Físicos constroem um laser atômico que pode durar para sempre
Os lasers produzem ondas de luz coerentes: toda a luz dentro de um laser vibra completamente em sincronia. Enquanto isso, a mecânica quântica nos diz que partículas como átomos também devem ser pensadas como ondas.
Como resultado, podemos construir “lasers atômicos” contendo ondas coerentes de matéria. Mas podemos fazer com que essas ondas de matéria durem, para que possam ser usadas em aplicações? Em pesquisa publicada na Nature esta semana, uma equipe de físicos de Amsterdã mostra que a resposta a essa pergunta é afirmativa.
Fazendo os bósons marcharem em sincronia
O conceito subjacente ao laser atômico é o chamado Condensado de Bose-Einstein, ou BEC. As partículas elementares na natureza ocorrem em dois tipos: férmions e bósons.
Os férmions são partículas como elétrons e quarks – os blocos de construção da matéria da qual somos feitos. Os bósons são de natureza muito diferente: não são duros como férmions, mas macios: por exemplo, eles podem se mover um pelo outro sem problemas. O exemplo mais conhecido de um bóson é o fóton, a menor quantidade possível de luz.
Mas partículas de matéria também podem se combinar para formar bósons – na verdade, átomos inteiros podem se comportar como partículas de luz.
O que torna os bósons tão especiais é que todos eles podem estar exatamente no mesmo estado ao mesmo tempo, ou expressos em termos mais técnicos, eles podem se “condensar” em uma onda coerente.
Quando esse tipo de condensação acontece para partículas de matéria, os físicos chamam a substância resultante de Condensado de Bose-Einstein.
Na vida cotidiana, não estamos familiarizados com esses condensados. A razão: é muito difícil fazer com que os átomos se comportem como um só. O culpado por destruir a sincronicidade é a temperatura – quando uma substância aquece, as partículas constituintes começam a se agitar e torna-se praticamente impossível fazê-las se comportar como uma.
Somente em temperaturas extremamente baixas, cerca de um milionésimo de grau acima do zero absoluto (cerca de 273 graus abaixo de zero na escala Celsius), há uma chance de formar as ondas de matéria coerentes de um BEC.
Uma equipe de físicos da Universidade de Amsterdã conseguiu resolver o difícil problema de criar um Condensado de Bose-Einstein contínuo.
Uma vez que seus lasers podem não apenas operar para sempre, mas também podem produzir feixes estáveis, nada mais atrapalha as aplicações técnicas, e os lasers de matéria podem começar a desempenhar um papel tão importante na tecnologia quanto os lasers comuns atualmente
Fonte:
[Física]