássico eu consigo construir um modelo muito complexo com 30, 40 variáveis que consegue prever a evolução do PIB para trás para o passado para uma série temporal há modelos mais ou menos complexos de adequações que nos permitem fazer isso mas eu agora tento prever o que é que vai acontecer daqui a 5 anos daqui a 10 anos esse modelo é suficientemente preciso eu posso confiar nesse modelo provavelmente não porque ele não está a tocar as fundações exatamente de facto os princípios fundamentais que regem muitos destes processos não são conhecidos muitas vezes os sistemas são tão complexos que isso não existe há de facto há pouco tempo vi esta imagem existe esta fronteira do infinitamente grande do infinitamente pequeno mas também há fronteira do infinitamente complexo sistemas com um conjunto de interações muito diversas ou com muitos graus de liberdade obviamente provavelmente as leis que os regem provavelmente estão longe da nossa compreensão ou provavelmente nem sequer existem leis ou até podem existir só que não são atingíveis a economia é muito mais um exa-police na verdade claro o sistema é tão complexo que é difícil identificar princípios que são invariantes e no fundo é esse o objetivo um pouco da física é encontrar esses invariantes
José Maria Pimentel 00:41:26.04sim por exemplo as quatro forças elementares não se chamam assim sim
Luís O. Silva 00:41:31.82interações fundamentais interações fundamentais ah é sim sim que depois é um mistério não ser só uma
José Maria Pimentel 00:41:37.46ou seja serem quatro existe a eterna dúvida se na essência é só uma ou são quatro ou se é por exemplo tenho ideia que é a gravidade e a força fraca sabe o erro que em ambientes extremos não não é é a força fraca
Luís O. Silva 00:41:52.62e o eletromagnetismo que em ambientes extremos se fundem já estão de certa forma unificadas não é um modelo estandar faz isso é a força eletrofraca portanto depois temos interações fortes e interação gravítica e há um conjunto de físicos e matemáticos que trabalham qual é que é a grande teoria da qual nós podemos depois extrair as outras todas portanto os estudos em teoria de cordas e isso tudo são muitos tem esse a teoria de cordas está em causa agora a teoria isto funciona funciona um pouco em ciclos há alturas em que há grandes desenvolvimentos e grandes citações e grandes promessas e depois outras alturas em que é mais difícil mas pronto isto é são problemas muito complicados com muita gente inteligente a trabalhar neles e às vezes há alturas de maior desenvolvimento outras de menos desenvolvimento maior entusiasm uma das dificuldades precisamente da teoria de cordas para se para se afirmar diria eu é a não existência de previsões experimentais que nos permitam validar ou não algumas das previsões se a teoria de cordas dissesse a massa do protão tal como previsto para esta coisa é tal depois nós agora medíamos e batia certo até uma determinada previsão não haveria nenhuma dúvida mas ainda estamos longe disso
José Maria Pimentel 00:43:14.12Exato aquilo falávamos no início não havendo dados que possam comprovar nunca saímos da possibilidade Luís falando agora mais da sua investigação eu queria falar também da questão do nuclear que não está tão relacionado com a sua investigação embora mas é irresistível mas antes disso no que diz respeito ao plasma e aos lasers o plasma desde logo é um caso engraçado porque eu me lembro de ser miúdo e na escola nós aprendimos que existem três estados da matéria e depois a pessoa veio descobrir que existe um quarto estado Exato que não aprendeu na escola ou seja, os três estados portanto sólido, líquido e gasoso e o plasma que não se chama o nome engraçado porque remete para o sistema sanguíneo o plasma no fundo é vou explicar isto quer dizer acho que neste caso estou a explicar bem o plasma é o gás sujeito a temperaturas tão elevadas ou a tanta pressão que faz os eletrões descolarem dos atos que cria
Luís O. Silva 00:44:07.60iões e eletrões Exatamente a imagem que eu costumo construir é temos um cubo de gelo aquecemos fica líquido aquecemos o líquido começa a evaporar portanto fica gasoso aquecemos aquecemos o gás as moléculas agitam-se de tal forma ou colidem umas com as outras que os eletrões se separam separam do se separam do do resto do átomo e depois o que torna este estado diferente de um gás é que depois como temos eletrões são cargas elétricas a moverem-se portanto são correntes elétricas geram campos elétricos geram campos magnéticos e portanto a dinâmica a forma como esta mistura se comporta é qualitativamente diferente de uma mistura que é neutra em que não existem estas cargas separadas O átomo é equilibrado não sei se é esta a expressão que é usada Sim, é eletricamente neutro Neutralizado mas neutro não era equilibrado a partir do momento em que se solta os eletores passamos a ter um núcleo com carga positiva e os eletores com carga negativa E depois o que é interessante é que há ondas e há comportamentos deste plasma que são comportamentos coletivos associados a termos campos elétricos e termos magnéticos e cargas e correntes
José Maria Pimentel 00:45:16.42Mas há uma dúvida bem mas já lá vamos uma dúvida que o Paulo Ferreira aquele ouvinte que tinha enviado outra pergunta também partilhou comigo que eu achei interessante é a dúvida é muito simples é quase conceptual a pessoa aprende estes três estados três que agora que são quatro estados com o plasma e o pessoal é um miúdo aprende aquilo na escola e aquilo parece-nos natural
Luís O. Silva 00:45:37.52o facto daquilo ser discreto de um passa para o outro quase que eles fossem uma escadinha agora na prática não é ou dificilmente será
José Maria Pimentel 00:45:42.86por exemplo entre o estado gasoso e o estado de plasma quando é que deixa de ser um gás ionizado e passa a ser plasma? 00:45:49.78Existe uma espécie de limiar ou é...
Luís O. Silva 00:45:52.84Existe É interessante nestas transições nestas transições existem podemos sempre encontrar condições em que estes estados coexistem e o ponto triplo da água é o exemplo Sim, exatamente Há condições de temperatura e pressão e densidade em que nós temos simultaneamente os três estados mas nós do ponto de vista da física conseguimos exatamente dizer quando é que isto acontece A transição daquilo em astrofísica eles gostam muito de dizer que é um gás ionizado raramente usa o termo plasma porque o termo plasma está de facto associado a um comportamento coletivo em que o comportamento deste gás é determinado pelas forças elétricas e pelas forças magnéticas E está-se mais concentrado nisso propriamente na matéria em si Exatamente Portanto quando nós temos um fluido a dinâmica do ar na atmosfera é determinado por interações em que estes campos campo elétrico e campo magnético não são muito importantes Quando nós passamos para os casos do plasma desse comportamento do plasma são esses campos associados às correntes e às cargas que de facto determinam a forma como o meio evolui e portanto é possível quantificar exatamente quando é que essa transição se dá e do ponto de vista de observações há aspectos que são muito claros que nos permitem separar os dois comportamentos dos dois comportamentos O que é engraçado
José Maria Pimentel 00:47:22.86neste quarto estado da matéria é que como dizia a pessoa não aprende isso na escola quando é mais novo e no entanto é à partida embora exista a possibilidade da questão da matéria negra que é o mistério mas à partida é aquilo que é o estado da matéria mais comum no universo as estrelas são quer dizer o sol é plasma as estrelas são plásticas mesmo o material
Luís O. Silva 00:47:42.22intergaláctico acho que tem outra é interestelar intergaláctico interplanetário está tudo está tudo em estado de plasma está é mais porque de facto a combinação da densidade da temperatura e da presença dos campos magnéticos nesses casos fazem com que o comportamento não seja de um gás não é de um fluido é de facto é de um gás em que existem correntes é de um gás em que existem campos magnéticos e campos elétricos isso é totalmente é totalmente claro que da matéria visível do universo que é apenas uma fração daquilo que será matéria toda do universo 99% é plasma à nossa volta a porcentagem é muito mais baixa apesar de as lâmpadas florescentes aquilo é uma descarga tem um plasma lá dentro já houve uma altura em que a tecnologia das televisões tinha plasma nas fábricas onde são feitos semicontores que são feitos em câmaras que utilizam técnicas de deposição dos filmes que são baseados em plasma essa é que eu não sei como é que funciona exatamente
José Maria Pimentel 00:48:42.38essa última ou seja como é que o plasma é utilizado nessa situação qual é a função quer dizer o que é que
Luís O. Silva 00:48:47.42o processo esses processos passam pela vaporização de metais por exemplo e pela sua deposição de forma muito delicada em filmes em filmes contínuos portanto a forma o ambiente onde é feita essa deposição tem campos elétricos tem campos magnéticos portanto naturalmente é um ambiente em que existe em que existe o plasma o que é interessante é que as indústrias dos semicontores não precisam de saber que existe lá um plasma que é essencialmente um processo de engenharia mas eles não precisam de o controlar em toda a sua dimensão para conseguir produzir semicontores mas de facto existe um ambiente em que essa componente é importante
José Maria Pimentel 00:49:27.78a maneira de obter artificialmente plasma ou seja de poderia fabricar porque não é bem fabricar é de no fundo sujeitar a matéria a condições que provoca essa ionização do gás é a maneira mais óbvia será aumentando a temperatura mas também pode ser via aumento da pressão
Luís O. Silva 00:49:43.24sim há diferentes maneiras há uma forma de nós em casa fazermos plasma facilmente é que agarrarmos um bocadinho de sal irmos ao fogão de casa e deixarmos cair o sal no fogão a luz que vai ser emitida vai ser uma luz assim mais alaranjada e esta luz é a luz que resulta da recombinação do plasma portanto o sal cai o sal é NaCl portanto neste processo na chama aquilo separa-se depois quando aquilo arrefece os eletrões voltam a recombinar e desse processo de recombinação sai a luz portanto é a luz emitida pelo plasma portanto nós temos uma forma muito simples de fazer um plasma um plasma caseiro não podemos fazer muito com isso mas ilustra que o que é de facto é arranjar um mecanismo que separa no gás os eletrões dos átomos
José Maria Pimentel 00:50:36.56Luís agora diz uma coisa importante é a luz emitida pelo plasma é uma pergunta básica mas porquê que há emissão de luz ou seja porquê que há no fundo esse excedente
Luís O. Silva 00:50:46.94o que nós fizemos é agarrarmos o nosso átomo e aquecemos o átomo ou colocámos energia no átomo que fez com que os eletrões saltassem eles estão presos presos ao átomo nós juntámos tanta energia que eles agora se soltaram do átomo a determinada altura se nós não continuarmos a fornecer algum tipo de energia eles podem recombinar portanto podem se juntar de novo ao átomo este processo este processo é o inverso do outro inicial no primeiro processo nós colocámos energia quando ele volta ao átomo ele vai para uma situação que é energeticamente mais estável liberta a energia a forma como liberta essa energia é sob a forma de luz exato sem fotões daí
José Maria Pimentel 00:51:32.54para o passo inicial ou seja para o passo de injetar energia e no caso fotões também daí o papel do laser é
Luís O. Silva 00:51:39.02uma das coisas que nós estudamos é como é que criamos estes plasmas com lasers e depois qual é que é o efeito da luz nesses plasmas
José Maria Pimentel 00:51:49.82a grande vantagem do laser é conseguir fazer isso de uma forma ultra potente e ultra direcionada
Luís O. Silva 00:51:54.94e fortemente concentrada nós concentramos quantidades ainda apreciáveis de energia em dimensões espaciais e temporais muito curtas então conseguimos depositar a energia de forma muito rápida portanto isso é
José Maria Pimentel 00:52:07.16uma das vantagens depois permite há aquela questão do acelerador wakefield
Luís O. Silva 00:52:12.30que é uma maneira de acelerar partículas exatamente por esta via ou seja nós há bocado falávamos
José Maria Pimentel 00:52:17.78do boson digs que no fundo foi coberto no cerno uma coisa não sei qual é o comprimento daquilo
Luís O. Silva 00:52:21.84são várias dezenas de quilómetros de perímetro e este método é um método
José Maria Pimentel 00:52:27.16que através justamente dos lasers e através da excitação da matéria desta forma
Luís O. Silva 00:52:31.98consegue acelerar partículas num ambiente muito mais compacto mais compacto a forma de compreender de compreender isto é os plasmas naturalmente já têm os eletrões e os prótons separados os materiais convencionais por exemplo os materiais de um acelerador os aceleradores são constituídos têm campos elétricos portanto que são esses campos elétricos é que aceleram as partículas portanto há uma força que é a força elétrica as partículas estão a atravessar essencialmente é um tubo metálico esse tubo metálico tem lá um campo elétrico lá no meio portanto os eletrões propagam-se ao longo desse tubo e depois os campos são colocados de forma sincronizada e depois eles vão ganhando energia o que é que acontece o campo elétrico máximo que estes tubos conseguem sustentar é precisamente o campo elétrico que destrói o tubo as superfícies do tubo porque a determinada altura o campo elétrico que nós fazemos é tão pode ser tão forte começa a arrancar os eletrões do metal começa a ionizar o metal começa a atornar o metal em plasma exato e destrói o acelerador quando nós estamos a ajustar estes aceleradores a plasma nós estamos exatamente no regime oposto o material já está todo já está tudo ionizado já é um plasma agora o desafio é já tem propriedades elétricas e magnéticas que são boas para nós acelerarmos as partículas mas temos que criar
José Maria Pimentel 00:53:49.30qual é o revestimento desculpa interromper nesse caso qual é o revestimento
Luís O. Silva 00:53:52.74no caso dos plasmas é uma câmara que pode ser metálica ou pode ser um tubo de PET-PEX portanto há várias soluções aquilo acontece o processo é tão rápido que não existe propriamente a necessidade de confinar ou de guardar o gás portanto geralmente são tubos que podem ser metálicos onde existe um gás lá no meio que é ionizado que é transformado em plasma mas continuávamos até recentemente a ter a dificuldade como é que nós criamos a estrutura de campos elétricos e campos magnéticos como é que criamos as forças semelhantes àquelas que existem nos aceleradores de forma a acelerar as partículas e aqui é que entram os lasers o laser ao passar através do plasma deixa uma esteira o tal wake exatamente deixa o wake atrás e este wake move-se esta esteira move-se à velocidade do laser que é a velocidade da luz muito próxima da velocidade máxima de propagação portanto nós temos uma estrutura que se move à velocidade da luz e que tem um campo elétrico que lhe está associado se nós conseguimos colocar os eletrões exatamente no sítio certo os eletrões apanham estas ondas e são acelerados neste campo elétrico a vantagem do plasma é que como já está destruído o campo elétrico que consegue sustentar é significativo mais alto do que aquilo que se consegue sustentar numa cavidade metálica porque de facto o material já está destruído não há destruição adicional que possa ser conseguida por adicionar um campo elétrico
José Maria Pimentel 00:55:23.56em termos práticos isto é em termos empíricos qual é a vantagem que isto traz sobre um acelerador tradicional tem a vantagem óbvia de ocupar muito menos espaço e à partida diria também gastar menos recursos mas em termos de investigação ou seja daquilo que nos permite estudar o que é que este método traz face à aceleração tradicional
Luís O. Silva 00:55:40.84não há nenhuma diferença a não ser que é mil vezes mais barato pois ou seja a diferença é a mesma deficiência digamos assim não de eficácia é exatamente isso nós estamos a falar de avanços na máquina na máquina em si agora pode-se é perguntar vamos imaginar que eu agora tenho agora em vez de necessitar de um acelerador de 3 km tenho consigo fazer um acelerador com 3 m e consigo ter qual é que é o impacto que isto tem o impacto disto é tremendo porque ao invés de poder fazer experiências num único sítio do mundo vou poder fazer experiências numa universidade e que tipo de experiências é que nós estamos interessados o que é que é o mais interessante o mais interessante é usar por exemplo estes eletrões de alta energia para gerar raio X depois gerar raio X e depois fazer imagens imagens de raio X e imagens de raio X isso é aquilo
José Maria Pimentel 00:56:27.54é a questão da reemissão da energia que foi injetada quando a energia depois volta que foi injetada volta a sair ela é poderá ser reemitida em formato de raio X que é aquele que é o comprimento
Luís O. Silva 00:56:40.68de onda mais curto portanto isto é um processo em que nós temos o nosso laser o nosso laser gera estas ondas estas ondas que nós chamamos na esteira na esteira do laser agarramos um outro feixe de eletrões injetamos cuidadosamente nesta esteira eles ganham energia e depois nós temos este feixe energético de eletrões e por exemplo alterando a sua trajetória obrigando-os a a curvar nós conseguimos que eles percam uma parte da sua energia sob a forma de radiação raiz gama raiz X com vantagens com vantagens mais ou menos diretas como por exemplo gerar raiz gama permite ter luz que atravessa materiais muito densos por exemplo materiais radioactivos nucleares por exemplo para fazer imagens para a segurança nuclear para o controle de resíduos nucleares quando geramos raiz X conseguimos fazer imagens de materiais de processos biológicos e com uma vantagem adicional que estas fontes são estes feixes de eletrões que nós estamos a acelerar são de duração extremamente reduzida significa que os flashes de raiz X que vamos produzir também são extremamente curtos portanto isto vai-nos permitir fazer imagens de raiz X de alta velocidade portanto quando o exemplo mais nós estamos a tentar fazer imagens de um carro em movimento agora as máquinas convencionais já não têm aqueles obturadores mas nós podemos pensar se queremos apanhar um carro temos de ter um flash de luz de noite temos de ter um flash de luz suficientemente rápido para que a imagem não apareça toda destruída portanto aqui é exatamente se queremos apanhar um processo físico ou químico muito rápido temos de ter um flash de luz de raiz X que seja suficientemente curto
José Maria Pimentel 00:58:26.32uma pergunta básica relacionada com isso porque o Luís fez aí esse paralelismo com a fotografia e o que eu percebo muito pouco de fotografia mas na fotografia o que se passa é quando quando essa abertura do obturador é lenta o fundo o que acontece é se nós estivermos a fotografar uma coisa em movimento ela aparece com aquele rastro mas se quisermos fotografar uma coisa parada por exemplo vamos tirar uma fotografia com o máximo de qualidade possível porque há mais luz que é absorvida exatamente neste caso existe uma coisa existe algum paralelismo num raio X por exemplo no facto de se fazer um raio X destes ultra rápidos ou seja também se perde informação por outra
Luís O. Silva 00:58:58.96nestes raio X tem duas vantagens tem duas vantagens relacionadas com isso primeiro o número de fotões que estão comprimidos nestes feixes de raio X é muito grande o que isso nos permite é fazer imagens de elevado contraste ok significa que eu posso que eu posso obter o meu posso abrir o meu obturador e continuar a recolher um número de fotões suficiente para fazer uma imagem o facto de ser extremamente curto é uma vantagem adicional porque eu também não preciso de usar muitos fotões para continuar a apanhar um flash para acompanhar um fenómeno muito rápido isto tem duas vantagens tem a vantagem de captar processos muito rápidos e também tem a vantagem de a dose que é depositada de raio X ou raio Gama ser significativamente mais baixa para obter uma imagem de igual qualidade
José Maria Pimentel 00:59:51.98pois ninguém tem muita piada isto por acaso
Luís O. Silva 00:59:53.58portanto estas fontes estas fontes ultra rápidas têm essa tem essa dupla vantagem imagens de alto contraste e imagens ultra rápidas
José Maria Pimentel 01:00:03.36ultra rápidas sim há uma dúvida eu apanhei uma descrição do Luís em relação a esta investigação e eu percebi que também existe um enfoque no estudo da dinâmica entre eletrões e pós-itrões os pós-itrões no fundo é um anti-eletrão ele é tão de carga positiva e eu tenho uma dúvida ultra básica em relação a isso de onde é que vêm os pós-itrões neste tipo de espírito
Luís O. Silva 01:00:22.86eu não fui procurar de propósito porque essa cara sim, sim, sim os pós-itrões inicialmente é uma previsão é uma previsão teórica que tem a ver com a simetria das equações por exemplo foi o Dirac o físico inglês o Polirac que fez esta previsão ele olhou para as equações que na altura descreviam descreviam mecânica descreviam os modelos da mecânica quântica na altura e disse eu para o meu modelo prevê a presença de uma partícula que tem que tem carga oposta à do eletrão mas que tem propriedades propriedades diferentes
José Maria Pimentel 01:00:54.18mas de onde é que vem a partícula isto é um pouco básico se o átomo tem um núcleo com protões e neutrões e depois uma espécie de nuvem de eletrões de onde é que vem o antieletrão
Luís O. Silva 01:01:04.58de facto na natureza isto é uma das questões uma das questões que se colocam à física das altas energias é porque é que a natureza é constituída quase exclusivamente de matéria nós olhamos para as equações e não há nenhuma razão para existir a simetria de matéria e antimatéria porque as equações prevêem que há os eletrões há os positrões há os protões há os antiprotões isto é para todas as partículas que nós conhecemos existe a sua versão simétrica da antimatéria portanto a questão que se coloca é porque é que o nosso universo é de matéria isso é uma questão fundamental esta simetria a matéria isto é tem mais matéria do que a antimatéria sim, sim, sim muito mais muito mais por tudo do que nós conhecemos nós conseguimos criar antimatéria há situações em que isto é gerado mas é residual
José Maria Pimentel 01:01:54.56essa também é outra questão interessante e há um tipo que por acaso estava a falar disso no início que é o Lawrence Krauss tem um livro chamado Universe from Nothing que explora exatamente a questão da matéria e da antimatéria e como é que dessa diferença mas do facto de haver uma espécie de excedente de matéria se teve o universo e depois relaciona isso com a questão de Deus tem uma série de ramificações interessantes mas a minha pergunta é mais básica do que essa minha pergunta é é preciso ver que eu estou a ver isto fora porque eu não sou físico portanto para mim a matéria a pessoa percebe de onde é que vem agora qual é a função da antimatéria ou de onde é que ela surge no plasma quer dizer que condições é que nós temos de criar para conseguir observar um antieletrão não é um positrão
Luís O. Silva 01:02:34.36nós podemos ver isto talvez a melhor metáfora seja olhar um bocadinho para aquilo que os físicos consideram que é o vácuo a ausência a ausência de supostamente claramente a ausência de matéria mas vamos imaginar que nós temos na perspectiva dos físicos o vácuo é um conjunto de flutuações quânticas em que existem estados virtuais de matéria e antimatéria é assim é como se fosse algo que está é neutro que está completamente neutro mas em que existem flutuações em que existem em que existem eletrões que são subitamente criados mas que desaparecem existem positrões que são subitamente criados mas que desaparecem portanto existe um género de um borbulhar certo sim é uma metáfora sim é um género de um borbulhar do vácuo de flutuações de pequenas flutuações quânticas sim agora vamos imaginar que nós depositamos com um laser por exemplo ou com um feixe de partículas e conseguimos depositar de forma muito rápida energia de forma a que este borbulhar seja tão afetado que estas partículas que são virtuais de repente façam um plop apareçam se tornam visíveis por mais tempo exatamente portanto no fundo no fundo o que acontece em muitas situações que nós associamos a alguns objetos astrofísicos e aquilo que nós estamos a tentar explorar com os laser é um bocadinho isso como é que nós agarramos nestas flutuações e como é que as amplificamos de tal forma que subitamente se consigam estes pares de eletrompositrão que é aquilo que torna o vácuo subitamente se tornem a realidade
José Maria Pimentel 01:04:09.98pois isto é muita piada agora já estou a perceber o exemplo como ocorre é por exemplo não sei se isto faz sentido mas imagino nós tínhamos uma espécie de folha de película transparente e tínhamos-a completamente perpendicular à nossa perpendicular isto é horizontal face ao nosso campo visual que significa que nós não a víamos ou seja ela estava lá uma folha mas nós não a víamos se de repente passar uma rajada de vento e fizer a folha se fizer a folha baloiçar sim sim sim de repente aquilo torna-se visível durante uns segundos não é? 01:04:34.58e depois a folha volta a ficar plena
Luís O. Silva 01:04:36.34não sei se esta é uma boa metáfora sim sim nós temos um nível temos de facto este nível do vácuo em que existem partículas de energia positiva que são os eletrões e partículas de energia negativa que são os positrões que coexistem ali a borbulhar mas em média aquilo é zero exato aquilo em média é zero mas agora mas há estas flutuações porque a mecânica quântica tem esta componente existem estas flutuações portanto o que nós estamos a tentar explorar nestes cenários é como é que nós amplificamos estas flutuações de forma a que elas sejam visíveis em que estas partículas sejam sejam mensuráveis e possam até possam até escapar a forma de compreender de forma de compreender isto que e a estimativa de qual é que é a energia e quais é que são os campos elétricos que são necessários são devidas ao Schwinger e físicos são mais talvez um pouco anteriores e nós podemos ver isto é se nós conseguimos aplicar um campo um campo elétrico muito forte e como os eletrões e os positrões têm cargas opostas um se nós tivermos um campo elétrico um sentirá uma força num sentido e outro sentirá outro sentido se este campo elétrico for suficientemente forte conseguirá afastar este eletrão e este positrão de forma suficientemente rápida se o campo elétrico for suficientemente forte para eles e eles ganharem suficientemente energia para se tornarem para se tornarem se converterem de pares virtuais em pares reais
José Maria Pimentel 01:06:00.14Ok, pois E daí que depois quando eles
Luís O. Silva 01:06:02.44voltarem a encontrar liberta a energia Pois, depois podem recombinar e converte esta combinação de matéria e antimatéria que gera de novo gera de novo luz Portanto, há um conjunto de processos onde isto pode mais facilmente ser conseguido sempre que nós temos partículas com muita energia sejam eles fotões ou eletrões a propagarem-se a moverem-se em campos ou colidirem com outras partículas isto acontece naturalmente as densidades de energia a energia que está localizada em determinadas situações é suficientemente forte para se formarem pares de eletrão e citrão
José Maria Pimentel 01:06:43.04Quando é que foi descoberta a antimatéria?
Luís O. Silva 01:06:46.78A previsão a previsão do Dirac Descoberta prevista Sim, sim Isto é anos anos 20 anos 30 não sei exatamente a data precisa mas é nessa altura anos 30
José Maria Pimentel 01:06:57.90Exato Luís, entretanto esta investigação do plasma neste ambiente extremos tem implicações para outro ponto interessante que eu já tinha aludido no início que é a questão do nuclear que eu também queria falar na esperança de não ter perdido todos os ouvintes com a conversa sobre eletrões plasma e iões porque para um leigo tem um impacto real muito mais um impacto prático pelo menos perspectivo muito mais relevante e aliás o Pedro Janela que já tínhamos falado em off ele e o Erlino Oliveira foram as duas pessoas que recomendaram o Luís convidado em boa hora e o Pedro Janela enviou uma pergunta exatamente relacionada com isso por causa dos avanços que foram feitos agora pela China na questão da fusão aliás nós falámos disso ainda é óbvio desde que me lembro de ler alguma coisa sobre física pós idade escolar digamos assim que me lembro de ouvir falar do nuclear isto é da fusão nuclear pelo menos desde os anos 40 sabe o mesmo por isso é que é aquela piada que nós falámos é óbvio que o nuclear é o futuro ou a fusão nuclear é o futuro e será sempre porque na prática não faz aquilo que nós temos é a chamada fissão nuclear que na prática é o método que todos conhecemos e que tem as consequências ou os perigos que são conhecidos e que por aquilo que eu consegui perceber a diferença entre os dois é que na fissão como não me dica existe uma fissão de um de um isótopo de urânio da importância do urânio ele é partido e ao ser partido liberta a energia já lá vamos ao modo como liberta a energia que também é uma das duvidas que eu tenho na fusão é ao contrário são dois isótopos de hidrogênio que são fundidos e ao serem fundidos liberta a energia a fissão é relativamente fácil não sei nem que já se consegue fazer há muito tempo mas tem o principal problema é o lítio nuclear mas também julgo que também em termos energéticos não é tão potente e também não é tão quer dizer em termos de matéria necessária de combustível de combustível não é quase infinito ao contrário da fusão e depois eu tenho ainda uma dúvida relativamente à fusão mas já lá volto porque está relacionada também com a à fissão perdão não sei porque eu tenho dificuldade em dizer fissão é uma palavra que recebe-se um pouco em português também
Luís O. Silva 01:09:12.66geralmente usa-se cisão cisão é muito melhor também cisão nuclear pois cisão nuclear é muito melhor cisão nuclear porque é muito é uma palavra mais natural do que a fusão
José Maria Pimentel 01:09:23.84bom entretanto em relação à fusão nuclear a dificuldade de a conseguir pelo que eu percebo é que de todas as tentativas que foram sendo feitas o que acontecia era que e continua a ser o caso hoje em dia é que para gerar esta fusão ou seja para forçar os dois átomos ou os dois isótopos de hidrogênio a fundirem-se é preciso uma carga de energia que depois acaba por ser maior do que a energia que é libertada por essa fusão e que basicamente continua a ser o grande desafio a China entretanto pelo menos anunciou aquele grande progresso que no fundo pelo que eu percebi para isto acontecer é preciso sujeitar a matéria a temperaturas ultra elevadas como acontece no sol e ou a pressões elevadas como acontece também no sol o grande o grande progresso que eles fizeram foi conseguir sujeitar a um nível de temperatura portanto a um nível de energia que era bastante maior do que o paradigma anterior
Luís O. Silva 01:10:17.32exatamente vale a pena dizer que a fusão nuclear funciona portanto quando nós estemos à rua todos os dias o sol está a brilhar é a maior evidência de que a fusão nuclear funciona e que tem todas as fontes de energia que nós usamos em que há a superfície da terra indiretamente são resultado até as fontes renováveis de energia indiretamente são resultado da presença do sol no nosso sistema solar da fusão nuclear funciona qual é que é de facto a dificuldade é aquilo que mencionou que é a questão de confinar o material o tempo suficiente para a reação para as reações poderem ocorrer o que é que acontece no sol no sol este confinamento é feito pela força gravítica portanto o sol tem aquela massa toda portanto é a força gravítica que mantém ali no centro do sol o hidrogênio e o hélio em condições de pressão e temperatura e densidade que facilitam as reações a colisão
José Maria Pimentel 01:11:17.48no fundo entre os
Luís O. Silva 01:11:18.20é exatamente portanto suficientemente energéticos a temperatura suficientemente alta a temperatura é uma medida indireta da velocidade típica dos diferentes átomos portanto se a temperatura for suficientemente elevada estão a colidir com velocidade suficientemente elevada para esta reação poder ocorrer com probabilidade suficientemente elevada para haver fusão nuclear portanto qual é que é o desafio o desafio à superfície da terra é que nós não temos o campo magnético tão forte como o do sol para garantirmos isso do que é que os cientistas desde os anos 50 que foi quando isto começou a ser a investigação em fusão nuclear foi desclassificada em meados dos anos 50 em 56 a partir de 56 há um projeto muito grande nos Estados Unidos e depois há uma grande convenção em Geneve onde os cientistas dos Estados Unidos e da União Soviética se reúnem e portanto há uma a informação deixa de ser classificada e começam os programas não-militares relacionados com a exploração da fusão nuclear e o que desde essa altura a forma que foi concebida pelos cientistas para garantir o confinamento guardar o plasma em condições suficientemente elevadas de temperatura e densidade é através de campos magnéticos portanto nestas configurações a configuração mais clássica que é a configuração de Tokamak Exato que é essencialmente um donut que tem umas bobinas à volta que cria um campo magnético que guarda lá as partículas como as partículas são partículas carregadas têm carga são eletrões são protões se nós aplicarmos um campo magnético de uma determinada forma aquilo funciona como uma garrafa que mantém o plasma confinado a forma daquilo tem tudo a ver precisamente com evitar alguns dos problemas do confinamento de instabilidades que aquelas configurações que aquelas configurações têm portanto desde os anos 50 existe esta visão de construir estas máquinas de facto existem com campos magnéticos existem duas possibilidades uma máquina que se chama-se Tokamak que é aquilo
José Maria Pimentel 01:13:19.68que a China tem
Luís O. Silva 01:13:21.36que é o projeto europeu um projeto europeu que existe na Inglaterra que é o Jet o Giant European 20 horas é baseado o projeto mundial o ITER no sul de França também é baseado também é baseado nesse conceito depois existe uma configuração que do ponto de vista técnico é mais espetacular parece quase ficção científica e que só recentemente começou a ser explorado com mais vigor que é um projeto que é o Stellarator são-se umas bobines muito complexas que são têm que ser desenhadas e maquinadas com grande precisão que é um projeto é um projeto alemão agora o projeto maior é o projeto alemão que é o Wendelstein portanto estes projetos têm sido têm avançado têm feito os seus progressos de facto há dificuldades mas as dificuldades neste momento não são dificuldades na nossa compreensão da física são de facto dificuldades na engenharia na engenharia e são dificuldades na engenharia de materiais são dificuldades de eletrónica de potência de micro-ondas porque é um projeto extremamente complexo portanto os passos têm sido dados têm sido passos em algumas situações não tão rápidos como havia como havia a previsão mas têm sido dados passos passos significativos
José Maria Pimentel 01:14:35.74é engraçado que eu apanhei um outro dia um vídeo que era de Princeton era para aí de 89 em que eles falavam disto e o vídeo podia ser de ontem praticamente sim, sim porque as perspectivas que eles davam e os avanços de que eles falavam pareciam a descrição tal obviamente que os valores de temperatura que estávamos a falar depois se a pessoa for ver eram uns de graus abaixo mas na prática não e é engraçado porque eu acho que esta é daquelas como é uma notícia tão velha ou seja lá estavam desde pelo menos nos anos 40 a pessoa acaba por a maior parte das pessoas que nasceram depois disso não têm noção do potencial incrível que existe porque o hidrogênio é uma fonte praticamente ilimitada não existe praticamente produtos colaterais portanto não existe praticamente lixo radioactivo ao contrário do que acontece com a cisão depois não emite CO2 isto até é absolutamente limpo e ainda por cima produz mais energia do que a cisão ou seja praticamente era a resolução de todos os problemas se conseguisse ser atingido como o Luís dizia a questão não é a física por trás disto ou seja a questão não é a fusão provavelmente dita que já foi feita funciona lá se é visível no sol neste caso é visível mesmo no sol o problema é suster aquilo a minha dúvida em relação a isso é nós no fundo para dar uma versão simples imaginamos que tínhamos aqui esta sala cheia de átomos de isótipos de hidrogênio nós tínhamos que injetar aqui determinada energia para eles começarem a colidir e ao colidir fundiam-se e ao fundirem-se libertavam a energia e já levamos à questão da origem dessa energia o problema no fundo é nós é nós conseguirmos que eles continuem
Luís O. Silva 01:16:02.46a colidir a um ritmo que permita gerar
José Maria Pimentel 01:16:05.48mais energia do que aquela que foi injetada exatamente e qual é a grande falha ou seja qual é o grande calcanhar daquilo está na temperatura está no campo eletromagnético
Luís O. Silva 01:16:13.62há várias dificuldades os tocamax para operarem de forma ideal tem que operar num modo num modo de confinamento num modo em que o plasma está guardado que é um chamado modo de alta performance esse será um modo mais eficiente isso exige máquinas de uma determinada dimensão e é sustentável durante um tempo muito longo isso torna com o conhecimento que nós temos atualmente torna estas máquinas bastante caras do ponto de vista da sua implementação o que podemos argumentar e este é um aspecto é um aspecto interessante é que entretanto o nosso conhecimento de ciência dos materiais e de outros aspectos relacionados com campos magnéticos já nos permitem neste momento pensar que provavelmente existirão outras configurações que serão mais interessantes mais interessantes explorar porque os desenhos dos tocamax que nós temos atualmente são muito determinados pelo conhecimento que nós temos há 20 anos ou há 30 anos portanto como os projetos são muito grandes não incorporam todos os desenvolvimentos mais recentes agora há um conjunto há um conjunto de empresas e startups que estão a explorar novas direções para a fusão nuclear com escalas de tempo muito mais rápidas este projeto este projeto no MIT chamado Spark uma empresa chamada Spark que agora teve um investimento de venture capital de um investimento de capital de risco de cerca de 70 milhões de dólares de uma empresa de capital de risco que inclui Bill Gates como financiadores que é Global Energy Ventures eles propõem-se estudar configurações destes tocamax em que por exemplo os campos magnéticos serão significativamente maiores tirando partido de novos materiais que entretanto foram desenvolvidos campos magnéticos mais fortes o que significa máquinas significativamente mais pequenas tipos de confinamento um bocadinho diferentes portanto há um conjunto de novas ideias que agora estão a ser exploradas o projeto da China e estes projetos europeus são aqueles projetos em que nós temos a certeza que com o conhecimento que temos atualmente daqui a 10 anos nós teremos uma máquina a fazer a atingir a uma eficiência em termos de produção de libertação de energia que é aquela que nos permite que é um net positivo que é um que há um fator de ganho há um fator de ganho e é um fator de ganho superior a 1 Ah é? 01:18:37.96Mas temos a certeza disso? 01:18:39.00Sim, sim, sim não haverá nenhuma dúvida que uma máquina como a UITER o fator de ganho será superior a 1 Fator de ganho
José Maria Pimentel 01:18:47.24estamos a falar da diferença entre a energia injetada e a energia gerada
Luís O. Silva 01:18:49.58Sim, sim, sim sem dúvida nenhuma Mas então, ou seja
José Maria Pimentel 01:18:52.66isso significa que a partir desse dia a fusão nuclear passa a ser uma fonte de energia viável
Luís O. Silva 01:18:57.38Aquilo ainda não será um reator Aquilo não será Mas é preciso da maneira de extrair Exato, pronto Isso são outros problemas de engenharia Exatamente Outros problemas de engenharia O que nós temos que compreender é que o progresso o progresso tem sido lento na minha opinião por duas razões A primeira é que não há de facto uma grande pressão do ponto de vista energético para nós resolvermos este problema Porque se existisse uma grande pressão o investimento em ID e nestes projetos seria muito mais acelerado e nós já saberíamos exatamente quais é que seriam as condições para desenhar um reator comercial Isso para mim é claro Outra questão Outra questão Não há ainda pressão económica Mas faz todo sentido Pressão económica suficiente Porque nós sabemos que aquilo irá funcionar E também é óbvio para qualquer modelo modelo de evolução dos requisitos energéticos a 20, 30, 50, 100 anos que o mix energético tem que incluir a fusão Não há alternativa Por causa do aumento brutal É mesmo Não há alternativa As energias renováveis por si não conseguem sustentar todas as necessidades energéticas As energéticas Mas em particular Se nós tivemos Nós tivemos em consideração que há outros países que neste momento não têm consumos energéticos energéticos como os ocidentais como os países ocidentais mas também têm direito de algum Há a melhorias da sua qualidade de vida Se nós imaginarmos que a África ou a Ásia terão consumos energéticos comparáveis aos da Europa não vai haver precisamos de pensar de outra maneira a questão da energia e nessa altura este mix da fusão nuclear ganha uma perspectiva ainda mais crítica Então mas espera lá ou seja o que o Luís está a dizer
José Maria Pimentel 01:20:37.32é que daqui a 10 ou mesmo 20 anos do ponto de vista da geração de energia nós já estaremos numa posição de ganho não é? 01:20:46.26Portanto
Luís O. Silva 01:20:46.42Nós teremos uma máquina em que a energia que será libertada será superior à energia que é injetada
José Maria Pimentel 01:20:53.82E isso tem a ver com os progressos ao nível dos campos eletromagnéticos mas também tem a ver com o progresso ao nível da energia que se consegue injetar
Luís O. Silva 01:21:00.94Neste momento é uma questão de engenharia é uma questão de construir a máquina ligá-la testá-la otimizar o seu funcionamento A impressão que eu tinha ou seja a suspeita que eu tinha é que poderia ser
José Maria Pimentel 01:21:12.84poderia não ser possível atingir essas condições na Terra lá está no Sol elas existem naturalmente e acho que tem mais a ver com o campo eletromagnético do que se calhar estou a dizer uma botada mas tenho a impressão que a temperatura até é mais baixa do que a temperatura que se conseguiu atingir num deste Sim, sim
Luís O. Silva 01:21:27.36é mais baixa é mais baixa mas a densidade é maior A questão é a densidade Este confinamento e a probabilidade da reação depende da densidade e da temperatura portanto é essa combinação
José Maria Pimentel 01:21:41.08Eu tinha feito referência a isto há bocado e era uma outra dúvida que eu tinha que tem a ver neste caso com o processo físico e não com a engenharia já vamos a esse esta libertação de energia então essa parte é relativamente fácil de perceber isto é consequência direta da equação famosa do Einstein tem a ver com o facto da matéria gerar energia ou da matéria conter energia ou no limite ser mesmo energia neste caso no caso da fusão esta é a impressão que eu tenho mas não consegui tirar isto absolutamente ali o que acontece é que num átomo de hidrogênio está embutida digamos assim a força que mantém o núcleo unido o núcleo daquele átomo tenha zero ou um ou dois ou dois neutrons e o que acontece quando dois átomos são fundidos é que a energia que é necessária para manter os dois átomos unidos é menos do que a soma das duas energias necessárias anteriores das duas forças aliás e portanto a energia que se liberta ou seja a energia de fusão nuclear é aquela que se liberta por esse diferencial isto é verdade ou estou a...
Luís O. Silva 01:22:35.28Nós podemos ver isto de outra maneira nós temos dois átomos leves fazemos-los colidir eles nesta colisão vai-se formar um átomo mais pesado este átomo mais pesado a sua configuração mais estável é uma configuração em que já não precisa por exemplo de um neutrão e então liberta esse neutrão Exatamente Mas daí vem pouca energia não vem do neutrão ou não? 01:22:56.18Ou estou enganado? 01:22:56.66Os neutrões são uma das populações que levam mais energia não é? 01:23:01.40Levem energia porque se está a mover Ah, ok Os neutrões eles não ficam ali parados não é? 01:23:07.28Claro É a sua o que nós chamamos de energia cinética a energia que está associada ao seu movimento é que é...
José Maria Pimentel 01:23:12.84Mas a energia cinética é a conversão que o inglês é força forte Que mantinha o núcleo unido
Luís O. Silva 01:23:17.86que o mantinha colado do... 01:23:19.34É, mas aqui eu penso para quem lhes ouve é pensarmos que da fusão dos dois núcleos dos dois átomos vai resultar um átomo que é mais pesado mas que é mais leve do que a soma dos dois átomos iniciais Para onde é que vai essa energia? 01:23:37.42Essa energia vai para o resultado da reação e o resultado da reação é por exemplo é um neutrão Certo Que é expulso e é expulso de forma bastante violenta e leva uma parte leva uma parte da energia inicial na massa do neutrão
José Maria Pimentel 01:23:51.64Convertido em energia cinética Mas também
Luís O. Silva 01:23:53.28na energia cinética Ele está-se a mover portanto tem uma determinada energia cinética
José Maria Pimentel 01:23:56.28Que aliás é a maioria a maioria é a energia cinética Pois agora eu estava a complicar escusadamente a descrição
Luís O. Silva 01:24:02.80Sim, sim isto é é muito simples O resultado da reação fazemos colidir dois átomos o resultado da reação é um átomo que é tem um número atómico mais elevado por exemplo dois de hidrogênese que dá resultado a um hélio e depois salta salta o neutrão porque o hélio é mais estável sem precisar do neutrão extra que andava ali Daí os isótopos daí a questão de ter o Exatamente E na fissão nuclear acontece exatamente o contrário Exatamente Ou seja, aí é o contrário e os dois ao soltá-los libertam-se ao soltá-los não, ao cindí-los ao separá-los libertam-se O que é interessante é que isto é um processo que é conhecido mais ou menos conhecido e associado até à evolução das estrelas Portanto, nós sabemos o átomo mais estável na tabela periódica é o átomo de ferro Portanto, nós vamos nós vamos fazendo a fusão de átomos leves fazendo sucessivamente e vamos libertando energia até chegarmos ao ferro E a partida é ao contrário E depois os outros da tabela periódica que têm números atómicos maiores do que o ferro é precisamente vamos partindo partindo, partindo até chegarmos ao ferro Exato Portanto, o que é interessante é que as estrelas em geral, por exemplo o sol consegue produzir todos os átomos até ao ferro como estes processos da fusão nuclear mas depois os elementos mais pesados do que o ferro só podem ser gerados em explosões muito violentas Portanto, nós só temos urânio na Terra só temos metais mais pesados do que o ferro na Terra porque estes metais foram gerados em explosões de estrelas Não há outra forma de gerar isto no Universo Portanto, há aqui uma ligação muito interessante à síntese dos núcleos nucleossíntese e estas questões da fusão e da fissão
José Maria Pimentel 01:25:42.38Essa tem muita piada não fazia ideia essa questão do Sol mas faz todo sentido na verdade
Luís O. Silva 01:25:47.22As estrelas acabam por se extinguir extinguem-se no momento em que deixam ter combustível O que é que é o combustível? 01:25:55.02São estes átomos mais leves a partir do momento em que não conseguem libertar a energia suficiente para se extinguir a pressão da radiação uma estrela como o Sol tem aquela dimensão porque há força gravítica que tenta comprimir e depois há a radiação que ao sair mantém aquele que ele equilibra porque na altura deixa de haver combustível e a estrela colapsa Se o colapso for muito forte geram-se supernovas e é nesse colapso dessas supernovas é que se geram estes elementos mais pesados que o ferro nas colisões de estrelas neutrões tem que ser eventos extremamente violentos para gerarmos os metais como nós o urânio quer dizer coisas que nós temos à superfície da terra são literalmente podas estrelas Exatamente espero que tu
José Maria Pimentel 01:26:46.90fiz mais uma ou duas perguntas relativamente a isto aliás uma última relativamente à questão da fusão que é nós na cisão nuclear o reator portanto a conversão dessa energia para uma energia que possa ser utilizável é feita basicamente se salvo através do aquecimento de água produz vapor de água e portanto a partir dali consegue-se converter aquilo em eletricidade nós para a fusão pelo que eu preciso do que o Luís escreveu há pouco nós ainda não temos um método definitivo ou método estabilizado para fazer essa conversão da energia que se gerar sei lá para aqui para o candeeiro
Luís O. Silva 01:27:17.38que está aqui em cima Exatamente porque no final no final no final do processo nós vamos continuar a aquecer água vai ser exatamente igual a única questão é como é que nós usamos é um fim um bocado prosaico para uma coisa tão não é tão sofisticada mas vai ser no final do dia é uma central elétrica essa parte não será muito diferente a questão é precisamente essa a energia que vem nos neutrões como é que essa energia é recolhida e isso é um problema é um problema do ponto de vista de engenharia e científico extremamente complexo que é uma área é uma área em forte desenvolvimento na fusão nuclear que se chama neutrónica é quais é que são os materiais que nós vamos utilizar para converter a energia cinética a energia do movimento dos neutrões em aquecimento como é que nós vamos aquecer a água como é que nós vamos arranjar um material que absorve a energia dos neutrões sem ficar sem ficar excessivamente contaminado com a radioatividade e que consiga transferir essa energia para para a água e quais são os hipóteses? 01:28:20.18são umas ligas são ligas metálicas à base de tungstênio são assim uns materiais muito complexos
José Maria Pimentel 01:28:26.14mas é mais complicado do que no caso da cisão
Luís O. Silva 01:28:28.36é muito complicado porque o fluxo de neutrões a energia libertada é tão elevada que de facto aquilo vai ser um processo desse ponto de vista vai ser complexo
José Maria Pimentel 01:28:38.82isso é menos falado quando vê quando apanha notícias sobre isso estão muito mais focadas na questão de obter um ganho energético do que provavelmente na parte do converter que é essencial se não se conseguir converter
Luís O. Silva 01:28:47.78não há nada já há muita investigação nessa área imagino que sim há muita investigação que está a decorrer em paralelo com essa área portanto a questão de nós atingirmos uma máquina em que o ganho é superior a 1 não é algo que eu tenho grandes dúvidas que venha a acontecer não tenho e o ITER provavelmente vai atingir isso que é um projeto de engenharia espetacular ou a China sim, ou a China ou a China portanto essa é uma outra dimensão geopolítica claro, exatamente que o processo o ITER é um projeto internacional em que há muitos países envolvidos em que é dos quais a China e portanto o interesse de muitos desses países em estarem envolvidos é no fundo terem o know-how e a propriedade intelectual que depois lhes permita localmente desenvolver os seus próprios projetos e estes projetos chineses às vezes revelam um pouco dessa estratégia e portanto voltando um pouco à questão da neutrónica esse aspecto está a ser fortemente fortemente desenvolvido e é um processo e é é uma questão que é muito muito complexa de ciência dos materiais em regimes de fluxo de neutrões tão elevados que para os quais nós não temos o conhecimento ainda suficiente do comportamento destes materiais para fazermos previsões de como é que será essa nunca precisarmos deles antes dessa forma exatamente Luís
José Maria Pimentel 01:30:07.84última pergunta relativamente ao nuclear para depois passarmos para o livro mas foi uma coisa que também fiquei com curiosidade aliás o Luís há pouco falou do Bill Gates e há outro projeto que ele tem mais ou menos patrocinado que é o Terra Power salvo erro e que me pareceu interessante porque no fundo é uma espécie de terceira alternativa ou versão intermédia entre a cisão quer dizer não é bem intermédia entre a cisão e a fusão é cisão pelo que eu consegui perceber mas é cisão a partir de um isótopo de urânio que não o aquele
Luís O. Silva 01:30:36.36penso que é o 235 é isso mesmo
José Maria Pimentel 01:30:39.82exatamente e o que ele propõe usar é o 238 que é muito mais abundante e que supostamente lá está foi testado em simulações daquelas em supercomputador e é uma alternativa válida eu não sei quando dentro é que o Luís está disto mas a dúvida imediata que eu fiquei foi se este é mais abundante e também é possível que a cindil acelerar o mesmo processo de caimento radioactivo como no outro porque é que não se fez isto antes porque é que só agora é que
Luís O. Silva 01:31:05.84na parte da cisão nuclear há também muitos avanços há muitos avanços pois mas lá está parado não está parado e há centrais nucleares cada vez mais sofisticadas que até aproveitam muito do muito do combustível ou dos resultados da utilização do combustível em centrais de outras gerações portanto é uma indústria que é bastante que é bastante sofisticada e existem muitas ideias de esquemas híbridos que combinam cisão com fusão existe com forma de acelerar com forma de acelerar a transição da fusão para a cisão existem existem várias ideias o Carlos Rubio que foi para a Minóvel da Física também tem também tem ideias assim com utilizando até moões e tudo existem várias várias ideias nesse sentido tem existido alguma relutância ao nível dos governos de se envolverem nesse tipo de investigação de uma forma tão forte como estão a fazer com a questão do ITER principalmente na Europa em que a questão da energia nuclear tem dificuldades do ponto de vista político em países como a Alemanha por exemplo mesmo a própria fusão tem dificuldade dizem basta ter a designação nuclear para ficar imediatamente associada aos efeitos potencialmente negativos não faz grande sentido mas do ponto de vista político tudo isto condiciona a forma como as decisões estão tomadas e portanto existe aí essa dimensão é também complicada e portanto o investimento que a Europa tem feito e tem feito na área da fusão nuclear de certa forma tem condicionado o que são o que tem sido a investigação nesta área de desenvolvimento porque tem sido a zona a zona geoglubal que tem mais empurrada a investigação nesta área apesar de existirem outros conceitos alternativos neste momento aquilo que parece ser o caminho mais seguro é esse mas eu também defendo que há um conjunto de ideias alternativas que devem ser exploradas isto pelo facto de nós termos um caminho seguro não quer dizer que não existam outros caminhos alternativos portanto todas estas ideias que estas pequenas startups estão a tentar fazer também há uma ligada ao Lockheed Martin que é a Skunk Works também está a explorar isto a Try Alpha Energy também e este startup do MIT a Spark também estão portanto vale a pena continuar a explorar novas ideias que do ponto de vista científico podem ter resultados interessantes apesar de existir aqui um caminho um caminho bem definido existiu um projeto a fusão nuclear tem esta pequena dificuldade os projetos são extremamente complicados e são de longa duração e porque nós não falámos que existe uma outra forma de fazer o confinamento do plasma para fazer fusão que é usando lasers e há uma grande instalação que é militar nos Estados Unidos que é a National Ignition Facility que tentou fazer isso há cerca de 5 anos tentou ter um cenário de ganho de energia superior a 1 utilizando lasers para confinar o plasma portanto para o comprimir para densidades e temperaturas suficientemente elevadas para ter ganho de energia a primeira vez do campo eletromagnético via via mesmo uma compressão uma compressão uma compressão inercial portanto se chama-se fusão inercial só que de facto estes processos são extremamente complicados no caso da fusão inercial ainda há física que nós não conhecemos quando eles ligaram a máquina tiveram a construir os lasers durante quase 30 anos ligaram os lasers e aquilo funcionou os lasers funcionaram espetacularmente bem só que depois a física era muito mais complexa do que nos modelos tridimensionais do que nos modelos computacionais que eles tinham utilizado para entretanto ter desenhado o processo isto é um exemplo de que a ciência só evolui no confronto com a realidade no final do dia não há forma de evitar a realidade
José Maria Pimentel 01:35:03.40Bom, nuclear geopolítica acho que é ponto perfeito para o livro portanto for
Luís O. Silva 01:35:07.78Exato portanto respondendo ao desafio de recomendar um livro um livro que eu recomendo a todas as pessoas que gostam de física e gostam de história e gostam destas implicações da ciência na geopolítica o livro o livro que eu recomendo chama-se The Making of the Atom Bomb o autor é o Richard Rhodes que é para além de ter feito um trabalho espetacular nesse livro depois tem mais dois ou três livros que seguem que seguem um pouco que seguem um pouco esta história este livro ganhou o Pulitzer Prize de acho que 87 87 ou 85 portanto é um livro que são 900 páginas mas que se leem como se fosse um romance e que envolvem todas estas personagens que pelo menos para os físicos preenchem o nosso imaginário Marie Curie Weinstein Wigner Oppenheimer Hans Bet o Niels Bohr estão todos os grandes da física do século XX o Richard Feynman e quando era estudante também aparece o Richard Feynman depois tem um papel bastante interessante no livro a seguir que chama-se The Dark Sun que conta conta a história depois da bomba de hidrogênio e do que vem a seguir que é porque o Richard Feynman era a pessoa que quando se juntou ao Projeto Manhattan a mulher do Richard Feynman estava muito doente e vivia vivia numa cidade próxima de Los Almos que se chama Albuquerque e o Richard Feynman ao fim de semana ia visitar a mulher dele ao hospital estava lá em Albuquerque dava boleia a uma pessoa que se chama-se Klaus Fuchs e quem segue a história deste processo o Klaus Fuchs era o espião que estava a passar informação classificada para a União Soviética sobre o projeto sobre o projeto
José Maria Pimentel 01:36:57.26e o Feynman mandava-lhe boleia
Luís O. Silva 01:36:58.62o Feynman mandava-lhe boleia ele ia se encontrar com o casal Rosenberg depois até foram condenados como espiões portanto há todas essas dimensões muito interessantes e que o Richard Rhodes capta de uma forma de uma forma muito detalhada portanto os livros são espetaculares por causa de todos estes detalhes essa história
José Maria Pimentel 01:37:18.90eu acho o Feynman um tipo interessantíssimo sim sim quer dizer um tipo que fez avanços reais na área da física e que ao mesmo tempo era um pedagogo inacreditável sim
Luís O. Silva 01:37:29.32e também a dimensão humana dele também ele na altura quando se juntou ao projeto Manhattan em Los Almos era ainda recém-doutorado portanto não era ainda o físico famoso mas já tinha algumas daquelas características que depois o tornaram famoso e aliás ele depois nos livros que ele escreveu sobre as suas experiências conta muitas das histórias do projeto ao livro dele
José Maria Pimentel 01:37:56.62que eu ainda não li por acaso estou com muita curiosidade que se chama acho que é Surely You're Joking Mr. 01:38:00.86Feynman sim excelente é um excelente livro que é da tendência dele para dizer piadas inconvenientes que é uma coisa que eu partilho por isso é que eu estou com vontade de ler o livro porque eu imagino o título vinha de uma piada inconveniente que ele mandava num evento qualquer em que estava com um colega e com a mulher e ele mandava uma piada e ela ficava para ele ele tem
Luís O. Silva 01:38:24.98esse livro existe uma tradução em português da Gradiva do Surely You're Joking Mr. 01:38:30.28Feynman existe existe esse
José Maria Pimentel 01:38:33.72depois vou pôr lá depois acrescentou
Luís O. Silva 01:38:36.02o do Richard Rhodes não existe mas eu acho que de facto é um livro excepcional para quem gosta de história para quem gosta de física para quem gosta de perceber como é que a tecnologia física afeta todos estes fenómenos sociais como é que a história do século XX é afetada pela física também é muito interessante muito interessante
José Maria Pimentel 01:38:57.38Luís obrigadíssimo
Luís O. Silva 01:38:58.40ok muito obrigado foi ótimo obrigado obrigado gostaram do episódio
José Maria Pimentel 01:39:07.84não se esqueçam de seguir a página no Facebook e de avaliar o podcast no iTunes muito obrigado a quem tem apoiado no Patreon em particular ao Gustavo Pimenta ao João Vítor Baltazar ao Salvador Cunha à Ana Mateus ao Ricardo Santos ao Nelson Teodoro e ao Paulo Ferreira agradeço também aos restantes patronos do podcast cujo nome podem encontrar na descrição deste episódio até à próxima