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Energia

Átomos ocos emitem raios X mais intensos já vistos na Terra

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/06/2013

Átomos ocos, raios X mais intensos da Terra e fusão nuclear
O experimento abre caminho para estudos de astrofísica e da fusão nuclear.
[Imagem: J. Colgan et al.]

Átomos ocos

Uma equipe internacional de físicos usou um dos lasers mais poderosos do mundo para criar um tipo de plasma totalmente inusitado, composto por "átomos ocos".

Um átomo oco surge quando é removido um elétron da camada mais interna, o que dá origem a um plasma muito diferente do tradicional, quando se retiram elétrons das camadas externas do átomo.

No experimento, que demonstrou pela primeira vez que isso é possível, o grupo removeu não um, mas os dois elétrons mais internos.

O que mais chamou a atenção no experimento, contudo, foi quando as duas lacunas foram novamente preenchidas, o que gera a liberação de um fóton de raios X.

Da mesma forma que foi necessária uma energia super alta para remover os elétrons internos, quando suas órbitas foram reocupadas foram liberados os raios X de mais alta energia já observados na Terra.

Segundo a equipe responsável pelo experimento, isso abre caminho para estudos de astrofísica - buscando compreender os plasmas que fazem com que a superfície do Sol sejam mais quentes que seu interior - e da fusão nuclear.

A fusão nuclear - a energia das estrelas - é vista como uma fonte inesgotável de energia limpa aqui na Terra, e uma das abordagens para domá-la é a chamada fusão nuclear a laser, que emprega um aparato similar ao usado pelos cientistas para criar os átomos ocos e gerar os raios X de alta energia.

Laser de petawatts

Os pesquisadores usaram um laser que dispara um petawatt de potência - cerca de 10.000 vezes maior do que toda a rede elétrica do Reino Unido, onde o laser está localizado - durante um trilionésimo de segundo, em uma área menor do que a extremidade de um fio de cabelo humano.

"Nessas intensidades extraordinárias, os elétrons se movem perto da velocidade da luz. E, conforme se moviam, criaram os raios X mais intensos já observados na Terra. Estes raios X esvaziam os átomos de dentro para fora, uma observação verdadeiramente extraordinária e que sugere que a física dessas interações provavelmente vai mudar, à medida que os lasers se tornam cada vez mais poderosos," disse Dr. Nigel Woolsey, da Universidade de York.

A análise revelou que o mecanismo de criação dos átomos ocos não se deve à colisão de elétrons e nem foi gerada pelos fótons do laser - em vez disso, os átomos ocos foram criados pelo campo de radiação resultante da interação.

"As condições em que os átomos ocos foram produzidos eram altamente de não-equilíbrio e o mecanismo de geração é absolutamente surpreendente. Estes resultados indicam que uma região pouco explorada da física agora está começando a se tornar acessível," disse James Colgan, do Laboratório Nacional Los Alamos (EUA), principal idealizador do experimento.

Bibliografia:

Artigo: Exotic Dense-Matter States Pumped by a Relativistic Laser Plasma in the Radiation-Dominated Regime
Autores: J. Colgan, J. Abdallah Jr., A. Ya. Faenov, S. A. Pikuz, E. Wagenaars, N. Booth, O. Culfa, R. J. Dance, R. G. Evans, R. J. Gray, T. Kaempfer, K. L. Lancaster, P. McKenna, A. L. Rossall, I. Yu. Skobelev, K. S. Schulze, I. Uschmann, A. G. Zhidkov, N. C. Woolsey
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 110, 125001
DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.125001






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