Microscópio congela o tempo em um quintilionésimo de segundo
O mundo subatômico é difícil de imaginar não apenas porque é incrivelmente pequeno, mas também por ser super-rápido. Atualmente, físicos da Universidade do Arizona desenvolveram o microscópio eletrônico mais rápido do mundo para capturar eventos que duram apenas um quintilionésimo de segundo.
Uma boa câmera, com uma velocidade do obturador medida em milissegundos, pode ser capaz de tirar uma foto nítida de uma pessoa correndo. Mas as “câmeras” mais rápidas do mundo – microscópios eletrônicos de transmissão – podem capturar eventos na escala de attossegundos, como fotos de elétrons em movimento. Um attossegundo é um quintilhão de segundo, o que faz com que um milissegundo (um milésimo de segundo) pareça uma eternidade.
Se olharmos de outra forma, há tantos attossegundos em um segundo quanto há segundos em 31,7 bilhões de anos; ou seja, mais do que o dobro do tempo que o universo existe – números verdadeiramente imcompreensíveis aqui.
De qualquer forma, esforços anteriores para capturar eventos nesse tipo de escala de tempo chegaram a 43 attossegundos, o que os pesquisadores da época chamaram de “o evento controlado mais curto já criado pela humanidade”. E agora, a equipe da Universidade do Arizona diminuiu ainda mais este tempo, congelando o tempo em apenas um attossegundo.
Esse trabalho foi desenvolvido a partir da pesquisa de Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L’Huilliere, que geraram os primeiros pulsos de luz, curtos o suficiente para serem medidos em attossegundos – o que rendeu à equipe o Prêmio Nobel de Física em 2023.
Para o novo estudo, os pesquisadores desenvolveram o que chamam de “attomicroscópio”. Primeiro, um pulso de luz ultravioleta é disparado em um fotocátodo, que libera elétrons ultrarrápidos dentro do attomicroscópio. Em seguida, um pulso de laser é dividido em dois feixes, que são enviados para os elétrons que se movem através do microscópio. Um desses feixes é polarizado e chega em momentos ligeiramente diferentes, gerando um pulso de elétron “fechado” que pode gerar imagens de uma amostra – neste caso, o grafeno.
Usando essa técnica, a equipe foi capaz de gerar pulsos de elétrons com duração de apenas um único attossegundo, permitindo que eles observassem o movimento ultrarrápido dos elétrons que normalmente não podem ser vistos. Os pesquisadores dizem que esse avanço pode ser aplicado na física quântica, química e biologia.
“A melhora da resolução temporal dentro dos microscópios eletrônicos tem sido antecipada há muito tempo e tem sido o foco de muitos grupos de pesquisa, porque todos nós queremos ver o movimento do elétron”, disse Mohammed Hassan, um dos autores do estudo. “Esses movimentos acontecem em attossegundos. Mas agora, pela primeira vez, somos capazes de atingir a resolução temporal de attossegundos com o nosso microscópio de transmissão eletrônica, o qual chamamos de ‘attomicroscopia’. Pela primeira vez, podemos ver pedaços do elétron em movimento”.
A pesquisa foi publicada na revista Science Advances.
Fonte: Universidade do Arizona
Artigo original (em inglês) publicado por Michael Irving na New Atlas.
Sobre o autor
Michael Irving sempre foi fascinado pelo espaço, tecnologia, dinossauros e os mistérios mais estranhos da física e do universo. Possuidor de um Bacharelado em Escrita Profissional e vários anos de experiência escrevendo artigos, em 2016 ele entrou para o time da New Atlas.
