Os segredos fantásticos das linhas coloridas The amazing secrets of coloured lines Los apasionantes secretos de las líneas coloreada

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1 2 Os segredos fantásticos das linhas coloridas The amazing secrets of coloured lines Los apasionantes secretos de las líneas coloreada Espectrometria Spectrometry Espectrometría ÂPrima  um botão para escolher um gás. Olhe através da rede no centro, para ver a singular assinatura de luz que cada gás produz. SSA luz produzida por uma lâmpada de descarga de gás é constituída por comprimentos de onda que são específicos desse gás. A rede de difracção faz com que cada comprimento de onda surja como uma linha colorida. Estas linhas compõem o espectro, ou distribuição de cores, da luz emitida pelo gás incandescente. Ao estudo deste espectro dá-se o nome de espectrometria. ÂCada gás produz um espectro diferente, com um padrão de linhas típico para cada substância em particular. O espectro funciona como uma impressão digital que pode ser usada para identificar a substância. Os espectros permitem aos astrónomos identificar a matéria das estrelas através da análise das suas luzes. A compreensão da relação entre a luz e a matéria marcou o início da cosmologia moderna e da física quântica. za espectrometria também é usada no estudo de muitas substâncias comuns. Além disso, permite analisar comprimentos de onda de luz ultravioleta e infravermelha que são invisíveis à vista desarmada. Por exemplo, a composição molecular secreta de um perfume caro pode ser determinada com a utilização de um espectroscópio de infravermelhos.  ÂPush a button to choose a gas. Look through the grating in the middle to see the unique light signature that each gas produces. SSThe light produced by a gas-discharge lamp is made up of wavelengths that are specific to that gas. The diffraction grating makes each wavelength appear as a coloured line. These lines make up the spectrum, or colour distribution, of the light emitted by the glowing gas. The study of spectra is called spectrometry. ÂEach gas yields a different spectrum, with a pattern of lines typical of that particular substance. The spectrum serves as a kind of fingerprint which can be used to identify the substance. Spectra allow astronomers to identify the matter of stars by analyzing their light. Understanding the relationship between light and matter was the start of both modern cosmology and quantum physics. zspectrometry is also used in studying many ordinary substances. In addition, it allows for examining ultraviolet and infrared wavelengths that are invisible to the eye. For example, the secret molecular composition of an expensive perfume can be determined by using an infrared spectroscope. ÂPulse  un botón para seleccionar un gas. Mire a través de la rejilla central para ver la firma de luz única que produce cada uno de los gases. SSLa luz producida por las lámparas de descarga de gas está formada por longitudes de onda específicas de dicho gas. La rejilla de difracción hace que cada longitud de onda se muestre como una línea coloreada. Estas líneas forman el espectro (o distribución de color) de la luz emitida por el gas brillante. El estudio de los espectros se llama espectrometría. ÂCada gas tiene un espectro distinto con un patrón de líneas típico de dicha sustancia en concreto. El espectro es como una huella dactilar que se puede utilizar para identificar cada sustancia. Los espectros permiten que los astrónomos puedan identificar la materia de las estrellas mediante el análisis de la luz que emiten. Comprender la relación entre la luz y la materia fue el inicio de la cosmología moderna y la física cuántica. zla espectrometría también se utiliza para estudiar distintas sustancias ordinarias. Además, permite examinar las longitudes de onda ultravioletas e infrarrojas invisibles para el ojo humano. Por ejemplo, se puede calcular la composición molecular secreta de un perfume caro mediante un espectroscopio. BTV_PT_EN_ES.indd

2 3 Como podemos medir a distância a que se encontra uma estrela? How can we measure how far away a star is? Cómo se puede medir la distancia a la que se encuentra una estrella? Distância medida por paralaxe Distance through parallax Distancia a través del paralaje ÂToque  no ecrã para iniciar e prepare-se para medir a distância de uma estrela. SSParalaxe significa uma mudança aparente na posição de uma estrela próxima da Terra, em relação às estrelas distantes, quando a posição destas é medida num intervalo de seis meses em lados opostos da órbita da Terra. A paralaxe é o ângulo no topo de um triângulo em que um dos lados é o raio da órbita da Terra e outro é a distância do Sol à estrela (ver figura ao lado). O triângulo pode então ser usado para calcular a distância à estrela. ÂAs estrelas estão tão distantes da Terra que, durante muito tempo, foi impossível calcular a sua distância. Em 1838, o astrónomo Friedrich Bessel conseguiu determinar a distância da Terra a uma estrela ao medir a sua paralaxe. A medição a partir da Terra apenas pode ser usada para as estrelas mais próximas, localizadas até 320 anos-luz de nós. A ESA lançou um satélite para o espaço, em 2011, que permite medir a paralaxe de estrelas a uma distância até anos- -luz. A distância a objectos que estejam mais afastados do que isto terá de ser determinada através de métodos indirectos, como a medição do desvio para o vermelho. za visão estereoscópica dos seres humanos baseia-se no mesmo fenómeno de paralaxe. Visualizamos o espaço circundante em três dimensões, porque os nossos olhos vêem os objectos próximos em ângulos ligeiramente diferentes. ÂTouch  the screen to start and get ready to measure the distance to a star with the scope. SSParallax means an apparent change in the position of a star near Earth in relation to distant stars, when the position has been measured six months apart on opposite sides of Earth s orbit. Parallax is the top angle in a triangle with the radius of Earth s orbit as one side and the distance from the Sun to the star as another (see picture on the other side). The triangle can thus be used to calculate the distance to the star. ÂStars are so far away from Earth that determining their distance was long impossible. In 1838, astronomer Friedrich Bessel was able to determine the distance to a star from Earth by measuring its parallax. Measuring from Earth can only be used for the nearest stars, located up to 320 light years away from us. ESA is going to launch a satellite into space in 2011 which can be used to measure the parallax of stars that are as far as 25,000 light years away. The distance to objects that are further than this must be determined by using various indirect methods, such as measuring the redshift. zthe stereoscopic vision in humans is based on the same parallax phenomenon. We visualise our surroundings three-dimensionally because our eyes view nearby objects from slightly different angles. ÂToque  la pantalla para iniciar y prepárese para medir la medir la distancia hasta una estrella. SSParalaje significa un cambio aparente en la posición de una estrella cercana a la Tierra en relación con estrellas lejanas, cuando se ha medido la posición cada seis meses en lados opuestos de la órbita de la Tierra. Paralaje es el ángulo superior de un triángulo con el radio de la órbita de la Tierra como uno de los lados y la distancia del Sol a la estrella como el otro lado (ver ilustración al otro lado). Por tanto, el triángulo se puede utilizar para calcular la distancia hasta la estrella. ÂLas estrellas están tan lejos de la Tierra que durante mucho tiempo fue imposible determinar su distancia. En 1838, el astrónomo Friedrich Bessel logró determinar la distancia desde la Tierra hasta una estrella midiendo su paralaje. La medición desde la Tierra solo se puede emplear con las estrellas más cercanas, situadas hasta a 320 años luz de distancia. ESA va a lanzar al espacio un satélite en 2011 que se podrá utilizar para medir el paralaje de las estrellas a una distancia de hasta años luz. La distancia de los objetos más lejanos deberá determinarse usando varios métodos indirectos, como la medición del corrimiento al rojo. zla visión estereoscópica de los seres humanos se basa en el mismo fenómeno de paralaje. Visualizamos nuestro entorno en tres dimensiones porque nuestros ojos ven los objetos cercanos desde ángulos ligeramente diferentes. BTV_PT_EN_ES.indd

3 Como podemos medir a distância a que se encontra uma estrela? How can we measure how far away a star is? Cómo se puede medir la distancia a la que se encuentra una estrella? Distância medida por paralaxe Distance through parallax Distancia a través del paralaje ÂToque  no ecrã para iniciar e prepare-se para medir a distância de uma estrela. SSParalaxe significa uma mudança aparente na posição de uma estrela próxima da Terra, em relação às estrelas distantes, quando a posição destas é medida num intervalo de seis meses em lados opostos da órbita da Terra. A paralaxe é o ângulo no topo de um triângulo em que um dos lados é o raio da órbita da Terra e outro é a distância do Sol à estrela (ver figura ao lado). O triângulo pode então ser usado para calcular a distância à estrela. ÂAs estrelas estão tão distantes da Terra que, durante muito tempo, foi impossível calcular a sua distância. Em 1838, o astrónomo Friedrich Bessel conseguiu determinar a distância da Terra a uma estrela ao medir a sua paralaxe. A medição a partir da Terra apenas pode ser usada para as estrelas mais próximas, localizadas até 320 anos-luz de nós. A ESA lançou um satélite para o espaço, em 2011, que permite medir a paralaxe de estrelas a uma distância até anos- -luz. A distância a objectos que estejam mais afastados do que isto terá de ser determinada através de métodos indirectos, como a medição do desvio para o vermelho. za visão estereoscópica dos seres humanos baseia-se no mesmo fenómeno de paralaxe. Visualizamos o espaço circundante em três dimensões, porque os nossos olhos vêem os objectos próximos em ângulos ligeiramente diferentes. ÂTouch  the screen to start and get ready to measure the distance to a star with the scope. SSParallax means an apparent change in the position of a star near Earth in relation to distant stars, when the position has been measured six months apart on opposite sides of Earth s orbit. Parallax is the top angle in a triangle with the radius of Earth s orbit as one side and the distance from the Sun to the star as another (see picture on the other side). The triangle can thus be used to calculate the distance to the star. ÂStars are so far away from Earth that determining their distance was long impossible. In 1838, astronomer Friedrich Bessel was able to determine the distance to a star from Earth by measuring its parallax. Measuring from Earth can only be used for the nearest stars, located up to 320 light years away from us. ESA is going to launch a satellite into space in 2011 which can be used to measure the parallax of stars that are as far as 25,000 light years away. The distance to objects that are further than this must be determined by using various indirect methods, such as measuring the redshift. zthe stereoscopic vision in humans is based on the same parallax phenomenon. We visualise our surroundings three-dimensionally because our eyes view nearby objects from slightly different angles. ÂToque  la pantalla para iniciar y prepárese para medir la medir la distancia hasta una estrella. SSParalaje significa un cambio aparente en la posición de una estrella cercana a la Tierra en relación con estrellas lejanas, cuando se ha medido la posición cada seis meses en lados opuestos de la órbita de la Tierra. Paralaje es el ángulo superior de un triángulo con el radio de la órbita de la Tierra como uno de los lados y la distancia del Sol a la estrella como el otro lado (ver ilustración al otro lado). Por tanto, el triángulo se puede utilizar para calcular la distancia hasta la estrella. ÂLas estrellas están tan lejos de la Tierra que durante mucho tiempo fue imposible determinar su distancia. En 1838, el astrónomo Friedrich Bessel logró determinar la distancia desde la Tierra hasta una estrella midiendo su paralaje. La medición desde la Tierra solo se puede emplear con las estrellas más cercanas, situadas hasta a 320 años luz de distancia. ESA va a lanzar al espacio un satélite en 2011 que se podrá utilizar para medir el paralaje de las estrellas a una distancia de hasta años luz. La distancia de los objetos más lejanos deberá determinarse usando varios métodos indirectos, como la medición del corrimiento al rojo. zla visión estereoscópica de los seres humanos se basa en el mismo fenómeno de paralaje. Visualizamos nuestro entorno en tres dimensiones porque nuestros ojos ven los objetos cercanos desde ángulos ligeramente diferentes. BTV_PT_EN_ES.indd

4 4 Como conhecemos a composição das estrelas? How do we know the composition of stars? Cómo conocemos la composición de las estrellas? De que são feitas as estrelas? Star matter La materia de las estrellas ÂEscolha  o espectro de um gás, rodando o suporte. De seguida desloque o suporte lateralmente para encontrar um local em que as linhas do espectro de luz coincidam com as linhas que faltam no espectro do Sol acima. Prima o botão para verificar o resultado. SSComparar o espectro da luz solar com o espectro de diferentes gases incandescentes permite saber que elementos químicos existem no Sol. ÂO espectro da luz emitida por um gás apenas revela as linhas coloridas que são características desse elemento químico quando a temperatura é suficientemente baixa (espectro de emissão). A temperatura do gás do Sol é tão elevada que o espectro de luz que emite é contínuo. Este revela todas as cores. No entanto, a luz solar viaja através de uma atmosfera gasosa que existe em torno do Sol, e os átomos destes gases absorvem os comprimentos de onda da luz (isto é, as cores que vemos) que eles próprios emitiriam a uma temperatura mais baixa. A partir deste espectro de absorção contendo linhas escuras é possível determinar os gases encontrados na camada superficial do Sol: principalmente hidrogénio e hélio. zem 1868, linhas produzidas por um elemento até aí desconhecido foram observadas no espectro do Sol. O gás era o hélio, cujo nome vem da palavra grega Helios, que significa Sol. O hélio apenas foi encontrado na Terra em ÂChoose  the spectrum of one gas by turning the carriage. Then move the carriage sideways to the place where the spectrum s lines match the lines missing from the Sun s spectrum above. Press the button to check the result. SSBy comparing the spectrum of sunlight to the spectrum of different glowing gases, it is possible to know which elements can be found in the Sun. ÂThe spectrum of the light emitted by a gas only shows the coloured lines that are typical of that element when the temperature is sufficiently low (emission spectrum). The temperature of the Sun s gas is so high that the spectrum of the light it emits is continuous. It shows all the colours. However, sunlight travels through an atmosphere of gas around the Sun, and the atoms in the gas absorb those wavelengths from the light (i.e. the colours we see) that they themselves would emit at a lower temperature. From this absorption spectrum containing dark lines it is possible to determine the gases found in the Sun s surface layer: mainly hydrogen and helium. zin 1868, lines produced by a previously unknown element were observed in the spectrum of the Sun. The gas was helium, and the name comes from the Greek word Helios, meaning the Sun. Helium was not found on Earth until ÂGire  el soporte y elija el espectro de un gas. A continuación, desplace el soporte hacia los lados para encontrar el punto en que las líneas del espectro coinciden con las líneas no encontradas del espectro solar en la parte superior. Pulse el botón para ver la solución. SSAl comparar el espectro de la luz solar con el espectro de los diferentes gases incandescentes se pueden conocer los elementos que se encuentran en el Sol. ÂEl espectro de la luz emitida por un gas solo muestra las líneas coloreadas típicas de dicho elemento cuando la temperatura es suficientemente baja (espectro de emisión). La temperatura del gas solar es tan elevada que el espectro que emite es continuo. Muestra todos los colores. No obstante, la luz solar se desplaza a través de una atmósfera de gas en torno al Sol y los átomos del gas absorben esas longitudes de onda de la luz (los colores que vemos) que ellos mismos emitirían a una temperatura más baja. Desde este espectro de absorción que contiene líneas oscuras es posible determinar los gases que se encuentran en la superficie del Sol: principalmente hidrógeno y helio. zen 1868, en el espectro solar se observaron líneas producidas por un elemento desconocido hasta ese momento. El gas era helio; el nombre procede de la palabra griega Helios, que significa Sol. No se encontró helio en la Tierra hasta BTV_PT_EN_ES.indd

5 5 As galáxias poderão estar a afastar-se de nós? Could the galaxies be racing away from us? Es posible que las galaxias se estén alejando de nosotros? Galáxias fugitivas Runaway galaxies Galaxias que se alejan ÂToque  no ecrã para estudar as galáxias. SSOs padrões de linhas escuras no espectro de luz das estrelas revelam a composição das mesmas, porque a luz de cada substância tem um padrão único de linhas no seu espectro. No entanto, desde o século XIX, os cientistas que estudavam o espectro de luz das estrelas distantes aperceberam-se de um fenómeno invulgar: as linhas que caracterizam o hidrogénio e o hélio estão mais próximas dos comprimentos de onda mais longos, ou seja, da extremidade vermelha do espectro. A este fenómeno dá-se o nome de desvio para o vermelho. ÂO desvio para o vermelho é explicado pelo efeito de Doppler: o comprimento de onda aumenta à medida que a fonte de luz se afasta do observador. Em 1929, Edwin Hubble apercebeu-se de que quanto mais distantes estão as galáxias, maior é o seu desvio para o vermelho. A partir daqui, concluiu que quanto mais distantes estão as galáxias, mais rapidamente estas se afastam umas das outras. A interpretação de Hubble apoia as teorias do Big Bang e da expansão do universo. zo desvio no espectro da luz das estrelas, causado pelo efeito de Doppler, não é detectável pelos sentidos humanos. No entanto, o efeito de Doppler pode ser observado no dia-a-dia com a ajuda do som, um outro tipo de onda. O som de uma ambulância que se aproxima parece mais agudo do que o de uma ambulância que se afasta. Quanto mais depressa se move a ambulância, maior a diferença. ÂTouch  the screen to study galaxies. SSThe patterns of dark lines in the spectra of light coming from stars reveal the composition of the stars, because the light of each substance has a unique line pattern in its spectrum. However, since the 19th century, scientists studying the spectra of light from distant stars have been aware of an unusual phenomenon: the lines typical of hydrogen and helium are shifted towards longer wavelengths, or the red end of the spectrum. This phenomenon is called the redshift. ÂRedshift is explained by the Doppler effect: the wavelength increases when a light source moves away from an observer. In 1929, Edwin Hubble noticed that the further away galaxies are, the larger their redshift. From this he concluded that the greater the distance between the galaxies, the faster they are racing away from each other. Hubble s interpretation supports the theories of the Big Bang and the expansion of the universe. zthe shift in the spectrum of starlight caused by the Doppler effect cannot be detected by human senses. However, the Doppler effect can be observed in everyday life with the help of another kind of wave, sound. The sound of an approaching ambulance appears to be higher than that of an ambulance moving away. The faster the ambulance is moving, the greater the difference. ÂToque  la pantalla para estudiar las galaxias. SSLos patrones de las líneas oscuras en los espectros de luz que llegan de las estrellas revelan la composición de las mismas, ya que la luz de cada sustancia tiene un patrón único de líneas en su espectro. Sin embargo, desde el siglo XIX los científicos que han estudiado los espectros de luz de estrellas lejanas tuvieron la oportunidad de conocer un fenómeno inusual: las líneas típicas de hidrógeno y helio se desplazan hacia longitudes de onda más largas o hacia el extremo rojo del espectro. Este fenómeno se denomina corrimiento al rojo. ÂEl corrimiento al rojo se explica mediante el efecto Doppler: la longitud de onda aumenta cuando una fuente de luz se aleja de un observador. En 1929 Edwin Hubble descubrió que, cuanto más lejos están las galaxias, más intenso es el corrimiento al rojo. A partir de esta observación, concluyó que cuanto mayor es la distancia entre las galaxias, más rápido se alejan unas de otras. La interpretación de Hubble confirma la teoría del Big Bang y la expansión del universo. zlos sentidos humanos no pueden detectar el desplazamiento del espectro de la luz de las estrellas causado por el efecto Doppler. No obstante, el efecto Doppler se puede observar en la vida cotidiana con ayuda de otro tipo de onda: el sonido. El sonido de una ambulancia que se acerca parece más agudo que el de una que se aleja. Cuanto más rápido se desplace la ambulancia, mayor será la diferencia. BTV_PT_EN_ES.indd

6 6 Por que motivo os objectos caem? Why do objects fall? Por qué se caen los objetos? Einstein e a gravidade Einstein and gravity Einstein y la gravedad ÂVeja  o filme para descobrir como Albert Einstein estabeleceu a teoria geral da relatividade. SSOs estudos de Galileu Galilei e, mais tarde, de Isaac Newton, sobre o movimento e a gravidade colocaram um problema difícil à física do século XVII. A massa de um objecto parecia ter duas características explicáveis por dois fenómenos diferentes. Um objecto oferece resistência às alterações do seu movimento, ou seja, a aceleração, mas por outro lado, é afectado pela gravidade, que provoca a sua queda. Como é que estas duas características, conhecidas como massa inercial e gravitacional, podem combinar- -se? Albert Einstein ponderou durante muitos anos sobre esta questão. ÂEinstein observou que uma pessoa dentro de um elevador fechado no espaço não poderia distinguir se a sua sensação de peso se devia à aceleração do elevador ou à gravidade. Isto levou Einstein a desenvolver a teoria geral da relatividade, segundo a qual a massa inercial e gravitacional são a mesma coisa. O conceito de Einstein veio mais tarde a ser verificado através de experiências. zno dia-a-dia, é difícil compreender a diferença entre a massa gravitacional e inercial. Os astronautas analisaram esta diferença atirando objectos na Lua. A massa inercial é a mesma que na Terra, por isso os objectos saem disparados quando são atirados, tal como na Terra. No entanto, devido à reduzida gravidade da Lua, os objectos tornam-se menos pesados e, por isso, são projectados para mais longe na Lua do que na Terra. ÂWatch  the film to find out how Albert Einstein came up with the general theory of relativity. SSGalileo Galilei s and, later, Isaac Newton s studies about motion and gravity posed a difficult problem for physics in the 17th century. An object s mass seemed to have two distinctive features related to different phenomena. An object resists changes in its state of motion, i.e. acceleration, but on the other hand, it is affected by gravity which causes it to fall. How can these two features, known as the inertial and gravitational mass, be combined? Albert Einstein pondered over this question for many years. ÂEinstein reasoned that a person inside a closed lift in space could not find out whether her feeling of weight is caused by the acceleration of the lift or by gravity. This led to Einstein developing the general theory of relativity where inertial mass and gravitational mass are the same thing. Einstein s notion was later proven to be correct by experiment. zin everyday life, understanding the difference between gravitational and inertial mass is difficult. Astronauts have examined the difference by throwing objects on the Moon. The inertial mass is the same as on Earth, so objects fly off when thrown, just like on Earth. However, due to the Moon s lower gravity, objects are less heavy and thus fly further away on the Moon than on Earth. ÂEste  vídeo explica el descubrimiento de la teoría general de la relatividad por Albert Einstein. SSLos estudios de Galileo Galilei y posteriormente de Isaac Newton sobre el movimiento y la gravedad supusieron un difícil problema para la física en el siglo XVII. La masa de un objeto parecía tener dos características peculiares en relación con diferentes fenómenos. Un objeto resiste el cambio cuando se encuentra en movimiento (es decir, la aceleración); pero por otra parte se ve afectado por la gravedad que provoca su caída. Cómo pueden combinarse ambas características, conocidas como masa inercial y gravitacional? Albert Einstein analizó este hecho durante muchos años. ÂEinstein dedujo que una persona encerrada en un ascensor en el espacio no tendría forma de conocer si su sensación de peso se debe a la aceleración del ascensor o a la gravedad. Esto condujo a Einstein a desarrollar la teoría general de la relatividad que afirma que la masa inercial y la masa gravitacional son iguales. La experimentación demostró después que sus ideas eran correctas. zen la vida cotidiana resulta difícil comprender la diferencia entre masa gravitacional e inercial. Los astronautas estudiaron la diferencia arrojando objetos en la Luna. La masa inercial es igual que en la Tierra, por lo que cuando se arrojan objetos éstos se desplazan en el aire igual que en la Tierra. No obstante, debido a que en la Luna la gravedad es inferior, los objetos son menos pesados y se desplazan más lejos que en la Tierra. BTV_PT_EN_ES.indd

7 7 O que é uma deformação no espaço-tempo? What is a warp in space-time? Qué es la curvatura del espacio-tiempo? Contínuo espaço-tempo Space-time continuum Continuo espacio-tiempo ÂCom  a ajuda deste modelo, pode imaginar como o espaço-tempo se curva. SSDe acordo com a teoria geral da relatividade de Albert Einstein, a matéria deforma o espaço-tempo. A distorção do espaço-tempo pela matéria é frequentemente ilustrada por uma folha elástica deformada pelo peso de uma bola. Se colocar uma bola mais leve na folha, esta irá rolar na direcção da mais pesada ao longo de uma linha curva e espiral. Da mesma forma, na curvatura do espaço-tempo, o caminho mais curto nunca é linear. A espiral deste modelo também ilustra como o espaço-tempo pode ser deformado quando dois buracos negros se fundem. ÂNa teoria geral da relatividade, o movimento dos objectos e da luz é explicado pela curvatura do espaço-tempo e não é necessário que haja uma teoria da gravitação separada. No entanto, é impossível ilustrar com precisão as leis da relatividade com um modelo a três dimensões, porque este não permite visualizar a quarta dimensão: o tempo. zinicialmente, a teoria da relatividade foi utilizada para descrever o universo sem qualquer ligação à vida concreta do dia-a- -dia. Hoje em dia já não é assim. Por exemplo, sem os ajustamentos baseados na teoria da relatividade, a precisão da navegação através de aparelhos GPS ver-se-ia reduzida em quase 300 metros por dia. ÂWith  the help of this work of art, you can picture how spacetime curves. SSAccording to Albert Einstein s general theory of relativity, matter deforms spacetime. An object s motion in space is often illustrated by an elastic sheet warped by the weight of a heavy ball. If you place a lighter ball on the sheet, it will roll towards the heavier one along a curved, spiral path. Similarly, in curved space-time, the shortest paths are never straight. The spiral in this model also illustrates how space-time may be warped when two black holes merge. ÂIn the general theory of relativity the motion of objects and light can be explained by the curved space-time, and a separate theory of gravitation is unnecessary. However, it is impossible to illustrate the laws of relativity accurately with a three-dimensional model, because it cannot visualise the fourth dimension, time. zto begin with, the theory of relativity was used to describe the universe without any connection to concrete everyday life. This is not the case anymore. For example, without adjustments based on the theory of relativity the accuracy of GPS navigation devices would decrease by almost 300 metres a day. ÂCon  ayuda de este dibujo podrá imaginarse cómo se curva el espacio-tiempo. SSegún la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, la materia deforma el espacio-tiempo. El movimiento de un objeto en el espacio a menudo se representa mediante una hoja elástica curvada por el peso de un balón pesado. Si coloca sobre la hoja elástica un balón más ligero, rodará hacia el más pesado describiendo una curva en espiral. De modo similar, en la curvatura del espacio-tiempo los trayectos más cortos nunca son rectos. La espiral en este modelo también ilustra cómo se curva el espaciotiempo cuando se combinan dos agujeros negros. ÂEn la teoría general de la relatividad, el movimiento de los objetos y la luz se puede explicar por la curvatura del espacio-tiempo y resulta innecesaria una teoría de la gravitación separada. Sin embargo, es imposible ilustrar las leyes de la relatividad con precisión mediante un modelo tridimensional, porque no se puede visualizar la cuarta dimensión, el tiempo. zpara empezar, la teoría de la relatividad se utilizó para describir el universo sin ninguna conexión con la vida cotidiana. Este ya no es el caso. Por ejemplo, sin los ajustes basados en la teoría de la relatividad, la exactitud de los dispositivos de navegación GPS se reduciría casi 300 metros por día. BTV_PT_EN_ES.indd

8 O que é uma deformação no espaço-tempo? What is a warp in space-time? Qué es la curvatura del espacio-tiempo? Contínuo espaço-tempo Space-time continuum Continuo espacio-tiempo ÂCom  a ajuda deste modelo, pode imaginar como o espaço-tempo se curva. SSDe acordo com a teoria geral da relatividade de Albert Einstein, a matéria deforma o espaço-tempo. A distorção do espaço-tempo pela matéria é frequentemente ilustrada por uma folha elástica deformada pelo peso de uma bola. Se colocar uma bola mais leve na folha, esta irá rolar na direcção da mais pesada ao longo de uma linha curva e espiral. Da mesma forma, na curvatura do espaço-tempo, o caminho mais curto nunca é linear. A espiral deste modelo também ilustra como o espaço-tempo pode ser deformado quando dois buracos negros se fundem. ÂNa teoria geral da relatividade, o movimento dos objectos e da luz é explicado pela curvatura do espaço-tempo e não é necessário que haja uma teoria da gravitação separada. No entanto, é impossível ilustrar com precisão as leis da relatividade com um modelo a três dimensões, porque este não permite visualizar a quarta dimensão: o tempo. zinicialmente, a teoria da relatividade foi utilizada para descrever o universo sem qualquer ligação à vida concreta do dia-a- -dia. Hoje em dia já não é assim. Por exemplo, sem os ajustamentos baseados na teoria da relatividade, a precisão da navegação através de aparelhos GPS ver-se-ia reduzida em quase 300 metros por dia. ÂWith  the help of this work of art, you can picture how spacetime curves. SSAccording to Albert Einstein s general theory of relativity, matter deforms spacetime. An object s motion in space is often illustrated by an elastic sheet warped by the weight of a heavy ball. If you place a lighter ball on the sheet, it will roll towards the heavier one along a curved, spiral path. Similarly, in curved space-time, the shortest paths are never straight. The spiral in this model also illustrates how space-time may be warped when two black holes merge. ÂIn the general theory of relativity the motion of objects and light can be explained by the curved space-time, and a separate theory of gravitation is unnecessary. However, it is impossible to illustrate the laws of relativity accurately with a three-dimensional model, because it cannot visualise the fourth dimension, time. zto begin with, the theory of relativity was used to describe the universe without any connection to concrete everyday life. This is not the case anymore. For example, without adjustments based on the theory of relativity the accuracy of GPS navigation devices would decrease by almost 300 metres a day. ÂCon  ayuda de este dibujo podrá imaginarse cómo se curva el espacio-tiempo. SSegún la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, la materia deforma el espacio-tiempo. El movimiento de un objeto en el espacio a menudo se representa mediante una hoja elástica curvada por el peso de un balón pesado. Si coloca sobre la hoja elástica un balón más ligero, rodará hacia el más pesado describiendo una curva en espiral. De modo similar, en la curvatura del espacio-tiempo los trayectos más cortos nunca son rectos. La espiral en este modelo también ilustra cómo se curva el espaciotiempo cuando se combinan dos agujeros negros. ÂEn la teoría general de la relatividad, el movimiento de los objetos y la luz se puede explicar por la curvatura del espacio-tiempo y resulta innecesaria una teoría de la gravitación separada. Sin embargo, es imposible ilustrar las leyes de la relatividad con precisión mediante un modelo tridimensional, porque no se puede visualizar la cuarta dimensión, el tiempo. zpara empezar, la teoría de la relatividad se utilizó para describir el universo sin ninguna conexión con la vida cotidiana. Este ya no es el caso. Por ejemplo, sin los ajustes basados en la teoría de la relatividad, la exactitud de los dispositivos de navegación GPS se reduciría casi 300 metros por día. BTV_PT_EN_ES.indd

9 Por que é que a luz não se desloca em linha recta? Why doesn t the light travel straight? Por qué la luz no se desplaza en línea recta? Lentes gravitacionais Gravitational lens Lente gravitacional ÂOlhe  para as luzes através das lentes. Mova-se um pouco para a direita ou para a esquerda, e olhe novamente. Como é que as luzes se alteram? SSQuando olha através de uma das lentes, vê arcos de luz estreitos. Através da outra lente, deverá ver diversas imagens da fonte de luz. As lentes ajudam a ilustrar um fenómeno relacionado com a teoria geral da relatividade, a que se dá o nome de lente gravitacional. ÂQuando a luz passa junto de um corpo, muda a sua trajectória, porque o espaço- -tempo é deformado pela massa desse corpo. Quanto maior for a massa, maior será o desvio da trajectória. Se a massa entre a fonte de luz e o observador for suficientemente grande, como uma galáxia ou um buraco negro, a luz emitida pela fonte de luz pode ser observada como um anel em torno da massa. Isto permite detectar de forma indirecta os buracos negros, que de outra forma seriam invisíveis. ztalvez se recorde de uma experiência de Física feita na escola, em que a capacidade de uma lente era determinada ao medir-se a distância de um objecto e de uma imagem formada por essa mesma lente. O mesmo princípio é usado actualmente para identificar uma massa invisível de matéria negra entre um objecto distante e a Terra, medindo até que ponto a massa deformou a luz emitida pelo objecto. ÂLook  at the lights through the lenses. Move a little bit to the right or left, and look again. How do the lights change? SSWhen you look through one of the lenses, you can see thin arcs of light. Through the other lens, you should see several images of the light source. The lenses help to illustrate a phenomenon related to the theory of relativity that is called a gravitational lens. ÂWhen light travels by a mass, it changes its course because space-time is warped by the mass. The larger the mass, the larger the shift from the course. If a mass between a light source and an observer is sufficiently large, such as a galaxy or a black hole, the light emitted by the light source can be seen as a ring formed around the mass. This provides an indirect way to detect black holes that would otherwise be invisible. zyou may remember a physics experiment done at school where the power of a lens is determined by measuring the distance of an object and an image from the lens. The same principle is used today to identify an invisible mass of dark matter between a distant object and Earth. It measures how much the mass has bent the light emitted by the object. ÂObserve  las luces a través de las lentes. Desplácese un poco hacia la derecha o hacia la izquierda y vuelva a mirar. Cómo cambian las luces? SSAl mirar por una de las lentes se pueden ver arcos de luz finos. A través de la otra lente debería ver varias imágenes de la fuente de luz. Las lentes ayudan a ilustrar un fenómeno asociado a la teoría de la relatividad denominado lente gravitacional. ÂCuando la luz atraviesa una masa, su trayectoria se modifica porque el espacio-tiempo se curva debido a la masa. Cuanto mayor sea la masa, mayor será el cambio de trayectoria de la luz. Si la masa entre una fuente de luz y un observador es lo suficientemente grande (como por ejemplo una galaxia o un agujero negro), la luz emitida por la fuente de luz se puede ver como un anillo en torno a la masa. Esto ofrece un modo indirecto de detectar agujeros negros que, de otro modo, serían invisibles. zquizás recuerde un experimento de física que se hacía en el colegio, en el que la potencia de una lente se determina midiendo la distancia de un objeto y una imagen en relación con la lente. Actualmente se utiliza el mismo principio para identificar una masa invisible de materia oscura entre un objeto distante y la Tierra. Así se mide cuánto se ha desviado la luz emitida por un objeto debido a su masa. BTV_PT_EN_ES.indd

10 Por que é que a luz não se desloca em linha recta? Why doesn t the light travel straight? Por qué la luz no se desplaza en línea recta? Lentes gravitacionais Gravitational lens Lente gravitacional ÂOlhe  para as luzes através das lentes. Mova-se um pouco para a direita ou para a esquerda, e olhe novamente. Como é que as luzes se alteram? SSQuando olha através de uma das lentes, vê arcos de luz estreitos. Através da outra lente, deverá ver diversas imagens da fonte de luz. As lentes ajudam a ilustrar um fenómeno relacionado com a teoria geral da relatividade, a que se dá o nome de lente gravitacional. ÂQuando a luz passa junto de um corpo, muda a sua trajectória, porque o espaço- -tempo é deformado pela massa desse corpo. Quanto maior for a massa, maior será o desvio da trajectória. Se a massa entre a fonte de luz e o observador for suficientemente grande, como uma galáxia ou um buraco negro, a luz emitida pela fonte de luz pode ser observada como um anel em torno da massa. Isto permite detectar de forma indirecta os buracos negros, que de outra forma seriam invisíveis. ztalvez se recorde de uma experiência de Física feita na escola, em que a capacidade de uma lente era determinada ao medir-se a distância de um objecto e de uma imagem formada por essa mesma lente. O mesmo princípio é usado actualmente para identificar uma massa invisível de matéria negra entre um objecto distante e a Terra, medindo até que ponto a massa deformou a luz emitida pelo objecto. ÂLook  at the lights through the lenses. Move a little bit to the right or left, and look again. How do the lights change? SSWhen you look through one of the lenses, you can see thin arcs of light. Through the other lens, you should see several images of the light source. The lenses help to illustrate a phenomenon related to the theory of relativity that is called a gravitational lens. ÂWhen light travels by a mass, it changes its course because space-time is warped by the mass. The larger the mass, the larger the shift from the course. If a mass between a light source and an observer is sufficiently large, such as a galaxy or a black hole, the light emitted by the light source can be seen as a ring formed around the mass. This provides an indirect way to detect black holes that would otherwise be invisible. zyou may remember a physics experiment done at school where the power of a lens is determined by measuring the distance of an object and an image from the lens. The same principle is used today to identify an invisible mass of dark matter between a distant object and Earth. It measures how much the mass has bent the light emitted by the object. ÂObserve  las luces a través de las lentes. Desplácese un poco hacia la derecha o hacia la izquierda y vuelva a mirar. Cómo cambian las luces? SSAl mirar por una de las lentes se pueden ver arcos de luz finos. A través de la otra lente debería ver varias imágenes de la fuente de luz. Las lentes ayudan a ilustrar un fenómeno asociado a la teoría de la relatividad denominado lente gravitacional. ÂCuando la luz atraviesa una masa, su trayectoria se modifica porque el espacio-tiempo se curva debido a la masa. Cuanto mayor sea la masa, mayor será el cambio de trayectoria de la luz. Si la masa entre una fuente de luz y un observador es lo suficientemente grande (como por ejemplo una galaxia o un agujero negro), la luz emitida por la fuente de luz se puede ver como un anillo en torno a la masa. Esto ofrece un modo indirecto de detectar agujeros negros que, de otro modo, serían invisibles. zquizás recuerde un experimento de física que se hacía en el colegio, en el que la potencia de una lente se determina midiendo la distancia de un objeto y una imagen en relación con la lente. Actualmente se utiliza el mismo principio para identificar una masa invisible de materia oscura entre un objeto distante y la Tierra. Así se mide cuánto se ha desviado la luz emitida por un objeto debido a su masa. BTV_PT_EN_ES.indd

11 9 Que nos ensinou a cosmologia? What has cosmology taught us? Qué nos ha enseñado la cosmología? Era uma vez: A matéria Once upon a time: Matter Érase una vez: la materia ÂVeja  o filme para descobrir como a Terra, o Sol, as estrelas e todo o universo surgiram. SSDe acordo com as correntes científicas dominantes da actualidade, o nosso universo formou-se há 13,7 mil milhões de anos, quando se deu a expansão de um ponto extremamente pequeno de energia concentrada, num fenómeno que conhecemos como o Big Bang. Esta teoria é suportada por diversas observações, como a expansão do universo e a radiação cósmica de fundo que nos chega do espaço. ÂTrês minutos após o Big Bang, formaram- -se os primeiros núcleos de átomos de hidrogénio e de hélio. A temperatura continuou a baixar, permitindo aos electrões unir-se aos núcleos e formar átomos. A pouco e pouco, estes átomos combinaram-se e formaram pedaços de matéria que acabaram por se tornar estrelas e planetas. No centro das estrelas, formaram-se átomos mais pesados. Todos nós provimos destes átomos, criados pelo Big Bang. Entre os cientistas, a teoria do Big Bang é a interpretação dominante de como o universo terá surgido, mas ainda há muitas perguntas por responder. Espera-se que as experiências realizadas com o grande acelerador de partículas do CERN lance mais alguma luz sobre esta matéria. za radiação cósmica de fundo é uma das provas mais sólidas da teoria do Big Bang. Cerca de um por cento da neve, ou ruído, que se observa numa televisão antiga fora do tempo de emissão é provavelmente causado pela radiação cósmica de fundo. Isto significa que na realidade podemos assistir ao Big Bang na televisão, ou pelo menos a ecos dele. ÂWatch  the film to find out how Earth, the Sun, the stars and the whole universe came to be. SSAccording to the leading current view, the universe appeared around 13.7 billion years ago, when an extremely dense and hot space suddenly expanded in what we know as the Big Bang. This theory is supported by several observations, such as the expansion of the universe and the cosmic background radiation coming from space. ÂThree minutes after the Big Bang, the first nuclei of hydrogen and helium atoms formed. The temperature continued falling, and electrons were able to link to the nuclei and form atoms. Bit by bit, the atoms formed lumps of matter, which eventually became stars and planets. In the centre of the stars, heavier atoms were formed. We all come from these atoms, created by the Big Bang. Among scientists, the Big Bang theory is the leading interpretation of how the universe came to be, but it still has numerous unanswered questions. Hopefully the experiments done with the large particle accelerator at CERN will shed more light on the matter. zcosmic background radiation is one of the most powerful proofs for the Big Bang theory. Around one per cent of the snow, or noise, seen on an old television outside broadcast time is probably caused by this cosmic background radiation. So, you can actually watch the Big Bang on television, or at least echoes of it. ÂEste  vídeo explica el origen de la Tierra, el Sol, las estrellas y el conjunto del universo. SSegún el punto de vista imperante en la actualidad, el universo surgió hace 13,7 millones de años con la expansión súbita de un espacio extremadamente caliente y denso, en un proceso que conocemos como Big Bang. Diversas observaciones apoyan esta teoría, como la expansión del universo y la radiación cósmica de fondo procedente del espacio. ÂTres minutos después del Big Bang se formaron los primeros núcleos de los átomos de hidrógeno y helio. La temperatura siguió descendiendo y los electrones pudieron unirse a los núcleos y formar átomos. Poco a poco, estos átomos crearon fragmentos de materia que finalmente formaron las estrellas y los planetas. En el centro de las estrellas se formaron átomos más pesados. Todos procedemos de esos átomos creados por el Big Bang. Entre los científicos, la teoría del Big Bang es la interpretación más importante de la creación del universo, pero aún hay numerosas preguntas sin respuestas. Si todo va bien, se espera que los experimentos realizados con el gran acelerador de partículas en CERN arrojen nueva luz sobre el tema. zla radiación cósmica de fondo es una de las pruebas más sólidas para la teoría del Big Bang. Es probable que cerca del uno por ciento de la nieve (o ruido) de los antiguos televisores fuera del horario de transmisión fueran provocados por esta radiación cósmica de fondo. De modo que se puede observar el Big Bang en televisión o, al menos, sus ecos. BTV_PT_EN_ES.indd

12 1 Quer ver uma partícula cósmica? Do you want to see a cosmic particle? Quiere ver una partícula cósmica? Câmara de nevoeiro Cloud chamber Cámara de niebla ÂOlhe  para a camada de vapor nesta câmara de nevoeiro. Vê rastos a formarem-se no vapor? SSOs rastos são causados por partículas cósmicas, como os electrões, protões e os núcleos de hélio. Estas estão constantemente a dirigir-se para nós, vindas do espaço. São demasiado pequenas e rápidas para poderem ser vistas a olho nu, mas uma câmara de nevoeiro como esta permite-nos detectar a sua presença e trajectória indirectamente. ÂQuando as partículas passam através do vapor de álcool dentro da câmara, provocam a formação de minúsculas gotículas de nevoeiro. Pode ver a sua trajectória como uma linha cintilante enquanto as gotas se mantiverem juntas. A forma e o comprimento destes rastos dependem do tipo de partícula e da sua energia. zos rastos de vapor deixados pelos jactos no céu são gerados de uma forma muito semelhante à dos rastos criados pelas partículas numa câmara de nevoeiro. A maior parte do rasto consiste em água condensada dos gases de exaustão, mas uma parte poderá ser vapor de água do próprio ar. ÂLook  down at the layer of vapour in this cloud chamber. Do you see tracks forming in the vapour? SSThe tracks are caused by cosmic particles, such as electrons, protons and helium nuclei. They are constantly coming at us from outer space. They are much too small and quick to be seen with the naked eye, but a cloud chamber such as this one allows us to spot their presence and path indirectly. ÂWhen particles pass through the alcohol vapour inside the cloud chamber, they cause tiny fog droplets to form. You can see their path as a flashing line for as long as the droplets stay together. The shape and length of these tracks depend on the type of the particle and on its energy. zthe vapour trails left by jets flying in the sky are generated in a very similar way as the tracks created by particles in a cloud chamber. Most of the trail consists of condensed water from the exhaust gases, but a part of it may be water vapour from the air itself. ÂObserve  la capa de vapor en esta cámara de niebla. Puede ver las huellas que se forman en el vapor? SSLas huellas están causadas por partículas cósmicas como electrones, protones y núcleos de helio. Éstas llegan constantemente desde el espacio exterior. Son demasiado pequeñas y veloces como para verlas a simple vista, pero una cámara de niebla como ésta permite descubrir su presencia y su trayectoria de un modo indirecto. ÂEl paso de las partículas a través del vapor de alcohol en el interior de la cámara de niebla hace que se formen pequeñas gotitas de niebla. Se puede ver su recorrido como una línea parpadeante siempre que las gotas se mantengan unidas. La forma y longitud de estas huellas dependen del tipo de partícula y de su energía. zlos rastros de vapor que dejan los aviones en el cielo se generan de un modo muy similar a las huellas creadas por partículas en una cámara de niebla. La mayor parte del rastro de los aviones está formada por agua condensada de los gases de escape, pero una parte puede ser vapor de agua del mismo aire. BTV_PT_EN_ES.indd

13 Rasto causado por uma partícula α Track caused by an α particle Huella causada por una partícula α Rasto causado por um muão Track caused by a muon Huella causada por un muón Rastos causados por partículas β (quanto mais estreito o rasto, Rastos causados por protões mais rápida e enérgica é a partícula) Tracks caused by protons Tracks caused by β particles (the straighter the track, Huellas causadas por protones the faster and more energetic the particle) Huellas causadas por partículas β (cuanto más recta es la huella, más rápida y energética es la partícula) BTV_PT_EN_ES.indd

14 3 Que poderá o átomo esconder? What could the atom be hiding? Cuál es el misterio del átomo? Explorar um átomo Exploring an atom Exploración de un átomo ÂResponda  às perguntas para explorar o átomo, os seus componentes e as suas interacções. Podem jogar várias pessoas ao mesmo tempo. Quantos de vocês conseguem acertar? SSUm átomo é constituído por um núcleo e electrões muito mais pequenos a orbitarem em torno dele. O núcleo, por seu lado, é constituído por protões e neutrões. O núcleo tem uma carga eléctrica positiva, enquanto os electrões têm uma carga negativa. ÂDesde o início do século XIX é sabido que a matéria é constituída por átomos, ainda que não pudessem ser observados com o equipamento da época. Um século depois, o físico Ernest Rutherford revelou a estrutura básica do átomo. Mais tarde, veio a descobrir-se que o protão e o neutrão do núcleo atómico são constituídos por partículas ainda mais pequenas, os quarks. Os electrões, por seu lado, pertencem à família dos leptões. De acordo com os conhecimentos actuais, os quarks e os leptões não podem ser divididos em partículas mais pequenas. Daí o nome que lhes damos de partículas elementares ou fundamentais. zdemócrito, um filósofo da Grécia Antiga, já tinha sugerido, por volta de 400 AEC, que o mundo seria formado por partículas indivisíveis, os átomos. O nome vem da palavra grega atomos, que significa indivisível. A sua ideia ainda hoje é considerada correcta, embora as partículas a que chamamos indivisíveis incluam, por exemplo, os quarks e os leptões, não os componentes básicos da matéria que conhecemos como átomos. ÂAnswer  the questions to explore the atom, its components and their interactions. Several people can play at the same time. Will most of you get it right? SSAn atom is made up of a nucleus and much smaller electrons orbiting around it. The nucleus, on the other hand, is made up of protons and neutrons. The nucleus has a positive electric charge, whereas electrons have a negative charge. ÂSince the early 19th century it has been known that matter is made up of atoms, although atoms themselves could not be observed using the equipment of that time. A century later, physicist Ernest Rutherford solved the basic structure of the atom. It has later been discovered that the proton and the neutron in the atomic nucleus are made up of even smaller particles, quarks. Electrons, on the other hand, belong to the family of leptons. According to current knowledge quarks and leptons cannot be divided into any smaller units. Hence the name elementary or fundamental particle. zdemocritus, an Ancient Greek philosopher, proposed already around 400 BCE that the world is made up of indivisible particles, atoms. The name comes from the Greek word atomos, meaning indivisible. His idea is still today considered to be correct, although the particles to be called indivisible include, for example, quarks and leptons, not the base components of matter we know as atoms. ÂResponda  a las preguntas para explorar el átomo, sus componentes y sus procesos de interacción. Pueden jugar varias personas a la vez. Cuántos acertarán? SSLos átomos están formados por un núcleo y electrones mucho más pequeños que orbitan a su alrededor. El núcleo, por otra parte, está compuesto de protones y electrones. El núcleo tiene una carga eléctrica positiva, mientras que los electrones tienen una carga negativa. ÂDesde comienzos del siglo XIX se sabe que la materia está formada por átomos, aunque no fue posible observarlos con los equipos de la época. Un siglo más tarde, el físico Ernest Rutherford resolvió la estructura básica del átomo. Posteriormente se descubrió que el protón y el neutrón del núcleo atómico están compuestos de partículas más pequeñas, los quarks. Además, los electrones pertenecen a la familia de los leptones. De acuerdo con los conocimientos actuales, los quarks y los leptones no se pueden dividir en unidades más pequeñas. Por tanto, designan partículas elementales o fundamentales. zalrededor del 400 a.c., el antiguo filósofo griego Demócrito ya había planteado que el mundo se compone de partículas indivisibles, los átomos. El nombre procede de la palabra griega atomos, que significa indivisible. Hoy en día su idea se sigue considerando correcta, aunque las partículas denominadas indivisibles son, por ejemplo, los quarks y leptones y no los componentes básicos de la materia que conocemos como átomos. BTV_PT_EN_ES.indd

15 5 Que bizarro! How bizarre! Qué raro! Um estranho mundo quântico A strange quantum world Un extraño mundo cuántico ÂResponda  às perguntas para explorar o estranho mundo da física quântica! Podem jogar várias pessoas ao mesmo tempo. Quantos de vocês conseguem acertar? SSA física quântica descreve o que acontece ao nível dos átomos e de partículas ainda mais pequenas. No mundo da física quântica muitas coisas apenas existem como pequenos pacotes de um certo tamanho, os quanta. Por exemplo, a energia da luz consiste em quanta de energia chamados fotões. A sua energia depende do comprimento de onda da luz, que vemos com uma certa cor. Assim, por exemplo, cada fotão de uma luz monocromática, como o laser, tem a mesma quantidade de energia. ÂA física quântica pode contrariar o senso comum, ao envolver fenómenos muito diferentes daqueles que experimentamos à nossa escala habitual. As leis tradicionais da física não se aplicam no mundo quântico. Além disso, descrever a realidade da física quântica é apenas possível, basicamente, através de equações matemáticas complexas. zo funcionamento dos óculos com lentes fotossensíveis baseia-se numa reacção química causada pela energia dos fotões, ou partículas de luz, nas próprias lentes. No entanto, devido à natureza quântica da luz, os fotões que têm energia suficiente para escurecer as lentes não atravessam facilmente as janelas. É por esta razão que as lentes apenas escurecem muito pouco dentro de um automóvel, mesmo que esteja muita luz. ÂAnswer  the questions to explore the strange world of quantum physics! Several people can play at the same time. Will most of you get it right? SSQuantum physics describes what happens on the level of atoms and even smaller particles. In the world of quantum physics many things only exist as tiny packets of a certain size, called quanta. For example, the energy of light consists of energy quanta called photons. Their energy depends on the wavelength of light, which we see as a certain colour. Thus, for example, each photon of a single-colour light, such as laser light, has an equal amount of energy. ÂQuantum physics can go against everyday thinking, because it involves phenom ena that are so different from what we experience at our usual scale of things. Traditional laws of physics do not apply in the quantum world. Furthermore, describing the reality of quantum physics is basically only possible by means of complex mathematical equations. zthe functioning of self-darkening glasses is based on a chemical reaction caused by the energy of photons, or particles of light, in the lenses. However, because of the quantum nature of light, the photons of sunlight with enough energy to make the lenses darken are poorly transmitted through windows. This is why the lenses only darken very little inside a car regardless of how bright it is.  Responda  a las preguntas para explorar el extraño mundo de la física cuántica! Pueden jugar varias personas a la vez. Cuántos acertarán? SSLa física cuántica describe lo que ocurre a nivel atómico e incluso al nivel de partículas de menor tamaño. En el mundo de la física cuántica existen muchos elementos que solo existen en forma de minúsculos paquetes de determinado tamaño llamados cuantos. Por ejemplo, la energía de la luz está formada por cuantos de energía llamados fotones. Su energía depende de la longitud de onda de la luz que se puede ver como un color determinado. Así, por ejemplo, cada fotón de una luz de un único color, como la luz láser, tiene la misma cantidad de energía. ÂLa física cuántica puede oponerse al modo de pensar cotidiano, porque incluye fenómenos muy diferentes a lo que normalmente experimentamos. Las leyes tradicionales de la física no se aplican en el mundo de los cuantos. Es más, describir la realidad de la física cuántica básicamente solo es posible mediante complejas ecuaciones matemáticas. zel funcionamiento de las gafas fotosensibles se basa en una reacción química causada por la energía de los fotones (o partículas de luz) en las lentes. No obstante, debido a la naturaleza cuántica de la luz, los fotones de la luz solar con suficiente energía como para oscurecer las lentes no se transmiten correctamente a través de las ventanas. Este es el motivo por el que las lentes se oscurecen muy poco dentro de un vehículo, independientemente de su luminosidad. BTV_PT_EN_ES.indd

16 6 Os quanta são invisíveis, mas estão presentes no dia-a-dia. Quanta are invisible but present in everyday life. Los cuantos son invisibles pero están presentes en la vida cotidiana. Vivemos num mundo quântico Living in a quantum world La vida en el mundo cuántico ÂDê  uma olhadela: muitos objectos familiares utilizam a física quântica. SSMuitas tecnologias modernas fazem uso dos comportamentos específicos das partículas. Por exemplo, os semicondutores que transmitem uma corrente eléctrica são largamente baseados na física quântica e um laser é um conjunto de fotões no mesmo estado quântico. Os semicondutores são utilizados para criar as células fotovoltaicas dos painéis solares, os transístores incorporados nos computadores, os díodos que constituem as luzes LED e muitas outras coisas. ÂA física quântica centra-se no estudo de dois tipos de partículas. Os bosões (por exemplo, fotões) são partículas que formam um grupo e todos se comportam do mesmo modo. Por outro lado, os fermiões (por exemplo, electrões) são partículas que gostam de actuar sozinhas. Os bosões permitiram desenvolver a superfluidez e a supercondutividade. No futuro, poderá ser possível fazer levitar os comboios de alta velocidade num campo magnético gerado através da supercondutividade. zhoje em dia, quase todas as casas do mundo ocidental têm um leitor de CD ou DVD com um laser. Os fundamentos para a criação do laser remontam ao trabalho de Albert Einstein, em No entanto, apenas em 1960 entrou em funcionamento o primeiro laser. Nos anos 80, o laser tornou- -se um produto de consumo com a criação de um díodo laser economicamente acessível. ÂHave  a look: many familiar objects use quantum physics. SSMany modern technologies make use of the particular behaviours of particles. For example, semiconductors which transmit an electric current are largely based on quantum physics, and a laser is a set of photons in the same quantum state. Semiconductors are used to create photovoltaic cells for solar panels, transistors used in computers, diodes that make up LED lights, and many other things. ÂQuantum physics focuses on the study of two kinds of particles. Bosons (such as photons) are particles which form a group and all behave in the same way. On the other hand, fermions (such as electrons) are particles which like to do their own thing alone. Bosons have made it possible to develop superfluidity and superconductivity. In the future, it may be possible to make high-speed trains levitate on a magnetic field generated by means of superconductivity. ztoday, almost every household in the western world has a CD or DVD player with a laser. The foundation for laser was laid by Albert Einstein back in However, the first functioning laser was not built until In the 1980s laser became a consumer product with the creation of an inexpensive diode laser. ÂObserve  la imagen siguiente: muchos objetos familiares utilizan la física cuántica. SSMuchas de las tecnologías modernas hacen uso de los comportamientos específicos de las partículas. Por ejemplo, los semiconductores que transmiten corriente eléctrica se basan en gran medida en la física cuántica; asimismo, un láser es un conjunto de fotones en el mismo estado cuántico. Los semiconductores se emplean para crear células fotovoltaicas en paneles solares y transistores utilizados en ordenadores, diodos de luces LED y muchas otras aplicaciones. ÂLa física cuántica se centra en el estudio de dos tipos de partículas. Los bosones (al igual que los fotones) son partículas que forman un grupo y todas ellas se comportan de la misma manera. Por otro lado, los fermiones (al igual que los electrones) son partículas que actúan de forma independiente. Los bosones han permitido el desarrollo de la superfluidez y la superconductividad. En el futuro es posible que se puedan fabricar trenes de alta velocidad que leviten sobre un campo magnético generado por medio de la superconductividad. zhoy en día, en casi todos los hogares occidentales hay un CD o DVD con láser. En 1916, Albert Einstein sentó las bases del funcionamiento del láser. No obstante, el primer láser no se fabricó hasta En la década de 1980 el láser se convirtió en un producto de consumo gracias a la creación de un diodo láser económico. BTV_PT_EN_ES.indd

17 8 A nossa visão cosmológica através dos tempos Our cosmological worldview over the times Nuestra visión del mundo cosmológico a través del tiempo Modelos do universo Universe models Modelos del Universo ÂRode  os três cilindros e faça coincidir uma visão do universo com a sua descrição e a época em que foi formulada. SSA compreensão humana do universo alterou-se com o passar do tempo. O desenvolvimento da ciência e da tecnologia tornou possível ver mais e mais longe, e novas descobertas obrigaram os cientistas a questionar constantemente as suas teorias. ÂDe acordo com as primeiras visões do universo, a Terra estava no centro. Isto encaixava bem nas observações do dia-a-dia. O modelo heliocêntrico foi introduzido no século XVI. A visão de que a Via Láctea é uma galáxia entre outras começou a impor-se no início do século XX. Além disso, a teoria geral da relatividade abandonou a visão de que o universo é um sistema imutável dentro de um espaço infinito. De acordo com a visão dominante na actualidade, o universo é limitado, mas está em expansão. za ideia de um universo imutável era tão forte que até Albert Einstein modificou a sua teoria da relatividade com a chamada constante cosmológica, para manter o universo estacionário. De outro modo, o universo teria colapsado ou ter-se-ia expandido devido à gravidade. A teoria moderna da relatividade já não contém esta correcção. ÂRoll  the three cylinders and match a view on the universe with its description and the time when it was put forward. SSHuman understanding of the universe has changed over time. The development of science and technology has made it possible to see more and further away, and new discoveries have forced scientists to constantly question their conceptions. ÂAccording to the first views on the universe, Earth was at its centre. This fit well with everyday observations. The Suncentred model was introduced in the 16th century. The view that the Milky Way is a galaxy among others gained support in the early 20th century. Furthermore, the general theory of relativity abandoned the view that the universe is an unchanging system within an infinite space. According to the current view, the universe is limited, but expanding. zthe assumption that the universe is unchanging was so strong that even Albert Einstein modified his theory of relativity with the so-called cosmological constant to keep the universe stationary. Otherwise the universe would have either collapsed or expanded because of gravity. The modern theory of relativity does not have this correction anymore. ÂHaga  rodar los tres cilindros para emparejar una visión del universo con su descripción y la época en que ésta fue propuesta. SSLa comprensión humana del universo ha cambiado con el paso del tiempo. El desarrollo de la ciencia y la tecnología han hecho posible ver más y llegar más lejos, y los nuevos descubrimientos han obligado a los científicos a cuestionarse constantemente sus concepciones. ÂSegún las primeras representaciones del universo, la Tierra se encontraba en su centro. Este hecho se ajusta a las observaciones cotidianas. El modelo heliocéntrico fue introducido en el siglo XVI. La idea de que la Vía Láctea es una de tantas galaxias comenzó a ganar fuerza en el siglo XX. Es más, la teoría general de la relatividad abandonó la concepción de que el universo es un sistema inmodificable dentro de un espacio infinito. Conforme a la concepción actual, el universo es limitado pero está en expansión. zla presunción de que el universo no se modifica tuvo tanto peso que incluso Albert Einstein modificó su teoría de la relatividad con la así llamada constante cosmológica para mantener al universo en estado estacionario. De otro modo, el universo se hubiera colapsado o expandido debido a la gravedad. La moderna teoría de la relatividad ya no cuenta con esta corrección. BTV_PT_EN_ES.indd

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