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Físicos estão prestes a tentar o impossível: transformar luz em matéria

Por , em 22.03.2018

A mais famosa equação da história, o E=mc² de Einstein, fala sobre a relação entre a massa e a energia, e sobre a quantidade de energia que é produzida quando a matéria é transformada em energia. Agora, um grupo de cientistas está prestes a fazer o contrário: transformar energia em matéria, algo teorizado há 84 anos, mas que os próprios teóricos achavam impossível de ser posto em prática.

Luz distorce matéria e surpreende cientistas

Os físicos do Imperial College London irão testar na prática a teoria de dois físicos chamados Gregory Breit e John A. Wheeler, que publicaram um artigo falando sobre o tema em 1934 na revista Physical Review. Em seu artigo, Breit e Wheeler propuseram que, se você colidisse dois fótons, ou seja, duas partículas de luz, a colisão resultaria em um pósitron e um elétron, criando assim matéria a partir da luz.

“Esta seria uma demonstração pura da famosa equação de Einstein que relaciona energia e massa: E = mc², que nos diz quanta energia é produzida quando a matéria é transformada em energia”, explica o pesquisador sênior e professor de física Steven Rose. “O que estamos fazendo é o mesmo, mas ao contrário: transformar a energia do fóton em massa, ou seja, m = E / c²”.

O problema em testar a teoria é que partículas de alta energia seriam necessárias para que o teste fosse feito. Não é uma coisa fácil de se conseguir. Até mesmo Breit e Wheeler acreditavam que seria impossível, observando que seria “impossível tentar observar a formação dos pares em experimentos de laboratório”.

Procurando pósitrons

Mesmo com mais otimismo dos cientistas nos últimos anos, as configurações experimentais exigiram a adição de partículas massivas de alta energia, e isso nunca foi observado.

Os físicos do Imperial College London, liderados pelo professor Steven Rose, apresentaram uma maneira de testar a teoria que não dependia desses acréscimos de partículas em 2014, e agora um experimento está prestes a ser executado na esperança de transformar a luz diretamente em matéria pela primeira vez.

Conheça o experimento incrível que misturou luz e matéria e pode ter várias aplicações

O sistema desenvolvido por eles envolve dois feixes de laser de alta potência, que estão sendo usados ​​para criar os fótons de luz que colidirão. Um dos fótons tem cerca de 1000 vezes a energia dos fótons que produzem luz visível, e o outro tem 1 bilhão de vezes essa energia.

Os feixes de laser são focados em dois pequenos alvos separados dentro de uma câmara-alvo, que contém óptica complexa usada para focar os feixes de laser e os ímãs usados ​​para desviar as partículas carregadas. São os pósitrons carregados que saem da colisão que a equipe irá procurar para confirmar se o processo foi um sucesso.

Se a experiência for bem-sucedida, eles detectarão pósitrons, mas terão que realizar uma análise cuidadosa dos dados antes que esses pósitrons possam ser confirmados como originários do processo Breit-Wheeler e não de outros processos de fundo.

Explicando o universo

“Quando Gregory Breit e John Wheeler propuseram pela primeira vez o mecanismo em 1934, eles usaram a então nova teoria da interação entre luz e matéria conhecida como eletrodinâmica quântica (QED). Enquanto todas as outras previsões fundamentais de QED foram demonstradas experimentalmente, o “processo Breit-Wheeler de dois fótons” nunca foi visto”, diz Stuart Mangles, o outro pesquisador responsável pelo projeto.

Se funcionar, o experimento não será simplesmente surpreendente por si só, mas também pode nos ajudar a entender o universo um pouco melhor.

Luz foi armazenada como som pela primeira vez

“Se pudermos demonstrar isso agora, estaríamos recriando um processo que foi importante nos primeiros 100 segundos do universo e que também é visto em explosões de raios gama, que são as maiores explosões no universo e uma das maiores mistérios não solucionados da física”, complementa Mangles. [Science Alert, Imperial College]

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