Existem vários processos ao nosso redor que acontecem em um piscar de olhos. O disparo de uma bala, o bater de asas de um beija-flor ou a queda de um raio acontecem em poucos milissegundos. Com o avanço da tecnologia, diversas câmeras foram desenvolvidas com velocidades de obturador extremamente altas para capturar os mínimos movimentos que ocorrem tão rápido que estão além da visão humana.
Mas há muitos movimentos e processos acontecendo no universo em níveis atômicos e subatômicos que estão além das câmeras com velocidades de obturação extremamente altas. Existem processos que são ainda mais rápidos, acontecendo em alguns attossegundos (milésimos de femtossegundos ou 10-18 segundos), como o movimento dos elétrons dentro do átomo.
O francês Pierre Agostini, o húngaro-austríaco Ferenc Krausz e a franco-sueca Anne L’Huillier receberam o prêmio Nobel de física na terça-feira por pesquisas que usam flashes de luz ultrarrápidos para estudar elétrons dentro de átomos e moléculas.
O grupo de três pesquisadores revolucionou a forma como os cientistas estudam o elétron – iluminando moléculas com flashes de luz de duração de attossegundos.
Por que a pesquisa é revolucionária?
Durante muito tempo, a ‘fotografia’ de femtossegundos foi considerada o limite. Um femtossegundo é um quatrilionésimo de segundo, ou 10^-15 segundos. É tão curto que a luz leva mais de 5 horas viajando a 300.000 quilômetros por segundo para percorrer o diâmetro de um átomo.
No entanto, a produção de pulsos de luz mais curtos, na faixa de attossegundos, não era considerada possível naquela época. Existem mil attossegundos em um femtossegundo. A investigação dos laureados tornou possível examinar movimentos ou mudanças tão rápidas que antes eram impossíveis de acompanhar, com aplicações potenciais tanto na eletrónica como no diagnóstico médico.
Quanto tempo dura um attossegundo?
“Atto” é o prefixo da notação científica que representa 10⁻¹⁸, que é um ponto decimal seguido por 17 zeros e um 1. Attosegundos são um bilionésimo de bilionésimo de segundo. Portanto, um flash de luz com duração de um attossegundo, ou 0,000000000000000001 de segundo, é um pulso de luz extremamente curto.
Na verdade, existem aproximadamente tantos attossegundos em um segundo quantos segundos na idade do universo.
Para dar uma pequena perspectiva, há cerca de tantos attossegundos num único segundo quantos segundos nos 13,8 mil milhões de anos de história do Universo.
Como os pulsos Attosecond ajudarão a ciência?
Os pesquisadores se esforçaram muito para descobrir como os elétrons se movem e se reorganizam. O rearranjo de elétrons em átomos e moléculas orienta muitos processos na física e está subjacente a praticamente todas as partes da química. Portanto, os pesquisadores se esforçaram muito para descobrir como os elétrons se movem e se reorganizam.
A espectroscopia de attosegundo fornece instantâneos mais curtos de átomos e moléculas, o que ajuda os pesquisadores a entender o comportamento dos elétrons em moléculas individuais, como a forma como a carga do elétron migra e como as ligações químicas entre os átomos se quebram.
Até agora, os cientistas só conseguiram usar attossegundos para observar elétrons. Mas os especialistas dizem que pode ser possível controlar os elétrons e manipular o seu movimento no futuro.
“Agora podemos abrir a porta para o mundo dos elétrons. A física do attosegundo nos dá a oportunidade de compreender os mecanismos que são governados pelos elétrons”, disse Eva Olsson, presidente do Comitê do Nobel de Física, em um comunicado.
Por que precisamos dessa velocidade?
Ser capaz de operar nesta escala de tempo é importante porque estas são as velocidades nas quais os elétrons operam.
Por exemplo, os elétrons levam 150 attosegundos para contornar o núcleo de um átomo de hidrogênio. Isto significa que o estudo dos attosegundos deu aos cientistas acesso a um processo fundamental que antes estava fora de alcance.
Todos os eletrônicos são mediados pelo movimento dos elétrons – e o “limite de velocidade” atual é de nanossegundos, disse à AFP Hans Jakob Woerner, pesquisador da universidade suíça ETH Zurich.
Se os microprocessadores mudassem para attosegundos, seria possível “processar informações um bilhão de vezes mais rápido”, acrescentou.
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