domingo, 28 de outubro de 2012
Da ficção para a realidade
Um raio trator capaz
de desviar um asteroide em rota de colisão com a Terra, capturar lixos
espaciais, ou ajustar a órbita de satélites artificiais não é mais um sonho tão
distante.
Presente há anos na
ficção científica, aos poucos o conceito de um raio capaz de puxar materiais
sem contato começou a ser testado nos laboratórios de nanotecnologia, já sendo uma realidade para as nanopartículas.
Embora a ficção
tenha várias versões do aparato, para os físicos do mundo real um raio trator é
uma onda de luz, visível ou não, capaz de puxar um objeto ao longo do feixe de
luz até a sua origem - há também
outro conceito, conhecido como raio trator gravitacional.
Agora, o avanço foi
significativo o suficiente para chamar a atenção da NASA.
David Ruffner e David Grier, da Universidade de Nova Iorque, nos Estados
Unidos, conseguiram pela primeira vez construir um raio trator autêntico, que
puxa as partículas sem depender de sua composição.
Os dois
pesquisadores usaram um laser especial, que produz um tipo de luz chamada feixe
de Bessel, no qual os fótons são disparados em anéis concêntricos.
Tubo de luz
Para criar o raio
trator, dois feixes de Bessel são disparados lado a lado.
Mas, em vez de
prosseguirem paralelamente, uma lente faz que com eles desviem e se
sobreponham, criando um padrão alternado de regiões claras e escuras.
A interação não
destrói o "miolo" vazio do feixe, onde fica a partícula a ser
tracionada.
Ajustando a
temporização dos feixes, os pesquisadores fizeram com que os fótons das regiões
brilhantes se espalhem em direção à fonte de luz, empurrando a partícula para a
próxima região clara.
Como há uma
sequência de regiões claras e escuras, ao sair do raio de ação dos fótons de um
anel de luz, a partícula já atingiu o anel de luz seguinte, cujos fótons entram
então em ação.
Assim, o feixe de
luz funciona como uma correia transportadora, levando continuamente a partícula
em direção à fonte.
(a) Interseção dos dois lasers;
(b) reconstrução volumétrica do feixe resultante;
(c) holograma de fase mostrando a correia
transportadora de luz;
(d) projeção holográfica do feixe que puxa a partícula
em direção à sua origem.
[Imagem:
Ruffner/Grier]
Raio trator prático
Tudo ainda funciona
no reino da nanotecnologia - o raio trator é
capaz de puxar microesferas de sílica.
Mas há dois avanços
essenciais.
O primeiro é que o raio trator a laser não
depende de uma segunda fonte de luz do "outro lado", podendo ser emitido de uma fonte
única, a partir de um único ponto.
O segundo é que, ao contrário do primeiro
nano-raio trator verdadeiro, criado há menos de seis meses, o sistema independe
das propriedades físicas da partícula a ser transportada.
Foi isso que chamou
a atenção da NASA, que já contatou os pesquisadores
para discutir possibilidades de aplicações do raio trator no espaço.
Raio trator no espaço
Apesar de conseguir
puxar apenas micropartículas aqui embaixo,
no espaço a força do
raio trator pode ser suficiente para deslocar objetos de maior massa.
Outra possibilidade
de aplicação é a captura de partículas de cometas e asteroides, evitando as
complicadas manobras de pousar nesses corpos celestes para coletar amostras.
Os dois
pesquisadores passaram à frente de uma equipe formada pela própria NASA há cerca de um ano, para tentar
viabilizar a tecnologia dos raios tratores:
Bibliografia:
Optical
Conveyors: A Class of Active Tractor Beams
David
B. Ruffner, David G. Grier
Physical
Review Letters
Vol.:
109, 163903
DOI:
10.1103/PhysRevLett.109.163903
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