Os lasers mais poderosos do mundo que podem desvendar segredos do cosmos
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02/01/2024 às 14:35
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Dados
O campo de estudo é impulsionado pelo desejo de investigar o cosmos, explica Alex Robinson, o principal físico teórico de plasma do CLF. A pesquisa astrofísica geralmente é "observacional", diz ele. "
Você está apontando algum tipo de telescópio e vê várias coisas. Mas surge a questão do que realmente está acontecendo." A esperança é que a realização de experimentos com um laser de tal poder, pela primeira vez, permita "testes realmente rigorosos sobre se certas teorias poderiam funcionar ou não".
Entre os mistérios que se espera investigar em Oxford estão as origens dos campos magnéticos, que cercam a maioria dos objetos substanciais no Universo, como estrelas e planetas.
"Por que esses campos magnéticos estão lá? Não é exatamente óbvio”, diz Robinson, e nenhuma observação pode realmente voltar e testar por que eles primeiramente surgiram.
Um desses métodos de teste pode envolver a fusão de matéria para criar ondas de choque e a adição de turbulência fabricada, como causadas por nuvens moleculares, planetas e poeira, para ver se isso "poderia dar origem a campos magnéticos".
Outros experimentos explorarão as origens dos raios cósmicos (partículas de alta energia que podem viajar quase na velocidade da luz), como os jatos (sprays de partículas que disparam de colisões de alta energia) são formados e a estrutura dentro de planetas gigantes.
Os pesquisadores também usarão o laser Vulcan 20-20 para investigar a formação de novos materiais. Uma forma de nitreto de boro, um material mais duro que o diamante, foi potencialmente considerada metastável - criada em condições de pressão e intensidade muito altas fabricadas no laboratório, que podem posteriormente sobreviver em temperaturas ambientais.
E então a questão é: que outros materiais você poderia fazer da mesma maneira? Eles teriam propriedades eletrônicas ou ópticas fantásticas? Eu não sei. Mas pelo menos há um pedaço lá nos dizendo que há algo que vale a pena explorar.
— Alex Robinson, o principal físico teórico de plasma do CLF
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Por que os lasers mais poderosos do mundo podem desvendar segredos do cosmos? — Foto: Getty Images via BBC
Alcançando a fusão
A fusão nuclear também está na lista de áreas onde os lasers de ultra-alta potência. Em julho, pesquisadores da National Ignition Facility do Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia, usaram lasers para obter um ganho líquido de energia pela segunda vez.
Um experimento em 2023 criou um rendimento energético mais alto do que o primeiro, aumentando novamente as esperanças de que a energia limpa possa substituir nossas fontes de energia existentes. (Reações de fusão não liberam gases de efeito estufa ou resíduos radioativos.)
A fusão também tem sido uma das principais áreas de estudo no centro de Infraestrutura de Luz Extrema para Física Nuclear (ELI-NP) em M?gurele, Romênia - que com uma força de 10 petawatts mantém o título de laser mais poderoso do mundo.
No ano passado, o operador do laser romeno começou a fazer parceria com empresas privadas para desenvolver tecnologias que possam alimentar as primeiras usinas de fusão comercial do mundo.
Usando a técnica de "Amplificação de Pulso Chirped" que rendeu o Prêmio Nobel de Física em 2018, os pulsos a laser serão esticados, reduzindo sua potência máxima, antes de serem amplificados e comprimidos novamente.
Espera-se que a pesquisa sobre os processos físicos dessa interação seja publicada em três anos, antes da construção das primeiras usinas de fusão comercial na década de 2030.
Maior é melhor?
Os físicos estão bastante interessados em enfatizar a natureza colaborativa do campo - mas o tamanho continua sendo uma um ponto para se gabar.
De acordo com Chang Hee Nam, diretor do Centro de Ciência Relativística do Laser (CoReLS) na Coreia do Sul e professor do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju, o laser do centro atualmente "detém o recorde de maior intensidade" do mundo, atingindo 10^23 W/sq cm - ou uma intensidade tão poderosa quanto toda a luz na Terra focada em pouco mais de um micrômetro, ou menos de um quinquagésimo do diâmetro de um cabelo humano.
