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Índice
1. INTRODUÇÃO.............................................................................................................................2
2.ESTRUTURA DO SOL....................................................................................................................6
2.1 Componentes................................................................................................................................6
2.2 Núcleo.............................................................................................................................................8
2.3 Produção de Energia....................................................................................................................9
2.4 Zona de Radiação.......................................................................................................................11
2.5 Zona de Convecção....................................................................................................................12
2.6 Fotosfera......................................................................................................................................13
2.7 Atmosfera.....................................................................................................................................14
2.8 Neutrinos......................................................................................................................................16
2.8.1 Antineutrino...............................................................................................................................17
2.8.2 Interações.................................................................................................................................17
2.8.3 Astrofísica e Astronomia.........................................................................................................17
3. APLICAÇÃO NA CIÊNCIA E TECNOLOGIA............................................................................21
3.1 Benefícios Económicos..............................................................................................................21
3.2 Benefícios Ambientais................................................................................................................21
3.3 Benefícios de Autonomia...........................................................................................................22
3.4 Benefícios de Manutenção........................................................................................................22
4. IMPACTOS PRODUZIDOS.........................................................................................................23
4.1 Manchas solares.........................................................................................................................24
4.2 Impacto.........................................................................................................................................25
4.3 Impactos dos neutrinos sobre a Terra......................................................................................26
5. EFEITO DO TRABALHO NA FORMAÇÃO...............................................................................30
6. CONCLUSÃO................................................................................................................................32
7.REFERÊNCIA BIBLIOGRAFIA....................................................................................................33
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1. INTRODUÇÃO
O Sol e a fonte de energia para toda a vida existente na terra. E uma fonte de
informação da evolução estrelar como uma estrela padrão para os astrônomos e
também uma intensa fonte de neutrinos para os físicos da partícula.Os neutrinos
solares são uma fonte de informação do que acontece na parte interna do Sol, pois
são criados no núcleo do Sol como resultado de processos de fusão nuclear.Os
fótons criados no centro do Sol levam 1 ~ 2x106 anos para atingir a superfície solar,
portanto não podemos estudar o núcleo do Sol. Através de medições ópticas.Por
outro lado,devido à grande permeabilidade dos neutrinos, a observação dos
neutrinos solares solares permite conhecer o que acontece no centro do Sol.Os
neutrinos solares passam através de matéria muito densa e viajam distâncias de
1.5x10(8) Km desde o Sol até a Terra.Estas características do neutrino solar nos
dão a oportunidade de estudar propriedades ainda desconhecidas dos neutrinos,tais
como sua massa , ângulos de mistura e o momento magnético.
O neutrino foi à primeira partícula como solução a um problema de partículas
elementares: explicar o espectro contínuo dos elétrons emitidos no decaimento beta.
Eles foram detectados pela primeira vez em 1953.Até o momento,existem três tipos
de neutrinos ,correspondentes às três gerações de léptons carregados: o neutrino do
elétron do múon do lau,que experimentam forças fracas e forças gravitacionais,mas
não experimentam interações eletromagnéticas e interações fortes.
Segundo o Modelo Eletro fraco, os neutrinos são partículas que interagem
muito fracamente com a matéria ordinária. Isto faz que os neutrinos sejam partículas
difíceis de detectar, não tem carga elétrica, tem spin ½ e a possibilidade de ter uma
massa nula esta ainda em discussão. Há alguma indicação no experimento de
LSND de massas dos neutrinos, mas isto deve ser ainda confirmado por outros
experimentos (como (KARMEM). Experimentalmente conhecemos limites superiores
das massas dos neutrinos, medidos a partir de cinética de decaimentos:
2
Estes limites mostram que neutrinos são muito mais leves do que seus
respectivos férmions carregados me=0,5 Mc V, mp=105,6 Me V e MT+1,7 GeV , e
dos outros membros de sua respectiva família.No entanto, a busca da massa dos
neutrinos continua porque as conseqüências da existência de neutrinos massivos
poderiam ser revolucionarias ,como a indicação de uma nova física além do Modelo
Eletro fraco Padrão.
O Modelo Eletro fraco supõe neutrinos sem massa e o momento magnético
do neutrino igual a zero ,assim como também , so a existência de neutrinos de mão
esquerda (left handed) e anti neutrinos de mão direita (right handfed). No entanto, o
modelo padrão não explica o porquê dos neutrinos não serem massivos.As massas
dos outros léptons são introduzidas como parâmetros adicionais na teoria, mas sua
origem não e explicada .Nenhum principio físico assegura a massa nula dos
neutrinos como e o caso do fóton onde a massa e nula e uma conseqüência natural
da invariância de gauge eletromagnética .Teorias do modelo padrão introduzem
neutrinos massivos para explicar problemas não resolvidos como o do neutrino
solar.
Resultados obtidos dos experimentos de neutrino solar, utilizando diferentes
técnicas de detecção, mostram uma discrepância entre o fluxo medido de neutrinos
que chegam do Sol e o fluxo que predizem os vários modelos solares. Este e
chamado problema do neutrino solar. Porém a comparação dos dados dos
experimentos sugere que, independentemente dos modelos solares, novos
processos físicos podem estar envolvidos.
Os experimentos atualmente em operação reportam em media um déficit do
fluxo de neutrinos ao redor de 30% a 50% do valor esperado. As predições teóricas
estão baseadas no Modelo Solar Padrão e são comparadas com dados
experimentais. A Tabela 1 mostra o modelo experimental.
Tabela 1: Relação dos modelos com seus respectivos desvios padrão.
3
A origem no déficit de neutrinos ainda e desconhecida. Muitas soluções
alternativas têm sido propostas para explicá-la. Estas geralmente se dividem em
duas categorias, as que consideram modificações nos parâmetros astrofísicos do
Modelo Solar Padrão e as que invocam uma nova física de partículas introduzindo
novas propriedades para neutrino na teoria eletro fraca padrão. Existem fortes
argumentos que levam a excluir as soluções astrofísicas, devido a qualquer
modificação dos parâmetros dos modelos solar não e comparável com os dados
observados e a Helio sismologia confirma o Modelo Solar Padrão com bastante
precisão. De fato, e mais concebível que, na viagem Sol-Terra, algo aconteça que
mude as propriedades dos neutrinos solares.
Uma possível solução sãos as oscilações de neutrinos de um estado ativo a
outro estado do neutrino que não e detectado ou que e pouco detectado nos
detectores atuais. O mecanismo de oscilação, originalmente proposto por Ponte
corvo, supõe que os neutrinos não têm massas degeneradas e que os autos-
estados de massa são diferentes dos seus estados de interação fraca.
Outro tipo de solução e o efeito Mikheyev-Smirnov-Wolfeinstein (MSW) no
qual os neutrinos do elétron, emitidos do núcleo do Sol, podem ser ressonantemente
convertidos em neutrinos muônicos ou neutrinos tauônicos devido à presença de
matéria do Sol.
No entanto muitos autores têm sugerido outras soluções aos problemas do
neutrino solar. Uma delas considera que o momento magnético do neutrino e
diferente de zero e o problema do neutrino solar poderia ser explicado se tivesse o
momento magnético da ordem de 10(-10) ub (ub magnéton Bohr) e se o valor típico
para o campo magnético no Sol fosse da ordem de kG A alteração dos neutrinos
com o campo solar magnético solar,que na zona convectiva aumenta em
intensidade em períodos de alta atividade e possível quando o momento magnético
e diferente de zero. O resultado e uma mudança de quiralidade do neutrino(para
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neutrinos de Dirac) ou de mudança simultânea de sabor e quiralidade (para
neutrinos de Dirac –Majorana) que escapam a detecção ou são poucos detectados
nos presentes experimentos.O aumento da atividade solar significaria um aumento
no campo magnético no Sol e uma maior probabilidade de precessão a um neutrino
que sofreu mudança de quiralidade diminuindo assim a probabilidade de detecção.
Neste caso levamos em conta um momento magnético diferente de zero para o
neutrino. Reações nucleares na parte central do Sol produzem neutrinos de mão
esquerda, os quais atravessam provavelmente um grande campo magnético antes
de abandonar o Sol. Os neutrinos interagem com este campo e podem ser
convertidos ressonantemente em neutrinos estéreis não eletrônicos ou em
antineutrinos ativos não eletrônicos , dependendo se for do tipo Dirac ou Majorana,
respectivamente.Este mecanismo e chamado de precessão ressonante spin-sabor.
Apesar de muitas tentativas em resolver o problema do neutrino solar, a
discussão ainda esta latente. Até o momento, só temos certeza que algo acontece
com os neutrinos no interior do Sol ou em seu caminho para a Terra .O mecanismo
de oscilação de neutrinos e um dos mais fortes canditados para resolver este
problema.
Somente altas estatísticas de medições e experimentos atuais e os futuros
detectores de neutrinos solares darão uma resposta decisiva e, talvez indícios de
uma nova física que mudaria radicalmente nosso atual conhecimento sobre as
propriedades dos neutrinos.
Este trabalho esta dividido em 4 capítulos :
2 – Estrutura do Sol – Neste veremos como e conhecido a estrutura do Sol,a
respeito dos neutrinos e experiências realizadas a fim de compreender a física sobre
estes.
3 – Aplicações na ciência e tecnologia – Neste capitulo analisaremos como e
utilizado o conhecimento da natureza do Sol em beneficio da humanidade.
4 – Impactos produzidos – Neste avaliaremos a respeito da variação de neutrinos e
suas influências.
5 – Efeito deste trabalho na formação do aluno.5
6 – Conclusão.
2.ESTRUTURA DO SOL
2.1 Componentes
O Sol (do latim sol, solis) é a estrela central do Sistema Solar. Todos os
outros corpos do Sistema Solar, como planetas, planetas anões, asteroides,
cometas e poeira, bem como todos os satélites associados a estes corpos, giram ao
seu redor. Responsável por 99,86% da massa do Sistema Solar, o Sol possui uma
massa 332 900 vezes maior que a da Terra, e um volume 1 300 000 vezes maior
que o do nosso planeta.
A distância da Terra ao Sol é de cerca de 150 milhões de quilômetros, ou 1
unidade astronômica (UA). Na verdade, esta distância varia com o ano, de um
mínimo de 147,1 milhões de quilômetros (0,9833 UA) no perélio (ou periélio) a um
máximo de 152,1 milhões de quilômetros (1,017 UA) no afélio (em torno de 4 de
julho).A luz solar demora aproximadamente 8 minutos e 18 segundos para chegar à
Terra. Energia do Sol na forma de luz solar é armazenada em glicose por
organismos vivos através da fotossíntese, processo do qual, direta ou indiretamente,
dependem todos os seres vivos que habitam nosso planeta. A energia do Sol
também é responsável pelos fenômenos meteorológicos e o clima na Terra.
É composto primariamente de hidrogênio (74% de sua massa, ou 92% de seu
volume) e hélio (24% da massa solar, 7% do volume solar), com traços de outros
elementos, incluindo ferro, níquel, oxigênio, silício, enxofre, magnésio, néon, cálcio e
crômio.
Possui a classe espectral de G2V: G2 indica que a estrela possui uma
temperatura de superfície de aproximadamente 5 780 K, o que lhe confere uma cor
branca (apesar de ser visto como amarelo no céu terrestre, o que se deve à
dispersão dos raios na atmosfera); O V (5 em números romanos) na classe espectral
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indica que o Sol, como a maioria das estrelas, faz parte da sequência principal. Isto
significa que o astro gera sua energia através da fusão de núcleos de hidrogênio
para a formação de hélio. Existem mais de 100 milhões de estrelas da classe G2 na
Via Láctea. Considerado anteriormente uma estrela pequena, acredita-se
atualmente que o Sol seja mais brilhante do que 85% das estrelas da Via Láctea,
sendo a maioria dessas anãs vermelhas. O espectro do Sol contém linhas espectrais
de metais ionizados e neutros, bem como linhas de hidrogênio muito fracas.
A coroa solar expande-se continuamente no espaço, criando o vento solar,
uma corrente de partículas carregadas que estende-se até a heliopausa, a cerca de
100 UA do Sol. A bolha no meio interestelar formada pelo vento solar, a heliosfera, é
a maior estrutura contínua do Sistema Solar.
O Sol orbita em torno do centro da Via Láctea, atravessando no momento a
Nuvem Interestelar Local de gás de alta temperatura, no interior do Braço de Órion
da Via Láctea, entre os braços maiores Perseus e Sagitário. Das 50 estrelas mais
próximas do Sistema Solar, num raio de até 17 anos-luz da Terra, o Sol é a quarta
maior em massa. Diferentes valores de magnitude absoluta foram dados para o Sol,
como, por exemplo, 4,85, e 4,81. O Sol orbita o centro da Via Láctea a uma distância
de cerca de 24 a 26 mil anos-luz do centro galáctico, movendo-se geralmente na
direção de Cygnus e completando uma órbita entre 225 a 250 milhões de anos (um
ano galáctico). A estimativa mais recente e precisa da velocidade orbital do sol é da
ordem de 251 km/s.
Visto que a Via Láctea move-se na direção da constelação Hidra, com uma
velocidade de 550 km/s, a velocidade do Sol relativa à radiação cósmica de fundo é
de 370 km/s, na direção da constelação Crater.
O Sol, tal como outras estrelas, é uma esfera de plasma que se encontra em
equilíbrio hidrostático entre as duas forças principais que agem em seu interior. Em
sentido oposto ao núcleo solar, estas forças são as exercidas pela pressão
termodinâmica, produzida pelas altas temperaturas internas. No sentido do núcleo
solar, atua a força gravitacional. O Sol é uma estrela da sequência principal que
contém cerca de 99,86% da massa do Sistema Solar. É uma esfera quase perfeita,
com um achatamento de apenas nove milionésimos, o que significa que seu
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diâmetro polar difere de seu diâmetro equatorial por apenas 10 km. Como o Sol é
uma esfera de plasma, e não é sólido, gira mais rápido em torno de si mesmo no
seu equador do que em seus pólos. Porém, devido à constante mudança do ponto
de observação da Terra, na medida em que esta orbita em torno do Sol, a rotação
aparente do Sol é de 28 dias. O efeito centrífuga desta lenta rotação é 18 milhões de
vezes mais fraco do que a gravidade na superfície do Sol no equador solar. Os
efeitos causados no Sol pelas forças de maré dos planetas são ainda mais
insignificantes. O Sol é uma estrela da população I, rico em elementos pesados. O
sol pode ter se formado por ondas resultantes da explosão de uma ou mais
supernovas. Evidências incluem a abundância de metais pesados (tais como ouro e
urânio) no Sistema Solar levando em conta a presença minoritária destes elementos
nas estrelas de população II. A maior parte dos metais foram provavelmente
produzidos por reações nucleares que ocorreram em uma supernova antiga, ou via
transmutação nuclear via captura de nêutrons durante uma estrela de grande massa
de segunda geração.
O Sol não possui uma superfície definida como planetas rochosos possuem,
e, nas partes exteriores, a densidade dos gases cai aproximadamente
exponencialmente à medida que se vai afastando do centro. Mesmo assim, seu
interior é bem definido. O raio do Sol é medido do centro solar até o limite da
fotosfera. Esta última é simplesmente uma camada acima do qual gases são frios ou
pouco densos demais para radiar luz em quantidades significantivas, sendo,
portanto, a superfície mais facilmente identificável a olho nu.
O interior solar possui três regiões diferentes: o núcleo, onde se produzem as
reações nucleares que transformam a massa em energia através da fusão nuclear, a
zona radioativa e a zona de convecção. O interior do Sol não é diretamente
observável, já que a radiação é completamente absorvida (e reemitida) pelo plasma
do interior solar, e o Sol em si mesmo é opaco à radiação electromagnética. Porém,
da mesma maneira que a sismologia utiliza ondas geradas por terremotos para
revelar o interior da Terra, a heliosismologia utiliza ondas de pressão (infravermelho)
atravessando o interior do Sol para medir e visualizar o interior da estrutura solar.
Modelos de computador também são utilizados como instrumentos teóricos para
investigar camadas mais profundas do Sol.
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2.2 Núcleo
Acredita-se que o núcleo do Sol estende-se do centro solar até 0,2 a 0,25
raios solares. O centro do Sol possui uma densidade de até 150 g/cm³, 150 vezes a
densidade da água na Terra, e uma temperatura de cerca de 13 600 000 K. Análises
recentes da missão SOHO indicam que a rotação do núcleo solar é mais rápida que
a do restante da zona de radiação. Atualmente, e durante grande tempo da vida
solar, a maior parte da energia produzida pelo Sol é gerada por fusão nuclear via
cadeia próton-próton, convertendo hidrogênio em hélio. Menos de 2% do hélio
gerado no Sol provém do ciclo CNO. O núcleo solar é a única parte do Sol que
produz energia em quantidade significativa via fusão. O restante do Sol é aquecido
pela energia transferida do núcleo para as regiões externas. Toda a energia
produzida pela fusão precisa passar por várias camadas até a fotosfera antes de
escapar para o espaço como luz solar ou energia cinética de partículas.
2.3 Produção de Energia
Diagrama da cadeia próton-próton, o ciclo de fusão nuclear que gera a maior
parte da energia do Sol.
A fusão de hidrogênio ocorre primariamente segundo uma cadeia de reações
chamada de cadeia próton-próton:[44]
4 H¹ → 2 H² + 2 e + + 2 νe (4,0 MeV + 1,0 MeV)
2 H¹ + 2 H² → 2 He3 + 2 γ (5,5 MeV)
2 He3 → He4 + 2 H¹ (12,9 MeV)
Estas reações podem ser sumarizadas segundo a seguinte fórmula:
4 H¹ → He4 + 2 e+ + 2 νe + 2 γ (26,7 MeV)
O Sol possui cerca de 8,9 x 1056 núcleos de hidrogênio (prótons livres), com a
cadeia próton-próton ocorrendo 9,2 x 1037 vezes por segundo no núcleo solar. Visto
que esta reação utiliza quatro prótons, cerca de 3,7 x 1038 prótons (ou 6,2 x 1011 kg)
são convertidos em núcleos de hélio a cada segundo. Esta reação converte 0,7% da 9
massa fundida em energia,[45] e como consequência, cerca de 4,26 milhões de
toneladas métricas por segundo são convertidos em 383 yotta-watts (3,83 x 1026 W) [43] ou 9,15 x 1010 megatoneladas de TNT de energia por segundo, segundo a
equação de massa-energia E=mc² de Albert Einstein.
A densidade de potência é de cerca de 194 µW/kg de matéria, e, embora visto
que a fusão ocorra no relativamente pequeno núcleo solar, a densidade da potência
do plasma nesta região é 150 vezes maior. Em comparação, o calor produzido pelo
corpo humano é de 1,3 W/kg, cerca de 600 vezes maior do que no Sol, por unidade
de massa.
Mesmo tomando em consideração apenas o núcleo solar, com densidades
150 vezes maior do que a densidade média da estrela, o Sol produz relativamente
pouca energia, a uma taxa de 0,272 W/m³. Surpreendentemente, essa potência é
muito inferior àquela gerada por uma vela acesa. O uso de plasma na Terra com
parâmetros similares ao do núcleo solar é imprático, se não impossível: mesmo uma
modesta usina de 1 GW requereria cerca de 5 bilhões (5 mil milhões) de toneladas
métricas de plasma.
A taxa de fusão nuclear depende muito da densidade e da temperatura do
núcleo: uma taxa um pouco mais alta de fusão faz com que o núcleo aqueça,
expandindo as camadas exteriores do Sol, e consequentemente, diminuindo a
pressão gravitacional exercida pelas camadas externas e a taxa de fusão. Com o
diminuimento da taxa de fusão, as camadas externas contraem, aumentando sua
pressão contra o núcleo solar, o que novamente aumentará a taxa de fusão fazendo
repetir-se o ciclo.
Os prótons de alta energia (raios gamas) gerados pela fusão nuclear são
absorvidos por núcleos presentes no plasma solar e re-emitidos novamente em uma
direção aleatória, dessa vez com uma energia um pouco menor. Depois são
novamente absorvidos e o ciclo se repete. Como consequência, a radiação gerada
pela fusão nuclear no núcleo solar demora muito tempo para chegar à superfície.
Estimativas do tempo de viagem variam entre 10 a 170 mil anos.
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Após passar pela camada de convecção até a superfície "transparente" da
fotosfera, os fótons escapam como luz visível. Cada raio gama no núcleo solar é
convertido em vários milhões de fótons visíveis antes de escaparem no espaço.
Neutrinos também são gerados por fusão nuclear no núcleo, mas, ao contrário dos
fótons, raramente interagem com matéria. A maior parte dos neutrinos produzidos
acabam por escapar do Sol imediatamente. Por vários anos, medidas do número de
neutrinos produzidos pelo Sol eram três vezes mais baixas do que o previsto. Este
problema foi resolvido recentemente com a descoberta dos efeitos da oscilação de
neutrinos. O Sol de fato produz o número de neutrinos previsto em teoria, mas
detectores de neutrinos na Terra não detectavam dois terços deles porque os
neutrinos mudavam de sabor.
2.4 Zona de Radiação
Entre 0,25 e 0,7 raio solar de distância do centro do Sol, o material solar é
quente e denso o suficiente para permitir a transferência de calor do centro para fora
via radiação térmica.Convecção térmica não ocorre nesta zona; apesar da
temperatura desta região cair à medida que a distância ao centro solar aumenta (de
7 000 000 K para 2 000 000 K), o gradiente de temperatura é menor do que o
gradiente adiabático, não permitindo a ocorrência de convecção. Calor é transmitido
por radiação — íons de hidrogênio e hélio emitem fótons, que viajam apenas uma
pequena distância antes de serem reabsorvidos por outros íons. A densidade cai
100 vezes (de 20 g/cm³ para 0,2 g/cm³) do interior para o exterior da zona de
radiação. As Figuras 1 e 2 mostram a estrutura de uma estrela solar.
Figura 1: Trânsito lunar do Sol capturado durante calibração das câmeras ultravioletas da STEREO-B.
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Figura 2: Interior de estrelas similares ao Sol.
Entre a zona de radiação e a zona de convecção existe uma camada de
transição chamada de tacoclina. Esta é uma região onde a mudança súbita de
condições entre a rotação uniforme da zona radiativa e a rotação diferencial da zona
de convecção resulta em grande tensão de cisalhamento — uma condição onde
camadas horizontais sucessivas escorregam umas sobre as outras. A moção do
fluido na zona de convecção gradualmente desaparece do topo do tacoclina até a
parte inferior desta camada, adquirindo as mesmas características calmas da zona
de radiação. Acredita-se que um dínamo magnético dentro desta camada gera o
campo magnético solar.
2.5 Zona de Convecção
A zona de convecção é a camada externa do Sol, que ocupa a região entre
0,7 raios solares do centro (200 000 km abaixo da superfície solar) até a superfície.
Nesta região, o plasma solar não é denso ou quente o bastante para transferir o
calor do interior do Sol para fora via radiação — em outras palavras, não é opaco o
suficiente. Como resultado, convecção térmica ocorre na medida em que colunas
térmicas carregam material quente para a superfície solar. Quando a temperatura
deste material cai na superfície, o material cai na direção da base da zona de
convecção, onde recebe calor do topo da zona de radiação, recomeçando o ciclo
novamente. Na superfície solar, a temperatura cai para 5 700 K, e a densidade, para
0,2 g/m³ (cerca de 1/10 000 da densidade do ar ao nível do mar).
As colunas térmicas na zona de convecção formam características físicas na
superfície do Sol, na forma de grânulos solares e supergranulação. Tais grânulos
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são os topos de células de convecção, estas possuindo cerca de 1 000 km de
diâmetro.
A convecção turbulenta desta parte do interior solar gera um pequeno dínamo
magnético que produz pólos norte e sul magnéticos em toda a superfície do Sol. As
colunas térmicas são células de Bénard, e portanto, tendem a serem prismas
hexagonais.
2.6 Fotosfera
A superfície visível do Sol, a fotosfera, é a camada sob a qual o Sol torna-se
completamente opaco à luz visível. Visto que as camadas superiores à fotosfera
também não são opacas à luz visível, a fotosfera é região mais funda do sol que
pode ser observada. Nesta, e acima desta camada, luz visível é livre para propagar-
se para o espaço, escapando do Sol totalmente. A mudança de opacidade acontece
com a diminuição da abundância de íons de hidrogênio (H−), que absorvem luz
visível facilmente. A luz visível é produzida por eléctrons que reagem com átomos de
hidrogênio, produzindo íons H−. Estima-se que a espessura da fotosfera meça algo
entre dezenas a centenas de quilômetros, sendo um pouco menos opaca que o ar
na atmosfera terrestre. Devido ao fato de que a parte superior da fotosfera é mais
fria do que a parte inferior, uma imagem do Sol aparenta ser mais brilhante no centro
do que nas laterais do disco solar, fenômeno conhecido como escurecimento de
bordo. O espectro de corpo negro da luz solar indica uma temperatura média de 5
775 K (ou 5 502 °C), misturada com linhas de absorção atômicas das camadas
tênuas acima da fotosfera. A densidade de partículas da fotosfera é de ~1023 m−3,
aproximadamente 1% da densidade de partículas da atmosfera terrestre ao nível do
mar. Nesta temperatura, a emissão de luz na fotosfera ocorre em todas as bandas
do espectro luminoso, dando ao Sol uma cor branca, que aparenta ser amarela no
céu terrestre devido à dispersão da luz na atmosfera terrestre, mais acentuada nos
comprimentos de onda azul.
A mesma dispersão causa a cor azul característica do céu terrestre. Durante
os primeiros estudos do espectro óptico da fotosfera, algumas linhas de absorção
encontradas não correspondiam a nenhum elemento químico encontrado na Terra.
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Em 1868, Norman Lockyer hipotetizou que estas linhas eram causadas por um
elemento químico não descoberto, que Lockyer chamou de "hélio", em referência ao
Deus grego Hélios. O Hélio seria isolado na Terra 25 anos mais tarde. A Figura 3
mostra uma foto satelite da superficie do pólo solar com a liberação de suas ondas
de calor eletromagnéticas.
Figura 3: Imagem do satélite artificial Hinode, de 12 de janeiro de 2007, revelando a natureza filamentar do plasma conectando regiões de diferentes polaridades
magnéticas.
2.7 Atmosfera
As camadas superiores à fotosfera são chamadas coletivamente de
atmosfera solar. Estas camadas podem ser vistas com telescópios operando em
todo o espectro eletromagnético do rádio, passando desde a luz visível até os raios
gamas. São compostas de cinco zonas principais: a "zona de temperatura mínima"
(cromosfera), a região de transição solar (coroa solar) e a heliosfera. A heliosfera,
que pode ser considerado a região exterior tênue da atmosfera solar, estende-se
além da órbita de Plutão, até a heliopausa, onde forma uma onda de choque com o
meio interestelar. A cromosfera e a coroa são muito mais quentes do que a
superfície do Sol. Não se sabe com exatidão porque isto acontece; evidências
indicam que ondas de Alfvén podem ter energia suficiente para aquecer a coroa.
A camada mais fria do Sol é a região de temperatura mínima, localizada
500 km acima da fotosfera, que possui uma temperatura de 4 100 K. Esta parte do
Sol é fria o suficiente para suportar moléculas simples como monóxido de carbono e
água, estas que podem ser detectadas por seus espectros de absorbção.
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Acima da camada de temperatura mínima localiza-se a cromosfera, camada
que possui cerca de 2 000 km de espessura e é dominada por espectros de
emissões e linhas de absorção. O nome desta camada provém do grego "chroma",
que significa "cor", porque a cromosfera é visível como um flash colorido no início e
fim de um eclipse total do Sol. A tempratura da cromosfera aumenta gradualmente
com a altitude, chegando a até 20 000 K no topo. No topo da cromosfera, hélio
torna-se parcialmente ionizado.
Acima da cromosfera localiza-se a zona de transição solar, uma camada fina
com cerca de 200 km de espessura. Nela, a temperatura aumenta rapidamente de
20 000 K para níveis próximos a 1 000 000 K. O aumento rápido da temperatura é
facilitado pela ionização completa do hélio na região de transição, que diminui
significantemente o resfriamento radiativo do plasma. A região de transição não
ocorre em uma altitude bem definida. Ao invés disso, forma um tipo de halo em torno
de características da cromosfera, tais como espículas e filamentos solares,
possuindo uma moção constante e caótica. A região de transição não é facilmente
visível da superfície da Terra, mas é facilmente observável do espaço por
instrumentos sensíveis ao extremo ultravioleta do espectro eletromagnético.
A coroa solar é a atmosfera estendida externa do Sol, que é muito maior em
volume do que o Sol propriamente dito. A coroa expande continuamente no espaço,
formando o vento solar, que preenche todo o interior do Sistema Solar. A base da
coroa, que localiza-se muito próxima da superfície solar, possui uma densidade de
partículas muito baixa, cerca de 1015–1016 m−3 na base, diminundo com a altitude. A
temperatura média da coroa e do vento solar varia entre um milhão e dois milhões
de kelvins. A temperatura nas regiões mais quentes alcança 8 a 20 milhões de
Kelvins. Atualmente, não existe uma teoria que explique por completo a causa das
altas temperaturas da coroa, sendo este um dos maiores problemas da física solar.
Porém, sabe-se que parte do calor provém de reconexão magnética.
A heliosfera, que é a cavidade em torno do Sol preenchida com o plasma do
vento solar, estende-se de 20 raios solares (0,1 UA), até o limite do Sistema Solar.
Seu limite interior é definido como a camada onde o vento solar torna-se
"superalfvénico" — isto é, onde a velocidade do vento solar torna-se maior que a
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velocidade das ondas de Alfvén. Turbulência e forças dinâmicas fora deste limite
não podem afetar o formato da coroa solar, uma vez que informação pode viajar
apenas na velocidade das ondas de Alfvén. O vento solar continuamente sopra em
direção ao exterior do Sistema Solar dentro da heliosfera, carregando material
através do Sistema Solar, até encontrar a
heliopausa, a mais de 50 UA do Sol. A moção do vento solar faz com que o campo
magnético solar adquira um formato de espiral. Em dezembro de 2004, a sonda
espacial Voyager 1 passou por uma região de choque, que cientistas acreditam ser
parte da heliopausa. Ambas as sondas Voyagers registraram um aumento no
número de partículas energéticas à medida que elas se aproximaram do limite.
2.8 Neutrinos
O neutrino é uma das partículas elementares da matéria/energia (neste caso
há que se ter cuidado em dissociar a matéria da energia). Tem o mesmo momento
angular intrínseco, spin ou giro da mesma forma que os prótons, elétrons e nêutrons,
e diferente dos fótons que têm o dobro do giro ou spin.
Pertence à família dos léptons, sua massa é muito pequena (antigamente se
pensava que podia ser nula). O spin do neutrino é 1/2, sua carga elétrica pode ser
considerada nula. Esta partícula é formada em diversos processos de desintegração
beta, e na desintegração dos mésons K. Pode-se dizer (por enquanto) que existem
três tipos de neutrino. Estão intimamente associados ao elétron, ao tau e ao múon.
Neutrino do elétron = Neutrino eletrônico é associado ao elétron, de número
eletrônico +1; neutrino do elétron, seu símbolo é: νe
Neutrino do múon = Neutrino muônico associado ao múon-menos, e de
número muônico +1, seu símbolo é νμ
Neutrino do tau = Neutrino tauônico, associado ao tau, e de número tauônico
+1, seu símbolo é ντ.
16
2.8.1 Antineutrino
Além dos neutrinos existem os antineutrinos, estes são antipartículas de
neutrino. Há três tipos de antineutrinos, um associado ao elétron, um ao múon e um
ao tau.
2.8.2 Interações
Os neutrinos sofrem, apenas, interações fracas e gravíticas. Experiências
executadas em laboratórios de partículas indicam que se transformam de um tipo
em outro durante seu deslocamento. A isto se chama oscilações de neutrinos.
Pontecorvo e outros especularam que os neutrinos poderiam ter tais oscilações, pois
a quantidade de neutrinos medida que chegavam à terra vindos do Sol eram
menores que o predito pela teoria, mas estas oscilações não eram preditas no
Modelo Padrão que descreve as interações das partículas elementares. Este foi a
primeira evidência de um fenômeno não descrito pela teoria, e por isto Koshiba e
Davis ganharam um Prêmio Nobel em 2002.
A primeira observação direta deste fenómeno foi feita pelo experimento
"Opera" (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) usando os dados do
CERN através de feixes de neutrinos do tipo múon enviados do CERN ao Laboratori
Nazionali del Gran Sasso nos quais foram encontrados neutrinos tau (antes disso,
apenas o desaparecimento dos neutrinos múon foi observado em laboratório).
2.8.3 Astrofísica e Astronomia
Em astrofísica, sabe-se que a detecção de neutrinos é importante para se
levantar os meios de observação direta das reações termonucleares no interior do
Sol. Estes corpúsculos são testemunhas diretas da evolução de nossa estrela. A
densidade de energia em forma de neutrinos na radiação cósmica poderá fornecer
muitas respostas acerca de nosso universo. A principal é sobre a idade do universo
e a quantidade de matéria/energia negra presente no espaço, com estes dados,
pode-se determinar futuramente se o modelo universal é aberto, fechado ou plano. A
forma como ocorreu o Big-Bang, a forma do tecido universal e suas distorções, entre
outras descobertas que ainda virão.
17
Neutrino é uma partícula sub-atómica dificilmente detectada porque sua
interação com a matéria é muito fraca, sua carga é neutra e sua massa
extremamente pequena. A sua formação se dá em diversos processos de
desintegração em que sofre transição para um estado de energia mais baixa, como
quando o hidrogênio é convertido em hélio no interior do Sol. Neste momento são
gerados todos os comprimentos de ondas.A maioria dos neutrinos que atravessam a
Terra são provenientes do Sol, e mais de 50 trilhões deles passam através do seu
corpo a cada segundo.Por muitos anos o número de neutrinos elétron solares
detectado na Terra era um terço a metade do número predito no modelo solar
padrão. Esta anomalia foi chamada de problema dos neutrinos solares. Teorias que
foram propostas para resolver o problema tentaram ou reduzir a temperatura do
interior solar para explicar os números menores, ou argumentaram que neutrinos
elétron podem oscilar — mudar de sabor — durante a jornada do núcleo solar para a
Terra, para os neutrinos tau e múon, ambos indectetáveis com a tecnologia da
época. Vários observatórios de neutrinos foram construídos na década de 1980 para
medir o fluxo de neutrinos solares o mais precisamente possível, tais como o
Observatório de Neutrinos de Sudbury e Kamiokande. Data destes observatórios
eventualmente levou à descoberta que neutrinos possuem uma pequena massa, e
que oscilam, mudando de sabor. Além disso, em 2001, o Observatório de Neutrinos
de Sudbury conseguiu detectar diretamente todos os três tipos de neutrino, e
descobriu que a emissão solar de neutrinos é aproximadamente a mesma predita no
Modelo Solar Padrão, embora dependendo da energia dos neutrinos, neutrinos
elétron podem chegar a compor apenas um terço do número total. Esta proporção é
similar ao predito pelo efeito Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein, que descreve a
oscilação de neutrinos em matéria. Como consequência, o problema do neutrino
solar é considerado resolvido.
Durante mais de tres decadas ,experimentos com neutrinos solares tem se
mantido em operação em busca doq ue seria um dos maiores desafios da fisica de
altas tecnologias na atualidade : investigar a massa dos neutrinos.
Os experimentos que atualemnte estão em operação se dividem em
experimentos radioquimicos (Homes-take,GALLEX,SAGE) e experimentos de tempo
real (Superkamiokande).Três dos quatro detectores de de neutrinos solares
18
(Homestake,GALLEX e SAGE) integram seus dados em periodos da ordens de
meses e não fornecem informação detalhada sobre o que aconteceu durante esses
periodos .Os novo detectores de tempo real, permitirão medir em tempo real o fluxo
dos neutrinos solares nos provendo de valiosas informações sobre as caracteristicas
dos neutrinos no interior do Sol.
Existem fortes argumentos que fazem supor que os neutrinos solares são
produzidos a partir da cadeia proton-proton .Os neutrinos produzidos a partir da
cadeia de protons possuem energia até 15MeV. A série de reações nucleares
(tabela1.1), postulados pelo Modelo Solar Padrão como mecanismo de produção de
energia primaria do Sol, inclui um numero de interações fracas (captura de eletrons
e caimento de beta) que geram os neutrinos. Esta série constitui a base para Modelo
Solar Padrão , o qual descreve quantitativamente todos os aspectos fisicos do Sol :
raio,luminosidade, temperatura, distribuição de densidade etc. A Tabela 2 mostra os
processos de reações e a liberação de energia.
Tabela 2: Relação das reações em cadeia.
As reações de produção de energia solar convertem hidrogenio em hélio na
parte central do Sol.A cadeia proton-proton produz neutrinos de energia muito baixa
e e responsavel popr 86% dos neutrinos produzidos no Sol.
Os neutrinos pep ,embora mais energeticos ,representam menos de 1% do
total de neutrinos solares .
Outra cadeia , chama hep , produz neutrinos solares que atingem maior
energia,mas seu fluxo e baixo é bastante inferior aqueles provenientes de outras 19
reações , e contribui apenas 10 (-7) do fluxo total de neutrinos solares.Apesar de sua
baixa interação , os neutrinos solares podem ser detectados na Terra medante
grandes detectores.Utilizam-se dois processos para observar io fluxo de neutrinos :
a absorção de neutrino –eletron. Os experimentos de absorção usam a reação:
Onde Z e a carga do nucleo e A e o numero da massa.Observe porem que
somente neutrinos do eletron podem ser detectados desta maneira.O experimento
de Homes Take esta baseado na reação deste tipo :
Homestake usa um grande tanque que contém aproximadamente 615
toneladas de percloroetileno ,C(2) CL(4) com material detector .Os neutrinos são
capturados pelo isótopo alvo (37Cl), produzindo um isotopo radioativo Ar (37).
Neutrinos do eletron com energia suficientemente alta 0,8 MeV e que chegam
principamente das reações envolvendo o (7)Be (8)B,podem iniciar esta reação e ser
portanto , detectados em Homestake (Figura 4).
Figura 4: Observação de um neutrino batendo em um próton em uma câmara de bolhas. A colisão ocorreu no ponto onde emanam três faixas da direita da fotografia.
20
3. APLICAÇÃO NA CIÊNCIA E TECNOLOGIA
O ser humano tem utilizado energia produzia pelo Sol tem se valendo de
novas tecnologias e beneficios entre eles
3.1 Benefícios Económicos
• Depois Que o investimento inicial foi recuperado, a energia do sol é praticamente
GRATUITA.
• A recuperação / período de recuperação de investimento deste investimento pode
ser muito curto dependendo de quanta electricidade a sua casa usa.
• Estímulos financeiros são a forma disponível o governo que reduzirá o seu preço.
• Se o seu sistema produzir mais energia do que você usam, a sua companhia de
serviço pode comprá-lo de você, acumulando um crédito na sua conta!
• Ele o salvará dinheiro na sua conta de eletricidade se você tiver um em absoluto.
• Energia Solar não necessita nenhum combustível.
• Não é afetado pela provisão e a exigência do combustível e por isso não é
submetido ao preço alguma-vez que aumenta de gasolina.
• As economias são imediatos e por muitos anos vir.
• O uso da energia solar indiretamente reduz preços de saúde.
3.2 Benefícios Ambientais
• Energia Solar é limpa, renovável (diferentemente de gás, óleo e carvão) e
sustentável, ajudando a proteger o nosso ambiente.
• Ele não polui o nosso ar lançando bióxido de carbono, o óxido de nitrogênio, o
bióxido de cor de enxofre ou o mercúrio na atmosfera como muitas formas
tradicionais de gerações elétrica fazem.
21
• Energia, Por Isso, Solar não contribui para aquecimento global, chuva ácida ou
mistura de neblina e fumaça.
• Ele ativamente contribui para a redução de emissões de gás de casa verdes
perigosas.
• É gerado onde é necessário.
• Por não usando nenhuma Energia de combustível, Solar não contribui para o preço
e problemas da recuperação e o transporte do combustível ou o armazenamento de
resíduos radioativo.
3.3 Benefícios de Autonomia
• Energia Solar pode ser utilizada para compensar o consumo de energia fornecido
por utilidade. Ele só não reduz a sua conta de eletricidade, mas também continuará
fornecendo o seu negócio / de casa com a eletricidade no caso de uma perda por
vazamento de poder.
• Um sistema de Energia Solar pode funcionar inteiramente independente, não
necessitando uma conexão a um poder ou grade de gás em absoluto. Os sistemas,
por isso, podem ser instalados em posições remotas (como cabanas de log de
férias), fazendo-o mais prático e rentável do que a provisão da eletricidade de
serviço a um novo sítio.
• O uso da Energia Solar reduz a nossa dependência de fontes estrangeiras e/ou
centralizadas da energia, sob o efeito de catástrofes naturais ou eventos
internacionais e assim contribuições para o futuro sustentável.
• Energia Solar apóia o emprego local e a criação de prosperidade, fornecendo de
combustível economias locais.
3.4 Benefícios de Manutenção
• Sistema de Energia Solares é praticamente inesgotável e a manutenção tem uma
sobrevida que durarão décadas.
22
• Uma Vez instalado, não há nenhum preço que ocorre.
• Eles funcionam silenciosamente, não têm nenhuma parte de movimento, não lance
cheiros ofensivos e não necessite que você acrescente qualquer combustível.
• Mais painéis solares pode ser facilmente acrescentado no futuro quando as
necessidades da sua família crescem. A Figura 5 mostra a tecnologia utilizada em
carros movidos a energia solar.
Figura 5: Carro movido a energia solar.
4. IMPACTOS PRODUZIDOS
O sol bombardeia a Terra com rajadas de partículas - o chamado vento solar -
mesmo quando sua atividade parece estar em baixa, afirmaram cientistas do Centro
Nacional de Pesquisa Atmosférica (NCAR, na sigla em inglês) e da Universidade de
Michigan, nos Estados Unidos.
Segundo os cientistas, a conclusão vai de encontro à noção de que a
atividade solar pode ser medida apenas pelas manchas em sua superfície - nos
ciclos de aproximadamente 11 anos, os períodos em que a atividade solar parece
mais "quieta" coincidem com a fase em que há menos manchas na superfície.
Até agora, essas manchas eram usadas para medir as mudanças de impacto
do sol sobre a Terra durante esses ciclos de 11 anos. Nas fases de maior atividade,
o número de manchas aumenta. Neste período, o sol lança intensas chamas
diariamente e tempestades geomagnéticas atingem a Terra freqüentemente,
derrubando satélites e interrompendo redes de comunicações. "O sol continua a nos
surpreender", disse a líder da pesquisa Sarah Gibson, do Observatório de Alta
23
Altitude do NCAR. "O vento solar pode atingir a Terra como uma mangueira de fogo,
mesmo quando não há praticamente nenhuma mancha em sua superfície."
O estudo, financiado pela Nasa e pela Fundação Nacional da Ciência, está
sendo publicado nesta sexta-feira no Journal of Geophysical Research.
4.1 Manchas solares
Há séculos os cientistas se baseiam nas manchas solares - áreas de campos
magnéticos concentrados que aparecem como manchas escuras na superfície solar
- para determinar o ciclo de aproximadamente 11 anos.
Desta vez, Gibson e sua equipe se concentraram em outro processo pelo qual
o sol libera energia, analisando rajadas de vento solar de alta velocidade, que
carregam turbulentos campos magnéticos para fora do sistema solar.
Quando essas rajadas chegam perto da Terra, elas intensificam a energia no
cinturão de radiação em torno do planeta. Isso aumenta a pressão no topo da
atmosfera e pode afetar satélites de meteorologia, navegação e comunicação, em
órbita nessa região, além de ameaçar os astronautas da Estação Espacial
Internacional.
Os cientistas analisaram informações coletadas por instrumentos espaciais e
baseados na Terra durante dois projetos, um em 1996 e outro em 2008. O ciclo solar
estava em sua fase de atividade mínima durante os dois períodos.
No passado, cientistas acreditavam que essas rajadas de vento praticamente
desapareciam nos períodos de quietude do sol, mas quando a equipe comparou o
efeito do vento solar de agora com o de 1996, último período de calmaria do astro,
concluiu que a Terra continuou sendo intensamente afetada no ano passado.
Apesar de o sol apresentar menos manchas em sua superfície do que em
qualquer período de baixa dos últimos 75 anos, o efeito do astro sobre o cinturão de
radiação em torno da Terra - medido pelos fluxos de elétrons - foi mais do que três
vezes maior no ano passado do que em 1996.
24
Os cientistas também concluíram que, apesar de o Sol apresentar ainda
menos manchas atualmente do que em seu período de calmaria de 1996, os ventos
solares eram mais fracos 13 anos atrás.
4.2 Impacto
No momento de pico, o impacto acumulado das rajadas de vento durante um
ano pode injetar tanta energia na Terra como as erupções maciças da superfície
solar durante um ano no período de alta atividade do sol, afirma a co-autora do
estudo Janet Kozyra, da Universidade de Michigan.
Segundo Gibson, as observações deste ano mostram que os ventos parecem
finalmente ter diminuído, quase dois anos depois de as manchas terem chegado ao
mínimo deste último ciclo.
Os cientistas, no entanto, afirmam que são necessários mais estudos para
entender os impactos dessas rajadas de vento sobre o planeta. Para Gibson, o fato
de que o sol continua afetando intensamente as atividades magnéticas na Terra
nestes períodos de calma pode ter implicações para satélites e outros sistemas
tecnológicos. A Figura 6 mostra o funcionamento dos ventos solares e seu impacto
sobre a atmosfera terrestre.
Figura 6: VENTOS SOLARES E IMPACTO SOBRE ATERRA
25
4.3 Impactos dos neutrinos sobre a Terra
Capazes de atravessar a terra como se nada houvesse em seu caminho, os
neutrinos gerados pela fornalha solar revelam detalhes de sua natureza íntima.
Se o Sol, por algum motivo, parasse de produzir energia, as forças que lhe
dão sustentação interna deixariam de existir. Em conseqüência disso, a imensa
esfera solar desmoronaria sobre si mesma e explodiria, destruindo a Terra e todos
os outros planetas. Por incrível que pareça, porém, durante muitos anos a luz e o
calor que o Sol armazena assegurariam sua integridade e nenhum vestígio da
catástrofe em andamento transpareceria em sua superfície. Ironicamente, o único
sinal de alerta seriam partículas subatômicas, invisíveis e dificílimas de detectar,
denominadas neutrinos. Foi, portanto, com grande surpresa que, depois de dar caça
aos neutrinos durante duas décadas, os cientistas descobriram que essas furtivas
entidades não estavam jorrando do Sol na devida proporção.
Esse fato é tão intrigante, que pelo menos durante algum tempo, chegou-se a
imaginar, com seriedade, se o coração do Sol não estaria danificado. “Foi uma
tentativa desesperada de eliminar o mistério”, relata o físico americano Murray Gell-
Mann, um dos gênios que elucidaram a mecânica das partículas subatômicas, nos
últimos trinta anos. Ele esclarece que essa proposta nunca teve muitos adeptos mas
expõe com clareza as estranhas proezas do neutrino, visto como uma espécie de
fantasma entre as partículas elementares.
O motivo é a facilidade com que ela atravessa os mais sólidos e espessos
obstáculos — por exemplo, quando escapa do centro do Sol, onde está encerrado
por 650 000 quilômetros de gases altamente comprimidos. Nessa fornalha, fonte de
toda a energia solar, a temperatura eleva-se a 15 milhões de graus, e um volume de
gases com o tamanho de um balde chega a pesar 1 tonelada, quinze vezes mais
que um balde de chumbo na Terra. Em vista disso, quando uma porção de energia
toma a forma de um raio de luz, por exemplo, esse imediatamente colide com uma
infinidade de átomos, em frenética agitação. E acaba prisioneiro de um violentíssimo
bilhar atômico do qual demora 1 milhão de anos para fugir e chegar ao espaço.
Totalmente diferente é a situação dos neutrinos: como se nada houvesse no seu
26
caminho, trespassam o Sol com a velocidade da luz e em minutos atravessam
também a Terra e toda a sua população. De acordo com a teoria, trata-se de um
verdadeiro dilúvio: a cada segundo, nada menos que 600 bilhões deles atravessam
o corpo de uma pessoa. Mas, naturalmente, ninguém sente o menor impacto, já que,
para tais partículas, o corpo humano é tão rarefeito quanto o espaço sideral. Essa
profunda falta de sensibilidade impressionou os próprios cientistas desde que,
literalmente, tropeçaram no neutrino, há sessenta anos. O ponto de partida foi um
inesperado sumiço de energia nos átomos de rádio, cujo núcleo periodicamente se
fragmentava e emitia elétrons muito rápidos — esse fenômeno, desde então, passou
a chamar-se radioatividade.
Como a energia final desses fragmentos era menor que a energia inicial
contida no rádio, deduziu-se que, além do elétron, havia mais uma partícula, até
então desconhecida. Ela transportaria a energia que faltava. Suas características
desafiavam a imaginação, pois parecia ser mais leve que o elétron, a mais leve das
partículas, e também não possuía carga elétrica (a palavra neutrino foi usada para
indicar uma partícula pequena e eletricamente neutra). Apesar disso, em 1930, o
físico austríaco Wolfgang Pauli (1900-1958) assumiu sua paternidade.
Bem-humorado, ele justificou sua decisão numa carta aos grandes
especialistas da época, então sediados na Universidade de Zurique, na Suíça,
chamando-os de "senhoras e senhores radioativos". Reconheceu seu ousado gesto,
mas afirmou que era a melhor saída diante do que se observava na desintegração
do rádio. Mas a existência do neutrino só foi comprovada em 1954, depois da
construção das usinas nucleares, que são copiosas fontes de radiação. Mesmo
assim, não foi possível medir a sua massa e, nos anos seguintes, fortaleceu-se a
hipótese de que ela era rigorosamente zero.
Foi esse fato que acabou transformando o neutrino num personagem popular,
mesmo fora da universidade. Prova disso é o divertido poema que o romancista
americano John Updike decidiu dedicar-lhe. Intitulado "Cosmic Gall" (Indiscrição
cósmica), o poema ironiza a capacidade do neutrino de atravessar todas as coisas,
inclusive a intimidade de um quarto de dormir. No fim, considera tudo isso uma
grande "falta de educação". Mas, não por acaso, Updike escreveu esses versos nos
27
anos 60, período em que a importância do neutrino começou a crescer, chamando a
atenção para suas folclóricas propriedades materiais. O grande físico brasileiro
Mário Schenberg, atualmente aposentado pela Universidade de São Paulo,
contribuiu para isso. Ele foi um dos primeiros a tomar consciência, por exemplo, do
papel decisivo dessa partícula durante a explosão e morte das estrelas: ela é nada
mais, nada menos que o gatilho responsável por essa explosão.
O problema é que, nos instantes finais de sua vida, as estrelas oscilam
fortemente. Quando o seu combustível nuclear se esgota, tendem a desmoronar,
porque é o fluxo de energia de dentro para fora que mantém as estrelas inteiras,
como se fossem um balão inflado. O desmoronamento, no entanto, comprime as
regiões internas e, assim, acelera a queima dos restos de combustível, aumenta a
produção de energia e volta a inflar a estrela. Até a década de 40, não se conhecia
nenhum meio capaz de tirar o astro agonizante desse vai-e-vem, mas Schenberg
sugeriu que o neutrino poderia decidir a parada. Produzido em proporções
anormalmente altas, numa das contrações finais, ele podia drenar energia para fora
da estrela, já que quase não interage com a matéria. O resultado é que as camadas
externas desabam num átimo e produzem uma explosão capaz de estilhaçar
definitivamente a estrela.
O brasileiro recorda que, por analogia com o antigo Cassino da Urca, no Rio
de Janeiro, esse mecanismo foi chamado de "Processo Urca". Ele diz que os
neutrinos roubavam energia na mesma velocidade com que o dinheiro deixava o
bolso dos jogadores no cassino. Esse processo foi espetacularmente comprovado,
em 1987, durante a mais próxima explosão estelar já registrada pelos astrônomos,
denominada Supernova 197 A. Um pouco antes da detonação, de fato, diversos
detectores na Terra assinalaram uma forte vaga de neutrinos, os primeiros até então
captados do espaço exterior. Foi uma dupla vitória, pois o registro também
confirmou a eficiência dos detectores. O mais antigo deles, construído pelo físico
americano Raymond Davis, em 1968, para tentar medir as emissões solares,
emprega 600 toneladas de um detergente de tinturaria, o percloretileno. O motivo é
que os átomos de cloro desse produto têm uma chance de reagir com os neutrinos e
denunciá-los.
28
A imensa maioria passa despercebida, mas, como a quantidade é muito
grande, pelo menos alguns são registrados. Desde o início, Davis sabia que o
número de reações seria muito baixo— apenas três a cada dois dias. Isso é tão
pouco, que a experiência poderia ser deturpada por diversos outros fenômenos
produtores de neutrinos, como a radioatividade das centrais nucleares e os raios
cósmicos (partículas pesadas vindas do espaço). Esse fato obrigou o físico a
enterrar o seu tanque sob 2 000 metros de rochas, no fundo de uma mina
abandonada, no estado de Dakota do Sul, Estados Unidos. A massa de rochas,
raciocinou ele, serviria de filtro contra influências indesejáveis.
O esquema deu certo, mas foram necessários vinte anos para aprimorar o
instrumento. O procedimento, em si, era bem simples, pois, de acordo com a teoria,
o neutrino deveria colidir com os átomos de cloro e transformá-los em átomos de
argônio. Ao cabo de algum tempo, esses últimos eram extraídos do tanque por
meios químicos e contados tinha-se, assim, o número de neutrinos detectados. Na
prática, porém, não era brincadeira vasculhar 600 toneladas de percloretileno.
Mesmo ao cabo de dois meses, a uma taxa teórica de três neutrinos a cada dois
dias, esse formidável volume esconderia apenas noventa átomos de argônio.
Depois de afastadas todas as dificuldades, surgiu a primeira evidência de que
a Terra não recebia tantos neutrinos solares quanto deveria. A contagem do detector
de Davis limita-se sistematicamente a apenas um neutrino a cada dois dias e desde
1987 essa medida recebeu o aval de um detector mais preciso, o Kamiokande II,
construído pelos japoneses. Finalmente, há alguns meses, um sofisticado aparelho
de nome Sage, montado na província de Baksan, na União Soviética, parece ter
posto fim a todas as dúvidas. De qualquer forma, o número dessas complicadas
"antenas" líquidas vai ampliar-se: uma delas, a Gallex, está em fase de conclusão,
na Itália, e outra, a ser instalada no Canadá, encontra-se em fase de projeto.
No Brasil, existe a idéia de aproveitar, com esse fim, antigos túneis da mina
de ouro de Morro Velho, em Minas Gerais. "Os primeiros estudos já foram feitos e
estamos aguardando a liberação de verba para prosseguir no trabalho", diz o físico
José Augusto Chinellatto, da Universidade de Campinas, SP. Desde os primeiros
resultados de Davis, entretanto, as idéias sobre o dilema modificaram-se bastante, e
29
ninguém mais duvida que as emissões do Sol estão em ordem. Os neutrinos é que
parecem ser ainda mais escorregadios do que se pensava. Eles existem em três
variedades diferentes e podem transformar-se uma na outra, e assim escapar dos
detectores. Esses, até agora, são sensíveis apenas à variedade observada por
Pauli, que sempre aparece nas desintegrações associada com o elétron.
Mas também existem neutrinos associados a mais duas partículas parecidas
com o elétron, o múon e o teu. Quando os neutrinos do tipo elétron deixam o Sol,
interagem fracamente com a matéria e, em decorrência disso, dois terços deles se
transformam em neutrinos do tipo múon e do tipo teu. Assim se explica por que
apenas um terço do fluxo original produzido pelo Sol deixa marcas nos detectores
terrestres. Mas a transformação só é possível, dizem os físicos, se as partículas,
tiverem massa, que, segundo os cálculos já feitos, deve ser 25.000 vezes menor que
a do elétron. Não é muita coisa: para alcançar um milésimo de grama, o número de
partículas que caem sobre uma pessoa a cada segundo — 600 bilhões — teria que
ser 40 bilhões de vezes maior.
Mesmo assim, as conseqüências desse fato podem ser muito relevantes para
a Física moderna, boa parte da qual se baseia na suposição de que a massa do
neutrino é zero. O próprio destino do mundo está em jogo, pois o número de
neutrinos é tão grande, que, por mais leve que seja, pode aumentar
substancialmente a massa do Universo. Hoje se discute se o Cosmo vai se expandir
eternamente, ou se voltará a se contrair até se tornar um ponto de altíssima
densidade, tal como era no início dos tempos. A escolha de um ou outro caminho
depende da sua massa total. Não se sabe, ainda, se a massa do neutrino pode ditar
os rumos do Universo. Mas, como se vê, mesmo um fantasma pode decidir
questões bem concretas.
5. EFEITO DO TRABALHO NA FORMAÇÃO
O estudo a respeito da Fisica do Sol trouxe um impacto significativo para
mim.Pois passei a compreender melhor o mundo que nos cerca fora do planeta e
toda a física envolvida na transmissão de luz, temperatura, tempo entre tantos
benefícios que este astro nos proporciona.
30
Também compreender melhor a respeito da sub partícula o neutrino e as
experiências realizadas por meio de cientista e poderosos equipamentos também
leva a refletir a importância da física com suas leis que a regem pois embora o
homem nunca teve (e isso vai demorar de forma significativa) viajar até o Sol a uma
distancia segura e ou enviar equipamentos sofisticados para estudo em si deste
astro , já terá obtido mesmo aqui da Terra respostas a varias perguntas, quer dizer
que estará melhor preparado para essa empreitada.
Conhecer mais a respeito da física com matéria essencial de estudo da
engenharia abre muitos novos horizontes a fim de projetar , construir equipamentos,
maquinas com o objetivo de ampliar o conhecimento da humanidade pois e dentro
desta abertura de conhecimento que conseguimos ter até hoje mesmo carros
movidos a energia solar, casas que também são equipadas com painéis solares
sendo uma forma de energia alternativa muito eficaz e não poluente.
Por outro lado o presente trabalho também me fez refletir no impacto causado
pelos seres humanos na Terra com conseqüências catastróficas especialmente no
enfraquecimento da camada de ozônio. Caso não sejam tomadas medidas eficazes
certamente isso poderá causar danos irreversíveis. Compreender a respeito da física
do Sol também se torna fundamental para minha formação que pretendo atingir de
engenharia na elaboração de projetos, pois nem sempre temos todas as
informações em mãos para projetar, mas a interpretação eficaz da física e sendo
observador irá facilitar elaborar projetos mais eficazes e funcionais.
Na minha formação este conhecimento também traz responsabilidades. O
conhecimento sobre as alterações físicas do Sol a importância de preparar de forma
consciente equipamentos, maquinas que respeitem a natureza.
O presente trabalho também ajudou a ter (e obter) mais conhecimentos sobre
os neutrinos também conhecidos como “partículas fantasmas”, pois a identificação
destes sabendo que eles existem e toda a discussão sobre se terem massa ou não,
terem carga elétrica sobre o possível desenvolvimento de uma nova física pois esta
matéria sempre analisou as partículas como tendo sido conhecidas como
massa,carga elétrica.Isso amplia horizontes de maior busca de compreensão desta
sub partícula. Certamente isso vai proporcionar nova busca de estudos sendo um
31
desafio para os físicos modernos e estudantes ampliarem a sua visão sobre esse
mundo subatômico em que vivemos.
Este estudo além de proporcionar conhecimento sobre o Sol também me leva
a estudar também sobre a influência que os outros corpos celestes podem causar
também a Terra. Sabemos que a lua desempenha também um controle sobre os
mares, e dentro do nosso planeta pesquisar sobre correntes marítimas e suas
interações.
O estudo da física proporciona conhecimento também na área de tecnologia
em busca de outra fonte de energia alem da hidroelétrica, da solar, eólica. Também
na energia atômica nuclear. Existem benefícios deste visto seu impacto e
investimento serem menores que em energia hidroelétrica.
Enfim, certamente estudar sobre a física do Sol trouxe-me e reflexões
importantes e um desejo de continuar a estudar sobre e a Física, esta matéria que
nos esclarece o que acontece ao nosso redor e ate mesmo fora dele como no caso
dos neutrinos solares tendo em mente o progresso da ciência e uso de
conhecimento em beneficio de todos.
6. CONCLUSÃO
Como visto neste estudo da física do Sol foi possível por meio da física
compreender melhor a respeito do funcionamento do Sol.Esclareceu a respeito da
estrutura deste astro de nossa galáxia que tanto influencia nossas vidas e nosso
futuro.
O continuo desejo do ser humano de encontrar respostas a perguntas
referente ao mundo que o cerca e melhorando e ou criando tecnologias em beneficio
da humanidade.
Os neutrinos são partículas subatômicas cuja massa e cargas elétricas estão
em discussão pelos cientistas. Com intuito de responder a estas perguntas estão
sendo elaborados novos projetos as fim de detectar a presença de neutrinos em
tempo real.
32
O trabalho esclareceu que também a aplicação do conhecimento cientifico a
respeito do Sol tem proporcionado a invenção de equipamentos, maquinas que
utilizam esta forma de energia e não agride a natureza melhorando a qualidade de
vida.Observa-se porém devido aos interesses (comerciais) de outros a intenção de
não permite a ampliação desta tecnologia.
Existe também a preocupação da comunidade cientifica sobre a quantidade
de neutrinos que tem atingido a Terra e a futura influência sobre a Terra, porem isto
também esta em estudo e observação.
Podemos concluir então que a procura de melhores conhecimentos e
compreensão do mundo que nos cerca sempre tem impulsionado o homem a
desenvolver tecnologias e aprimorar-las e como resultado positivo na
evolução.Porem existe a necessidade de continuar a responder as perguntas
claramente.
7.REFERÊNCIA BIBLIOGRAFIA
PAIS, A. Subtle is the Lord: The Science;Oxford University Press, New York,
1982.
S.L.Glashow, Nucl,Phys.22 (1961)579;
S.Weinberg Pys.Rev.Lett.19(1967) 1264;A.Salam,em Nobel Symposium,N°8
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