ASSOCIAÇÃO GEOFILOSÓFICA DE ESTUDOS ANTROPOLÓGICOS E CULTURAIS
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Cientistas descobrem como converter luz em matéria

LuzUm grupo de físicos do Imperial College London (Inglaterra, Reino Unido) anunciou recentemente a descoberta de um processo para criar matéria a partir de energia luminosa. Este feito – que poderá ajudar a aprofundar o nosso conhecimento sobre o início do Universo – era considerado impossível quando a ideia foi originalmente apresentada há cerca de 80 anos.

A abordagem em questão, que comprovará os cálculos dos físicos norte-americanos Gregory Breit e John Wheeler apresentados em 1934, terá sido desenvolvida em apenas um dia num gabinete do Blackett Physics Laboratory da já referida universidade por Oliver Pike e por outros dois colegas. A nova abordagem sugere que deverá ser possível converter energia luminosa em matéria por meio da colisão de dois fotões, ou partículas de luz sem massa, de modo a criar um eletrão e um positrão – sendo a mais simples forma alguma vez prevista para atingir tal objetivo. Os cálculos de Breit e Wheeler sempre pareceram estar corretos, mas os referidos físicos disseram não acreditar que fosse possível demonstrar experimentalmente a sua previsão: tal processo nunca foi observado em laboratório, e as tentativas anteriores exigiram a adição de partículas de elevada energia.

A nova pesquisa levada a cabo pela equipa de Pike revela pela primeira vez como a teoria de Breit e Wheeler pode ser demonstrada: a sua peça-chave é um “colisionador fotão-fotão” que converteria a luz diretamente em matéria usando tecnologia que está já disponível, permitindo um novo género de física de elevada energia. A utilização de tal equipamento deverá poder recriar um processo que foi importante durante os primeiros 100 segundos do Universo e que ocorre igualmente durante as explosões de raios-gama – as maiores explosões em todo o cosmos e um dos grandes mistérios por resolver da Física.

O grupo de Pike, que contou com a ajuda de um colega do Max-Planck-Institut für Kernphysik de Heidelberg (Alemanha), estava a investigar problemas não-relacionados na área da fusão atómica quando se apercebeu que a abordagem em questão podia ser aplicada à previsão teórica de Breit-Wheeler: a demonstração desta pode constituir a peça final de um puzzle que descreva as formas mais simples através das quais a luz e a matéria interagem. As seis outras “peças”, que incluem a teoria de Paul Dirac de 1930 sobre a aniquilação de eletrões e positrões e a teoria do efeito fotoelétrico de Albert Einstein de 1905, estão todas associadas a investigações galardoadas com Prémios Nobel (ver figura).

A experiência proposta requer duas etapas diferentes. Em primeiro lugar os investigadores usariam um potente laser de alta intensidade de maneira a acelerar eletrões a uma velocidade pouco inferior à da luz, disparando em seguida tais eletrões contra uma placa de ouro para criar um feixe de fotões com mil milhões de vezes mais energia que a luz visível. Na etapa seguinte disparariam por sua vez um laser de elevada energia sobre um pequeno cilindro de ouro chamado hohlraum (“espaço vazio” em alemão) de modo a cria um campo de radiação térmica – gerando deste modo luz muito semelhante à emitida pelas estrelas. Por fim o feixe de fotões da primeira fase da experiência seria dirigido para o centro do cilindro atrás referido, levando à colisão dos fotões das duas fontes e à consequente formação de eletrões e de positrões – partículas que, contrariamente aos fotões, têm massa: a saída de tais partículas do cilindro permitiria a sua deteção.

Os resultados da nova pesquisa foram recentemente publicados na revista Nature Photonics.