Físicos descobrem como transformar luz em matéria

Pesquisadores propõem a construção de um experimento capaz de transformar fótons em matéria, o que demonstraria um dos aspectos da teoria da relatividade de Einstein. Imagem: Shutterstock/Elenamiv

Pesquisadores propõem a construção de um experimento capaz de transformar fótons em matéria, o que demonstraria um dos aspectos da teoria da relatividade de Einstein. Imagem: Shutterstock/Elenamiv

Cientistas demonstraram como a luz pode ser transformada em matéria, feito inimaginável há 80 anos, quando a hipótese foi inicialmente sugerida.

Ao investigar problemas com a obtenção de energia a partir da fusão nuclear, um grupo de físicos do Imperial College London e do Instituto Max Planck de Física Nuclear observou que poderia aplicar seu estudo à experimentação de uma teoria que existia há décadas e que, embora matematicamente bem fundamentada, segue sem ser testada empiricamente: em 1934, os cientistas Gregory Breit e John Wheeler propuseram que a luz poderia ser convertida em matéria a partir da colisão de dois fótons (fotões).

A teoria de Breit-Wheeler prevê que a colisão entre duas partículas que compõem a luz — os fótons — cria um elétron (eletrão) e um pósitron (positrão), antipartícula do elétron de massa igual à deste, mas com carga elétrica positiva. O método sugerido é teoricamente simples, porém, Breit e Wheeler nunca esperaram que alguém pudesse demonstrá-lo e, de fato, o fenômeno da transformação da luz em massa jamais foi demonstrado em laboratório até o presente.

Trabalhando no Blackett Physics Laboratory, do Departamento de Física da universidade londrina, o pesquisador Oliver Pike e seus colegas levaram a teoria quase octogenária a um mecanismo para experimentação, tendo descrito o método empregado no periódico Nature Photonics.

No laboratório, um laser extremamente poderoso aceleraria elétrons a uma velocidade ligeiramente inferior à da luz. Então, esses elétrons atingiriam uma placa de ouro, gerando um feixe de fótons cerca de um bilhão de vezes mais energético do que a luz visível. Na outra ponta do experimento, outro laser de alta intensidade seria disparado em direção à superfície de um pequeno recipiente de ouro chamado hohlraum (palavra alemã que significa “área oca”, ou “cavidade”), criando um campo de irradiação térmica (transmissão de calor sob a forma de ondas eletromagnéticas) do qual resultaria luz semelhante à emitida pelas estrelas.

Esquematização descrita pelos pesquisadores.

Esquematização descrita pelos pesquisadores.

Em seguida, o feixe de fótons da primeira parte do experimento seria direcionado para a cavidade do hohlraum, levando os fótons das duas fontes a colidirem e “darem à luz” elétrons e pósitrons. Os cálculos dos pesquisadores sugerem que, na saída do recipiente de ouro, poderiam ser detectados até 100 mil pares elétron-pósitron em um único teste.

“Apesar de todos os físicos aceitarem que a teoria é verdadeira, quando Breit e Wheeler primeiro a propuseram, disseram nunca esperar que ela fosse demonstrada em laboratório”, afirma Steve Rose, membro da equipe de criação do experimento, que acrescenta: “[h]oje, quase 80 anos depois, provamos que eles estavam errados”.

Oliver Pike, que está completando seu PhD em física de plasma, considera a teoria da transformação da luz em matéria “conceitualmente simples”, entretanto, tem sido difícil verificá-la experimentalmente. “A corrida para conduzir e completar o experimento começou!”, exclama.

Caso seja bem-sucedido, o colisor de fótons recriaria um processo importante nos primeiros 100 segundos do nosso universo e observado em erupções de raios gama. Ainda, o processo Breit-Wheeler “é o modo mais simples como a matéria pode ser produzida a partir da luz, e uma das mais puras demonstrações [da equação] E = mc2“, aponta Pike, o que serviria para demonstrar a teoria da relatividade de Einstein, segundo a qual (entre outras coisas) matéria e energia são equivalentes. A equipe planeja executar o experimento proposto no próximo ano.

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é graduado em Ciências Econômicas pela Universidade Estadual Paulista (Unesp) e trabalha como consultor financeiro na Valore Brasil - Controladoria de Resultados. Atualmente, cursa o MBA em Controladoria e Finanças na Universidade de São Paulo (USP). Entusiasta da razão e da ciência, fundou o espaço de divulgação científica Make It Clear Brasil, em 2013.

3 Comentários

  1. Digamos … que haja demais planetas… a mesma força que nos mantem suspensos e longe de colisao com mercurio e etc … tambem mantem
    As galaxias afastadas. … “o acaso nao cria coisas a partir do nada , o acaso apenas une dois corpos ou materias …”(roh santos)

  2. Na integra… qualquer um pode transformar a luz em materia ..
    Ta bom…. (quase ninguem) nao precisa ser phd em fisica pra saber quea luz e compostas por fotons.. e que. Numa tentativa de dar aos fotons cargas positivas , por meio de um aperelho especifico. Voce torna a luz sensitiva … em cargas demasiadas de protons. Voce pode causar o impacto da luz num corpo ou outra materia o mesmo que uma muniçao calibre 22lr 5/16mm ….
    ” o conhecimento está na busca pelo privilegio de ter a sabedoria.”
    Meu projeto mais recente aponta .. algumas verdades sobre o espaço tempo . E tambem sobre a existencia de uma outra entidade .. mas ja descobriram isto quando os lasers vibraram nos e.u.a… quanto as estrelas … sao testes do poder .do ser que criou tudo … ele nao tem fim ou começo por isto os buracos negros geram outra estrela. Em um ponto distinto do universo …

  3. Essas notícias sobre o avanço científico brasileiro, que a nossa grande mídia não destaca, é o que faz brasileiros sonhar com o país dos sonhos, esperançosos num ápice não tão distante e, sair todos os dias com um sorriso sereno da certeza do amanhã radioso.

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