DESCOBERTA: Matéria será
criada a partir da luz dentro de um ano,
afirmam cientistas
18 fevereiro de 2015
Pesquisadores descobriram como fazer matéria a partir de pura luz e estão elaborarando
planos para demonstrar a façanha dentro dos próximos 12 meses.
A teoria subjacente a ideia foi descrita pela primeira vez há 80 anos por dois físicos que mais tarde trabalharam na primeira bomba atômica. No momento em que se considerava a conversão da luz em matéria impossível em um laboratório.
Mas, em um relatório publicado no domingo, os físicos do Imperial College de Londres afirmam ter solucionado o problema usando lasers de alta potência e outros equipamentos agora disponíveis para os cientistas.
"Nós mostramos, em princípio, como você pode fazer matéria a partir da luz", disse Steven Rose no Imperial. "Se você fizer esta experiência, você vai tomar a luz e transformá-la em matéria."
Os cientistas não estão à beira de uma máquina que pode criar objetos do cotidiano a partir de uma explosão repentina de energia laser. O tipo de matéria que visam formar vem sob a forma de partículas subatômicas invisíveis a olho nu.
A idéia original foi escrita por dois físicos americanos, Gregory Breit e John Wheeler, em 1934. Eles especularam que - muito raramente - duas partículas de luz, ou fótons, poderiam se combinar para produzir um elétron e seu equivalente de antimatéria, um pósitron. Os elétrons são partículas de matéria que formam as camadas externas de átomos nos objetos do cotidiano que nos rodeiam.
Mas Breit e Wheeler não tinha expectativas de que sua hipótese seria provada a qualquer momento tão cedo. Em seu estudo, esses físicos observaram que o processo era tão raro e difícil de produzir que seria "impossível tentar observar a formação de pares em experimentos de laboratório".
Oliver Pike, o pesquisador principal do estudo, disse que o processo foi uma das manifestações mais elegantes da famosa relação de Einstein que mostra ser a matéria e a energia moedas intercambiáveis. "O processo de Breit-Wheeler é a maneira mais simples em que pode ser feita matéria a partir da luz como a mais pura manifestação de E = mc2", disse ele.
Em artigo na revista Nature Photonics, os cientistas descrevem como eles poderiam transformar a luz em matéria através de uma série de etapas separadas. O primeiro passo consiste em arremessar elétrons em uma placa de ouro para produzir um feixe de fótons de alta energia. Em seguida, eles dispararam um laser de alta energia em uma pequena cápsula de ouro chamado de hohlraum, do alemão para "sala vazia". Isso produz uma luz tão brilhante como a emitida a partir de estrelas. Na etapa final, eles enviam o primeiro feixe de fótons na hohlraum onde os dois fluxos de fótons colidem.
A teoria subjacente a ideia foi descrita pela primeira vez há 80 anos por dois físicos que mais tarde trabalharam na primeira bomba atômica. No momento em que se considerava a conversão da luz em matéria impossível em um laboratório.
Mas, em um relatório publicado no domingo, os físicos do Imperial College de Londres afirmam ter solucionado o problema usando lasers de alta potência e outros equipamentos agora disponíveis para os cientistas.
"Nós mostramos, em princípio, como você pode fazer matéria a partir da luz", disse Steven Rose no Imperial. "Se você fizer esta experiência, você vai tomar a luz e transformá-la em matéria."
Os cientistas não estão à beira de uma máquina que pode criar objetos do cotidiano a partir de uma explosão repentina de energia laser. O tipo de matéria que visam formar vem sob a forma de partículas subatômicas invisíveis a olho nu.
A idéia original foi escrita por dois físicos americanos, Gregory Breit e John Wheeler, em 1934. Eles especularam que - muito raramente - duas partículas de luz, ou fótons, poderiam se combinar para produzir um elétron e seu equivalente de antimatéria, um pósitron. Os elétrons são partículas de matéria que formam as camadas externas de átomos nos objetos do cotidiano que nos rodeiam.
Mas Breit e Wheeler não tinha expectativas de que sua hipótese seria provada a qualquer momento tão cedo. Em seu estudo, esses físicos observaram que o processo era tão raro e difícil de produzir que seria "impossível tentar observar a formação de pares em experimentos de laboratório".
Oliver Pike, o pesquisador principal do estudo, disse que o processo foi uma das manifestações mais elegantes da famosa relação de Einstein que mostra ser a matéria e a energia moedas intercambiáveis. "O processo de Breit-Wheeler é a maneira mais simples em que pode ser feita matéria a partir da luz como a mais pura manifestação de E = mc2", disse ele.
Em artigo na revista Nature Photonics, os cientistas descrevem como eles poderiam transformar a luz em matéria através de uma série de etapas separadas. O primeiro passo consiste em arremessar elétrons em uma placa de ouro para produzir um feixe de fótons de alta energia. Em seguida, eles dispararam um laser de alta energia em uma pequena cápsula de ouro chamado de hohlraum, do alemão para "sala vazia". Isso produz uma luz tão brilhante como a emitida a partir de estrelas. Na etapa final, eles enviam o primeiro feixe de fótons na hohlraum onde os dois fluxos de fótons colidem.
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| Este é o famoso hohlraum, a cápsula onde fica o combustível para a fusão nuclear no laboratório NIF (EUA). [Imagem: LLNL] |
Os cálculos dos cientistas mostram que a configuração aperta suficientemente as
partículas de luz com altas energias em um volume pequeno o suficiente para
criar cerca de 100.000 pares elétron-pósitron.
O processo é uma das previsões mais espectaculares de uma teoria chamada eletrodinâmica quântica (QED), que foi desenvolvida no período que antecedeu a Segunda Guerra Mundial. "Você pode chamá-lo a conseqüência mais dramática da QED e mostra claramente que a luz e a matéria são intercambiáveis," Disse Rose ao Guardian.
Os cientistas esperam para demonstrar o processo nos próximos 12 meses. Há uma série de locais ao redor do mundo que têm a tecnologia. Um deles é o enorme a laser Omega em Rochester, Nova York. Mas outra é o laser Orion em Aldermaston, a instalação de armas atômicas em Berkshire.
A demonstração bem sucedida irá incentivar físicos que estão de olho na perspectiva de um colisor photon-fóton como uma ferramenta para estudar como partículas subatômica se comportam. "Tal colisor poderia ser usado para estudar física fundamental com uma instalação experimental muito limpa. Pura luz entra e matéria sai. O experimento seria a primeira demonstração dessa hipótese", disse Pike.
Andrei Seryi, diretor do Instituto John Adams da Universidade de Oxford, disse: "É de tirar o fôlego ao se pensar que as coisas que imaginávamos não estarem conectadas, pode na verdade ser convertidas uma na outra. Matéria e energia, partículas e luz. Seríamos no futuro capazes de converter a energia em tempo e vice-versa? "
O processo é uma das previsões mais espectaculares de uma teoria chamada eletrodinâmica quântica (QED), que foi desenvolvida no período que antecedeu a Segunda Guerra Mundial. "Você pode chamá-lo a conseqüência mais dramática da QED e mostra claramente que a luz e a matéria são intercambiáveis," Disse Rose ao Guardian.
Os cientistas esperam para demonstrar o processo nos próximos 12 meses. Há uma série de locais ao redor do mundo que têm a tecnologia. Um deles é o enorme a laser Omega em Rochester, Nova York. Mas outra é o laser Orion em Aldermaston, a instalação de armas atômicas em Berkshire.
A demonstração bem sucedida irá incentivar físicos que estão de olho na perspectiva de um colisor photon-fóton como uma ferramenta para estudar como partículas subatômica se comportam. "Tal colisor poderia ser usado para estudar física fundamental com uma instalação experimental muito limpa. Pura luz entra e matéria sai. O experimento seria a primeira demonstração dessa hipótese", disse Pike.
Andrei Seryi, diretor do Instituto John Adams da Universidade de Oxford, disse: "É de tirar o fôlego ao se pensar que as coisas que imaginávamos não estarem conectadas, pode na verdade ser convertidas uma na outra. Matéria e energia, partículas e luz. Seríamos no futuro capazes de converter a energia em tempo e vice-versa? "
"Então a ciência chegará a fazer a síntese da matéria,usando a energia"
Pietro Ubaldi - Problemas do Futuro - p. 142.
Veja também:
Experimento vai criar matéria e antimatéria a partir da luz