Paul Sparks
0 
2780
796
Os físicos estão chegando perto de construir lasers poderosos o suficiente para arrancar a matéria do vácuo.
De acordo com um relatório publicado em 24 de janeiro na revista Science, uma equipe de cientistas chineses está se preparando para iniciar a construção este ano de um laser de 100 petawatt em Xangai conhecido como Estação de Luz Extrema, ou SEL. Isso os coloca à frente de um amplo campo de cientistas de todo o mundo que estão trabalhando para realizar uma previsão publicada na revista Physical Review Letters em 2010 por uma equipe de físicos americanos e franceses de que um laser suficientemente poderoso poderia causar o surgimento de elétrons de um vácuo.
Pode parecer estranho imaginar que os elétrons possam surgir do espaço vazio. Mas faz muito mais sentido à luz de uma estranha afirmação da eletrodinâmica quântica: o espaço "vazio" não é nada vazio, mas é feito de pares densamente compactados de matéria e antimatéria. Esses pares preenchem as lacunas entre tudo, os estados da eletrodinâmica quântica - eles simplesmente não interagem de forma perceptível com o resto do universo, porque se cancelam mutuamente. [Os 18 maiores mistérios não resolvidos da física]
Portanto, é mais fácil considerar que o laser chinês não tanto criará matéria, mas fará com que ele entre no mundo que os humanos podem perceber. Seus poderosos pulsos de energia farão com que os elétrons se separem de seus gêmeos antimatéria, os pósitrons, de maneiras que os pesquisadores podem detectar.
Construir um laser potente o suficiente para fazer isso, entretanto, é um desafio técnico difícil (e caro). Cem petawatts, como relatou a Science, é cerca de 10.000 vezes mais energia do que existe em todas as redes elétricas do mundo combinadas.
Um laser chinês menor, o Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility, pode atingir 10 petawatts até o final deste ano. (Isso é 1.000 vezes a potência de todas as grades do mundo.) Então, como os lasers podem atingir esses níveis de potência enormes?
Como explicaram os autores do relatório da revista Science, o poder é função de duas coisas: energia e tempo. Libere um joule de energia ao longo de 1 segundo, e isso dá 1 watt. Libere um joule ao longo de 1 hora e isso dá apenas 0,28 miliwatts (28 centésimos de milésimos de watt). Mas libere esse joule em apenas 1 milionésimo de segundo, e isso dá 1 milhão de watts ou 1 megawatt.
Todos os lasers com superpotência dependem, de uma forma ou de outra, de liberar grandes quantidades de energia em curtos períodos de tempo, amplificando-a e curvando os feixes de forma que toda essa energia chegue ao seu alvo no decorrer de um período de tempo ainda mais curto, a Ciência artigo relatado.
Em 2023, o SEL poderia atingir alvos de apenas 3 micrômetros (3 milionésimos de um metro, ou a largura de um E. coli bactéria) com 100 petawatts de potência, de acordo com o relatório da Science.
Para obter mais detalhes técnicos sobre como esse laser funcionaria, como outros projetos de laser em todo o mundo se comparam e por que os EUA estão tão atrasados, verifique o relatório completo da Science.