Como as abelhas voam ? Por que alguns corais pulsam ? O que é um raio esférico ? Essas perguntas agora foram respondidas (ou pelo menos respondidas em sua maioria). Você pode até pensar que todas as coisas cotidianas são agora bem compreendidas, com mistérios relegados ao raro, ao remoto e ao recôndito. No entanto, muitas coisas do dia a dia ainda guardam seus segredos.
10 Fita adesiva
Se você descascar certos tipos de fita adesiva ( incluindo fita adesiva) no vácuo, ela produzirá pequenas rajadas de raios X. Um grupo de cientistas da UCLA notou este facto maluco pela primeira vez em 2008, embora os cientistas soviéticos tivessem observado algo semelhante (produzindo electrões de alta energia em vez de raios X) na década de 1950. Parece que ninguém acreditou nas descobertas soviéticas. Como poderia o descascamento da fita gerar elétrons de alta energia? Desde 2008, muitos outros cientistas produziram raios X com fita adesiva, por isso parece ser um fenómeno real – mas como é que acontece?
Sabemos que descascar a fita causa o acúmulo de carga, assim como a carga estática aumenta se você acariciar um gato com cartão de crédito. É chamado de efeito triboelétrico . Quando a carga (e o campo elétrico associado) aumenta o suficiente, ocorre uma descarga repentina – uma explosão de elétrons salta e avança tão rápido que, quando os elétrons atingem alguma matéria, emitem raios X. O problema é entender como os elétrons avançam tão rápido. O artigo de 2008 concluiu: “Os limites de energias e larguras de flash que podem ser alcançados estão além das teorias atuais da tribologia”.
9 Prótons
Os objetos do dia a dia são feitos de átomos e cada átomo contém um ou mais prótons . O átomo mais simples – o hidrogênio – consiste em um próton e um elétron. Um próton pode ser modelado como uma pequena bola com raio constante. Usando dados de experimentos com hidrogênio, os cientistas estimaram o raio do próton. A sua melhor estimativa atual (o valor CODATA 2010) é de 0,8775 femtómetros, com uma incerteza de mais ou menos 0,0051 femtómetros. Um femtômetro (fm) equivale a um quatrilionésimo de metro.
Os cientistas queriam uma incerteza menor do que 0,0051, por isso Randolf Pohl e os seus colegas fizeram experiências com uma forma exótica de hidrogénio chamada hidrogénio muónico. É como o hidrogênio normal, exceto que o elétron é substituído por um múon , uma partícula semelhante a um elétron, mas com massa muito maior. Como esperado, Pohl et al reduziram a incerteza para 0,00067 fm e uma experiência posterior reduziu-a ainda mais. Mas houve uma surpresa – obtiveram um valor muito menor para o raio do próprio próton !
Aqui está uma analogia. Suponha que você tenha uma régua de medição barata e a use para medir o raio de uma bola de praia gigante de 1 metro, com uma incerteza de 0,1 metros. Então suponha que você tenha alguns paquímetros gigantes sofisticados e os use para obter uma medição de 0,5 metros, com uma incerteza de 0,01 metros. O que está acontecendo? A bola não deveria ter um raio diferente dependendo de como você a mede! No entanto, é exatamente isso que está acontecendo com as medições do raio do próton.
Talvez a incerteza declarada no valor do CODATA 2010 seja muito pequena? Talvez alguns outros valores usados nos cálculos estejam errados? Ou talvez algum novo fenômeno físico tenha sido descoberto? É um mistério.
8 Mulheres
Os homens têm um cromossomo X da mãe e um cromossomo Y do pai. As mulheres têm um cromossomo X da mãe e um cromossomo X (diferente) do pai (outras combinações de cromossomos X e Y podem ocorrer , mas XY e XX são as mais comuns). Cada célula do corpo de uma mulher possui cópias de ambos os cromossomos X. A partir de 1949, uma sequência de descobertas levou à constatação de que um desses cromossomos X está sempre inativo – a maior parte da informação genética desse cromossomo X é ignorada .
Suponha que temos uma célula de uma mulher onde o cromossomo X da mãe está inativo e o cromossomo X do pai está ativo. Vamos chamar isso de “célula-pai”. Vamos chamar a outra possibilidade de “célula-mãe”. Como uma célula decide se se tornará uma célula-mãe ou uma célula-pai? Os cientistas já pensaram que era completamente aleatório – a célula fazia o equivalente a um lançamento de moeda. Mas experimentos recentes com ratos mostraram que um órgão inteiro (um olho, por exemplo) pode ser composto principalmente de células-mãe ou de células-pai. Não é aleatório! É um mistério como a célula decide.
7 Magnetocepção Animal
Os pássaros fazem isso, abelhas fazem isso, até mesmo os tubarões que vagam pelos oceanos fazem isso – isto é, sentem os campos magnéticos. É conhecido como magnetocepção (ou magnetorecepção). Como eles fazem isso? Existem duas hipóteses principais.
A primeira (e mais antiga) hipótese é que alguns animais possuem pequenas barras magnéticas em algumas de suas células. A ideia é que essas barras magnéticas se alinhem com o campo magnético da Terra como as agulhas de uma bússola, e suas orientações sejam comunicadas ao cérebro. Não é uma ideia maluca: minúsculos ímãs em forma de barra foram encontrados em bicos de pombos, por exemplo. Infelizmente, as células do bico com barras magnéticas revelaram-se células do sistema imunológico, incapazes de se comunicar com o cérebro do pombo.
A segunda hipótese principal é que existe uma proteína no olho que, ao ser atingida pela luz azul, se divide em dois pedaços sensíveis aos campos magnéticos . Claro, é possível que alguns animais utilizem ambos os mecanismos. Também é possível que existam outros mecanismos. A ciência da magnetocepção animal ainda é jovem, por isso ainda há muita coisa desconhecida.
6 Rubor
O rubor é uma vermelhidão involuntária do rosto, geralmente devido a fortes emoções ou estresse. É bem sabido que a vermelhidão se deve ao dilatação dos vasos sanguíneos (vasodilatação), mas o que desencadeia a vasodilatação?
A primeira dica veio em 1982, quando Mellander et al descobriram que as veias faciais possuem beta-adrenoceptores além dos alfa-adrenoceptores usuais. Esses receptores podem ser desencadeados pela adrenalina e moléculas semelhantes associadas à resposta emocional. Talvez sejam os beta-adrenoceptores nas veias faciais que desencadeiam o rubor?
Na década de 1990, Peter Drummond, professor de psicologia na Universidade Murdoch, fez alguns experimentos descobrir . Alguns de seus sujeitos de teste receberam medicamentos para bloquear os receptores alfa-adrenérgicos e outros receberam medicamentos para bloquear os receptores beta-adrenérgicos. Ele então os fez realizar aritmética mental estressante, cantar ou fazer exercícios moderados (coisas que normalmente causam rubor) e mediu sua resposta. Como esperado, o bloqueio dos receptores alfa-adrenérgicos não afetou o rubor. O bloqueio dos receptores beta-adrenérgicos causou uma diminuição no rubor, mas não evitou totalmente o rubor. Deve haver algo mais que desencadeou o rubor (vasodilatação) – mas o quê? Permanece desconhecido.
5 Vidro
O vidro está em toda parte na vida moderna: telas de smartphones, garrafas de refrigerante, canecas de café, janelas de cozinha, entre outros. Certamente cientistas e engenheiros entendem o vidro. Mas, na realidade, o vidro ainda é profundamente misterioso .
O mistério está na forma como o vidro se forma. Você pode fazer vidro aquecendo uma substância formadora de vidro, como o dióxido de silício, até que fique líquido e depois deixando-o esfriar. Ao contrário, por exemplo, do sal, que passa de líquido a sólido cristalino a uma temperatura específica, o vidro fica cada vez mais viscoso à medida que é resfriado. Se a temperatura for baixa o suficiente, o vidro fica tão viscoso que se torna sólido, mesmo que suas moléculas não estejam bem organizadas. Em 2007, o físico americano James Langer escreveu : “Não sabemos que tipo de transformação ocorre quando um líquido se transforma em vidro ou mesmo se essa familiar mudança de estado é na verdade uma transição de fase termodinâmica como condensação ou solidificação, ou algo completamente diferente. .” A misteriosa “transição vítrea” ainda é um tema de pesquisa ativa .
4 Alergias ao amendoim
Nos Estados Unidos, o número de crianças com alergia ao amendoim aumentou dramaticamente nos últimos anos. Um estudo descobriu que a prevalência em crianças aumentou de 0,4 por cento em 1997 para 1,4 por cento em 2008. Resultados semelhantes foram encontrados no Reino Unido, Canadá e Austrália. Por que? Existem muitas teorias.
Provavelmente a ideia mais comum é a hipótese da higiene . Algumas crianças modernas crescem em ambientes muito limpos, onde não estão expostas às mesmas bactérias, fungos, pólen, vírus, etc. que as crianças de épocas anteriores. A hipótese é que, como resultado, o sistema imunológico deles se desenvolve de maneira diferente, respondendo de maneira diferente ao amendoim.
Outra possibilidade é que os amendoins sejam processados de forma diferente agora ( eles são torrados ), o que poderia torná-los mais alergênicos. Ou talvez as crianças modernas não estejam recebendo vitamina D suficiente ? Talvez o amendoim esteja sendo introduzido tarde demais ? Existem muitas possibilidades, mas não muitas respostas.
3 Veneno da Viúva Negra
As aranhas viúvas negras são encontradas em locais temperados em todo o mundo . Quando picam humanos, o veneno costuma causar dores terríveis em todo o corpo e flutuações na pressão arterial que podem durar dias. De acordo com The Red Hourglass , de Gordon Grice , “algumas [vítimas] tentaram se matar para parar a dor”. Como funciona o veneno? É aqui que as coisas ficam misteriosas:
“Uma dose do veneno contém apenas algumas moléculas da neurotoxina, que tem alto peso molecular – na verdade, as moléculas são grandes o suficiente para serem vistas em um microscópio comum. Como é que estas poucas moléculas conseguem afectar todo o corpo de um animal que pesa centenas ou mesmo milhares de quilos? Ninguém explicou o mecanismo específico.”
De alguma forma, a neurotoxina deve enganar o corpo para que ele ataque a si mesmo. Compreender como isso acontece pode fornecer informações sobre doenças autoimunes e outras condições em que o corpo ataca a si mesmo.
2 Gelo
Jogadores de hóquei e patinadores artísticos deslizam pelo gelo porque ele é muito escorregadio – mas por que é tão escorregadio? Os mesmos patins não deslizarão sobre asfalto, vidro ou chapa de aço.
A velha resposta era que o patim exerce pressão sobre o gelo. O aumento da pressão diminui o ponto de fusão do gelo, fazendo com que ele derreta e crie uma fina camada de água líquida, que é escorregadia. O problema com essa resposta é que a pressão não é grande o suficiente para explicar o escorregadio observado.
Duas outras respostas foram propostas. Uma é que o atrito derrete o gelo. A outra é que a fronteira gelo/ar sempre tem uma fina camada de água líquida. Há evidências experimentais para ambas as respostas, portanto pode ser uma combinação, mas a contribuição relativa de cada uma não é conhecida. Também pode haver outros mecanismos em ação. A escorregadia do gelo não é a única propriedade estranha da água – há muitas mais . Por exemplo, tem um ponto de fusão invulgarmente elevado.
1 O domínio da matéria
Quase tudo ao nosso redor é feito de matéria, não de antimatéria . Quando a antimatéria consegue ser produzida (no decaimento radioativo de certos átomos, por exemplo, ou em algumas tempestades ), ela geralmente colide com alguma matéria e desaparece rapidamente em uma explosão de raios gama de alta energia.
O problema é que o melhor modelo actual da física de partículas fundamentais, o Modelo Padrão, prevê que quantidades iguais de matéria e antimatéria deveriam ter sido produzidas pelo Big Bang. No entanto, parece haver mais matéria do que antimatéria. Por que?
Uma possibilidade é que o Modelo Padrão precise ser revisado para que a versão revisada preveja uma ligeira preferência pela produção de matéria em vez de antimatéria. Outra possibilidade é que o Modelo Padrão esteja bem, mas de alguma forma a antimatéria e a matéria se separaram , com espaço vazio entre elas. Mas que mecanismo os separaria? A gravidade os uniria, e não os separaria.
Este problema é conhecido como assimetria bariônica do universo . Continua a ser um dos grandes mistérios não resolvidos da física moderna.
