5 vezes em que a Rússia dominou a ciência

Marte.

Marte.

ESO/M. Kornmesser
Cientistas soviéticos e russos lideraram e participaram de descobertas cruciais que continuam a moldar a física, a matemática e outras disciplinas. O Russia Beyond traz alguns dos desenvolvimentos mais importantes dos últimos 20 anos.

Instrumentos revolucionários utilizados em duas missões diferentes para Marte

No dia 28 de setembro, de 2015 a missão Mars Curiosity anunciou ter encontrado evidências de água salgada fluindo na superfície do pouco amigável exterior do Planeta Vermelho.

Graças ao aparelho DAN (Albedo Dinâmico de Nêutrons), de fabricação russa, a NASA pode mapear as quantidades de hidrogênio sob a superfície, sua distribuição e também a composição química da água.

O DAN – o único instrumento russo na missão Curiosity – foi construído, na verdade, com informações obtidas de outro mecanismo, o HEND (Detector de Nêutron de Alta Energia), do Instituto de Pesquisas Espaciais da Rússia, construído para a missão Mars Odissey da NASA, ocorrida em 2001.

Graças a este dispositivo, folhas de água gelada foram descobertas em torno dos polos do planeta.

Dados obtidos pelos dois instrumentos foram correlacionados para fornecer melhores resultados. É desnecessário dizer que as missões foram de importância primordial não apenas por terem encontrado água, mas a própria vida. Onde há água, geralmente existe vida.

‘Metamateriais’ quânticos

O esforço conjunto russo-germânico para utilizar materiais aparentemente improváveis como elementos de controle em circuitos elétricos supercondutores merecem atenção.

O que fazem os “metamateriais” tão especiais? Bem, nós tradicionalmente pensamos em um material constituído de átomos  específicos que lhe conferem essas características – densidade, cor e assim por diante.

Mas com os metamateriais essas propriedades são, ao invés disso, governados por um arranjo estrutural dos átomos. Os metamaterias, portanto, pertencem ao misterioso domínio do quantum - onde as leis da física se tornam incrivelmente obscuras.

Os metamateriais são compostos de nano-átomos minúsculos, que consistem em centenas de metros de estruturas intrincadas que são impossíveis de separar: eles mudam as propriedades ao menor sinal de interferência.

Entretanto, com a utilização de um campo magnético os cientistas puderam ligar e desligar essas propriedades.

O avanço foi alcançado no Laboratório MISI de Materiais Supercondutores da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia e está sendo atribuído a pequenas partículas chamadas “qubits gêmeos”.

Ao contrário dos qubits convencionais, o qubit gêmeo se adapta e simula propriedades de um dado material ou processo natural.

As estruturas qubit  conseguiram executar operações complexas (como transferência de radiação eletrônica), mantendo-se em níveis quânticos.

As implicações disso são enormes. Ao criar sistemas qubit mais complexos, simuladores quânticos podem ser alcançados, replicando e simulando propriedades de processos e materiais reais.

A formação de hidrocarboneto não é um processo meramente orgânico e, portanto, potencialmente infinito

A questão do esgotamento do petróleo tem sido um dos principais motores de conflito no mundo. Nunca é demais salientar a importância de se encontrarem fontes sustentáveis de combustível.

A sabedoria convencional afirma que a formação de hidrocarbonetos (o elemento utilizado para a produção de petróleo) é um processo biológico que envolve a quebra de tecido orgânico morto há muito tempo e outros processos químicos dentro da Terra - para então formar "combustíveis fósseis".

No entanto, cientistas russos propõem há muito tempo a ideia de formação de hidrocarbonetos abiogênicos ocorrendo a partir de reações inorgânicas a apenas cerca de 150 km abaixo da superfície.

Mais uma vez, em 2017, com base em seu trabalho anterior, Vladímir Kutcherov - juntamente com Elena Múkhina e Anton Kolesnikov - propôs que a profundidade real da formação seja de apenas 70 km.

Plataformas de petróleo.

Para provar as evidências desse processo, a equipe expôs carbono inorgânico e água aos tipos de pressões e temperaturas encontradas no manto superior da terra. As estimativas foram reduzidas para algo entre apenas 280 e 300 graus Celsius (contra os 1.000 graus Celsius anteriores), com pressões de apenas dois a três GPa (contra os cinco GPa anteriores).

"Agora vemos que os hidrocarbonetos podem se formar em uma ampla gama de parâmetros mineralógicos e termodinâmicos", escreve Múkhina no estudo, publicado na revista Scientific Reports. "Agora sabemos que esse processo não é apenas possível, mas é possível em quase todo o manto".

De acordo com a equipe, o mundo está entrando em uma era de hidrocarbonetos. Nos resta explorar novas formas de trazê-los à superfície. "Parece que há muito mais hidrocarbonetos na Terra profunda do que se considerava antes", acrescenta Múkhina.

Perelman e a conjectura de Poincaré

Muitos se lembram da história do matemático que recusou US$ 1 milhão, Grigóri Perelman. Para aqueles que não se lembram, o Clay Mathematics Institute, em Cambridge, Massachusetts dedicou o prêmio de um milhão de dólares ao recluso gênio russo, que o recusou. Isto ocorreu após Perelman já ter recusado um prêmio de 10 mil dólares, em 2006 – equivalente, na matemática, ao Oscar.

Grigóri Perelman.

O até então desconhecido Perelman ganhou ampla aclamação em 2010 por solucionar a conjectura de Poincaré, um dos sete grandes problemas não resolvidos da matemática.

James Carlson, presidente do CMI, disse: "A resolução da conjectura de Poincaré por Perelman encerra a busca por uma solução, que durou um século. É um grande avanço na história da matemática que será lembrada por muito tempo".

Os motivos apresentados por Perelman para recusar o prêmio surpreenderam muitos. "Eu não gosto da decisão, considero injusta", disse ele. "Considero que a contribuição do matemático americano [Richard] Hamilton para a solução do problema não é menor do que a minha", disse.

A revolução em tecnologia da informação e comunicação

Jores I. Alferov, do Instituto Físico-Técnico de A.F. Ioffe, em São Petersburgo, é um dos cientistas mais condecorados da União Soviética e vencedor de diversos prêmios por sua contribuição para a física.

Mas, no ano 2000, juntamente com Herbert Kroemer, da Universidade da Califórnia, Santa Bárbara, Alferov foi ainda mais longe, ganhando o Prêmio Nobel de Física por seu trabalho "Desenvolvimento de heteroestruturas de semicondutores usadas em alta velocidade e optoeletrônica".

Os semicondutores são materiais com propriedades tanto de condutores elétricos quanto de isoladores. Eles constituem a base da maioria dos componentes eletrônicos em nosso dia a dia.

Em 1957, o primeiro transistor de heterostrutura foi proposto por Kroemer. Mais tarde, em 1963, Alferov propôs o conceito de lasers semicondutores ao mesmo tempo que Kroemer.

Estes podem ser vistos hoje em leitores de CD, e podem ser usados tanto para armazenar e ler dados, quanto para transmitir informações por fibras ópticas - como as que obtemos com os computadores e a internet.

O físico russo Jores Alferov.

As heteroestruturas são muito importantes também para amplificadores de alta-frequencia de baixo ruído, que são utilizados em dispositivos que vão de telefones celulares até satélites.

Os princípios iniciados por Alferov e seus grupos no campo da tecnologia da informação continuam a impulsionar o campo hoje, enquanto buscamos meios mais rápidos para transmitir informações de um ponto para outro com menos obstáculos.

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