{"id":8969,"date":"2017-01-09T22:14:05","date_gmt":"2017-01-10T00:14:05","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/?p=8969"},"modified":"2017-01-09T22:14:05","modified_gmt":"2017-01-10T00:14:05","slug":"bales-de-tomos-e-agulhas-de-matria-escura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/hypercubic\/2017\/01\/bales-de-tomos-e-agulhas-de-matria-escura\/","title":{"rendered":"Bal\u00f5es de \u00e1tomos e agulhas de mat\u00e9ria-escura"},"content":{"rendered":"

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Procurar uma part\u00edcula de mat\u00e9ria-escura tem sido como buscar uma agulha num palheiro escuro para os f\u00edsicos. Podemos ignorar a palha de mat\u00e9ria comum, mas como encontrar a agulha? Dois cientistas prop\u00f5em usar \u00e1tomos como bal\u00f5es para fazer um estouro.<\/h4>\n

Detectar sombras num quarto escuro como o universo n\u00e3o \u00e9 f\u00e1cil. N\u00f3s s\u00f3 sabemos que a mat\u00e9ria-escura e a energia-escura existem porque interagem fracamente com a gravidade dos aglomerados de gal\u00e1xias. Guardadas as devidas propor\u00e7\u00f5es, \u00e9 como perceber que h\u00e1 uma sombra na escurid\u00e3o por meio de um ru\u00eddo muito, muito baixo e muito distante. Como o barulho de uma agulha caindo num quarto totalmente escuro.<\/p>\n

Ent\u00e3o porque n\u00e3o amplificar esse ru\u00eddo at\u00e9 que ele se torne aud\u00edvel e reconhec\u00edvel? Seria simples, se n\u00f3s soub\u00e9ssemos como fazer isso com ondas gravitacionais. Para contornar essa limita\u00e7\u00e3o, Benjamin Varcoe (professor de f\u00edsica e astronomia da Universidade de Leeds) e Diego A. Qui\u00f1ones (p\u00f3s-doutorando em Informa\u00e7\u00e3o Qu\u00e2ntica da Universidade de Leeds) prop\u00f5em uma abordagem mais vi\u00e1vel: amplificar n\u00e3o o som, mas os microfones que o captam.<\/p>\n

Embora nem tudo o que existe seja feito de \u00e1tomos, tudo o que podemos manipular e mensurar \u00e9 de origem at\u00f4mica. Avan\u00e7amos tanto na manipula\u00e7\u00e3o da mat\u00e9ria comum que hoje em dia \u00e9 poss\u00edvel prender e manejar um \u00fanico \u00e1tomo com grande precis\u00e3o. Essa tecnologia de constru\u00e7\u00e3o \u00e1tomo-por-\u00e1tomo j\u00e1 nos deu coisas como lasers<\/em> e rel\u00f3gios at\u00f4micos \u2014 al\u00e9m de algumas esculturas engra\u00e7adinhas, como essa:<\/p>\n

\"A
A boy and his atom, IBM, 2013. Mon\u00f3xido de carbono sob microsc\u00f3pio de tunelamento.<\/figcaption><\/figure>\n

Brincadeiras \u00e0 parte, estudar e controlar \u00e1tomos individualmente continua sendo dif\u00edcil e problem\u00e1tico, pois essas part\u00edculas s\u00e3o extremamente sens\u00edveis a qualquer perturba\u00e7\u00e3o externa. N\u00e3o h\u00e1 perturba\u00e7\u00e3o mais externa que um pouco de mat\u00e9ria-escura. Que tal, ent\u00e3o, usar \u00e1tomos como sensores de mat\u00e9ria-escura?<\/p>\n

Usar choques entre part\u00edculas conhecidas para procurar part\u00edculas desconhecidas n\u00e3o \u00e9 novidade nenhuma na f\u00edsica. O que pode parecer uma ideia idiota \u00e9 botar \u00e1tomos para interagir com mat\u00e9ria-escura sabendo que essas duas coisas n\u00e3o interagem quase nada. Segundo o artigo que publicaram em 9 de dezembro passado na revista Atoms<\/em>, os \u00e1tomos que Varcoe e Qui\u00f1ones querem usar n\u00e3o s\u00e3o comuns.<\/p>\n

Infla\u00e7\u00e3o at\u00f4mica<\/h4>\n
Orbital eletr\u00f4nico de um \u00e1tomo de Rydberg (n = 12). As cores representam fases qu\u00e2nticas de el\u00e9trons altamente excitados. [Imagem: Wikipedia]<\/figcaption><\/figure>\n

Como o ru\u00eddo da mat\u00e9ria-escura que nos cerca \u00e9 fraqu\u00edssimo, os dois cientistas pensaram em amplificar os \u00e1tomos que serviriam de microfone para captar esse ru\u00eddo. Para os f\u00edsicos de Leeds, os chamados \u00e1tomos de Rydberg<\/a> seriam um bom microfone amplificado. Num \u00e1tomo de Rydberg, as dist\u00e2ncias entre o n\u00facleo e seus el\u00e9trons s\u00e3o maiores, o que significa que os el\u00e9trons t\u00eam maior energia potencial. \u00c9 como tirar uma bola da prateleira mais baixa e lev\u00e1-la \u00e0 mais alta, para que ela caia com o m\u00e1ximo de velocidade.<\/p>\n

Para inflar os \u00e1tomos e deix\u00e1-los no ponto \u2014 ou melhor, no estado de Rydberg \u2014, \u00e9 necess\u00e1rio prend\u00ea-los e ilumin\u00e1-los com um laser<\/em> de grande precis\u00e3o e de frequ\u00eancia espec\u00edfica. O resultado \u00e9 um \u00e1tomo inchado feito um bal\u00e3o, com at\u00e9 4000 vezes o tamanho original.<\/p>\n

Os cientistas estimam que, inflados dessa forma, os \u00e1tomos seriam maiores ou mais pesados que as part\u00edculas de mat\u00e9ria-escura. Lembra-se da agulha fazendo um ru\u00eddo num quarto escuro? N\u00e3o podemos ilumin\u00e1-la diretamente, mas podemos jogar uns bal\u00f5es pelo quarto. Aquele \u00e1tomo inflado que cair sobre a agulha de mat\u00e9ria-escura iria estourar de maneira bem aud\u00edvel.<\/p>\n

Situado a quase 1500 metros de profundidade, dentro de 260 metros c\u00fabicos de \u00e1gua, est\u00e1 o Large Underground Xenon, outro dispositivo para detectar mat\u00e9ria-escura. [Imagem: Wikipedia]<\/figcaption><\/figure>\n

Existem v\u00e1rios experimentos<\/a> que tentam detectar algum tipo de part\u00edcula escura. Para alguns f\u00edsicos, essa part\u00edcula desconhecida seria maior ou mais pesada que um \u00e1tomo comum. Para outros, seria algo menor e de massa muito pequena \u2014 como um \u00e1xion<\/a>, por exemplo. Varcoe e Qui\u00f1ones afirmam que o modelo de detec\u00e7\u00e3o at\u00f4mica que prop\u00f5em funcionaria em quase todos os tipos de part\u00edculas-candidatas, mas apostam em algo parecido com o \u00e1xion.<\/p>\n

Embora ainda exija muito cuidado e sofistica\u00e7\u00e3o, um detector at\u00f4mico de mat\u00e9ria-escura seria algo mais simples de ser feito pelo simples fato de que n\u00e3o seria necess\u00e1rio construir imensas instala\u00e7\u00f5es subterr\u00e2neas como as usadas em outros experimentos. Os \u00e1tomos de Rydberg, segundo Varcoe e Qui\u00f1ones, seriam menos suscet\u00edveis aos raios c\u00f3smicos e suas interfer\u00eancias.<\/p>\n

Refer\u00eancia<\/h4>\n

\"rb2_large_gray25\"<\/a>Qui\u00f1ones, D.A.; Varcoe, B. Decoherence in Excited Atoms by Low-Energy Scattering<\/strong> [Decoer\u00eancia em \u00e1tomos excitados por espalhamento de baixa energia<\/strong>]. Atoms<\/em>, 2016, 4, 28. doi:10.3390\/atoms4040028<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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