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Energia

LHC de mesa vai testar existência de outras dimensões

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/04/2020

LHC de mesa vai testar existência de outras dimensões
Ilustração da técnica que cria um "laser superluminal". Um pulso ultracurto (amarelo) propagando-se para a direita e refletindo em uma estrutura radial (elemento mais à direita) controla o tempo em que cada anel chega ao foco após refletir em uma axiparábola (elemento mais à esquerda).
[Imagem: H. Palmer/K. Palmisano]

Miniacelerador de partículas

Há poucos dias você conheceu um acelerador de partículas que cabe na palma da sua mão, mas também ficou sabendo que ele não atinge energias suficientes para rivalizar com os aceleradores quilométricos, como o LHC.

Mas agora uma equipe da Universidade de Rochester, nos EUA, mostrou que é possível sim construir miniaceleradores de partículas que possam ajudar a eliminar as suspeitas sobre o bóson de Higgs, estudar a existência de outras dimensões, eventualmente descobrir novas partículas que apontem para uma teoria unificada do Universo, enfim, estudar todos os mistérios que a Física não consegue ainda explicar.

John Palastro e seus colegas idealizaram uma técnica para modelar a luz de um laser de uma maneira que acelera os elétrons até energias muito altas, em distâncias muito curtas. Os pesquisadores estimam que o acelerador seria 10.000 vezes menor que uma configuração tradicional, o que significa que aceleradores de dezenas de quilômetros, como o LHC, poderão ser miniaturizados para algo do tamanho de uma mesa de jantar.

Embora a configuração ainda seja teórica, a equipe já estruturou detalhadamente a primeira peça essencial para testar seu conceito, um superlaser chamado OPAL (Optical Parametric Amplifier Line), que, além de níveis muito altos de energia, permitirá "esculpir" as ondas de luz, criando "focos voadores" que simulam um laser várias vezes mais rápido que a luz.

LHC de mesa vai testar existência de outras dimensões
Outra visualização do processo de aceleração dos elétrons na esteira que o laser esculpido forma no plasma.
[Imagem: APS/Alan Stonebraker]

Luz mais rápida que a luz

Para esculpir os pulsos do laser, os físicos desenvolveram uma nova configuração óptica, semelhante a um anfiteatro circular, com "degraus" do tamanho do comprimento de onda da luz. Esses degraus são usados para criar um retardo no tempo entre os anéis concêntricos de luz - a "frente" da onda de luz - que formam o pulso emitido por um laser de alta potência.

Uma lente comum focaliza cada anel de luz a uma única distância da lente - a distância focal -, formando um único ponto de luz de alta intensidade. Em vez de usar uma lente comum, no entanto, os físicos propõem lentes de formatos exóticos, que permitem focalizar cada anel de luz a uma distância ligeiramente diferente da lente, criando uma linha de alta intensidade, em vez de um único ponto.

Quando esse pulso de luz esculpido entra em um plasma - uma sopa quente de elétrons e íons movendo-se livremente - ele cria uma esteira, semelhante à esteira que um barco em movimento cria na água. A esteira no plasma se propaga à velocidade da luz e, assim como um esquiador andando na esteira do barco, os elétrons aceleram à medida que passam na esteira dos pulsos de luz laser esculpidos.

"Este trabalho é extremamente inovador e será um divisor de águas para os aceleradores a laser," disse o professor Michael Campbell, diretor do laboratório onde a equipe trabalha.

De fato, o projeto não poderia vir em melhor hora, conforme um número crescente de físicos e cientistas de outras áreas contestam as propostas de construir aceleradores de partículas cada vez maiores e mais caros. Miniaceleradores de partículas miniaturizam também o orçamento e viabilizam o trabalho de inúmeras equipes ao redor do mundo, em vez de apenas uma grande colaboração centralizada - comparações têm mostrado consistentemente que grupos pequenos de cientistas são mais criativos que equipes grandes.

Bibliografia:

Artigo: Dephasingless Laser Wakefield Acceleration
Autores: John P. Palastro, J. L. Shaw, P. Franke, D. Ramsey, T. T. Simpson, Dustin H. Froula
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 124, 134802
DOI: 10.1103/Physics.13.49





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