Controlando o efeito túnel com a luz

Cientistas de um dos laboratórios mais tradicionais em todo o mundo – o Cavendish, da Universidade de Cambridge, na Inglaterra – utilizaram luz para ajudar elétrons a passarem através da clássica barreira impenetrável.

Embora o tunelamento, também conhecido por efeito túnel, esteja no centro da natureza ondulatória peculiar das partículas, essa é a primeira vez que o efeito é controlado pela luz. A pesquisa foi publicada no renomado periódico “Science”.

Para entender do que se trata o tunelamento, imagine que você deseja atravessar um recinto. Mas, bem no meio dele, existe um muro alto. Como não existe orifício nenhum pelo qual você possa passar, você terá de escalar o muro para chegar do outro lado.

O mesmo ocorre no mundo dos átomos, cuja altura metafórica é medida em unidades de energia e o caminho mais provável é o que apresenta menos energia. Contudo, diferente da nossa realidade, na situação vislumbrada acima, quando uma barreira energética é intransponível, partículas elementares utilizam o efeito túnel para atravessá-la.

E, embora as partículas, como prótons e elétrons, não costumam atravessar paredes, se forem pequenas o suficiente, a mecânica quântica as permite. Isso ocorre e é fundamental para muitas reações químicas, para o transporte eletrônico em semicondutores e supercondutores, para o magnetismo e para aparelhos, como os osciladores THz.

De acordo com o físico Jeremy Baumberg, responsável pela pesquisa, “o truque de dizer aos elétrons como atravessar paredes é casá-los com a luz”.

Esse casamento está fadado porque a luz está sob a forma de fótons em cavidade, pacotes de luz presos para saltarem entre espelhos, os quais ficam entre os elétrons, que vibram através da parede.

O cientista Peter Cristofolini, membro da pesquisa, explica que o resultado desse casamento é novas partículas indivisíveis, feitas de luz e matéria, que atravessam uma parede de material semicondutor.

Uma das características dessas novas partículas, que os pesquisadores batizaram de dipolaritons, é que elas são espalhadas em uma direção específica, como um ímã. E como tal, sentem forças fortes entre elas.

Tais partículas, que interagem tão fortemente, são alvos do recente interesse de físicos que se debruçam sobre semicondutores e que estão tentando produzir condensados, o equivalente a supercondutores e superfluidos, que viajam sem perda, em semicondutores.

Estar em dois lugares quase que instantaneamente: é o que essas novas partículas eletrônicas prometem. Elas têm o poder de transferir ideias da física atômica e transformá-las em aparelhos práticos, utilizando mecânica quântica visível a nossos olhos.[Science e Cambridge, Foto]

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5 respostas para “Controlando o efeito túnel com a luz”

  1. A propriedade de estar presente em 2 locais ao mesmo tempo é uma particularidade presente no mundo das partículas sub-atômicas.
    No caso do casamento dos fótons com elétrons é também viável, acredito que pela disposição do spin que pode modular sua rotação e direção a depender do entrelaçamento envolvido, no caso com fótons possibilitando o tunelamento.
    Enfim, cria-se uma ordenância maior entre elétrons se os mesmos estiverem na forma de dipolaritons.

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