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Física & Química

Conheça o Zeptossegundo, a menor fatia de tempo já registrada

Elétron escapando de um átomo de hélio. (M. Ossiander (TUM) / M. Schultz (MPQ))

Nem tentes capturar um zeptossegundo usando um cronômetro de rotina. Esta pequena fatia de tempo é uma fração de um segundo – tão pequeno que é igual a um único número 1 na posição 21 atrás do ponto decimal, um trilhão de um bilionésimo de segundo, relata Rebecca Boyle em New Scientist.

Pesquisadores do Instituto Max Plank, na Alemanha, finalmente mediram mudanças minúsculas dentro de um átomo na escala de zeptosegundo. Eles realizaram este feito enquanto estudavam o chamado efeito fotoelétrico em ação. Albert Einstein descreveu essa complicada peculiaridade da luz em 1905, ganhando mais tarde o Prêmio Nobel de Física por sua explicação desse conceito definidor.

O efeito fotoelétrico mostra que a luz pode agir como uma onda e uma partícula. Quando um fóton, ou uma partícula de luz, de uma determinada energia atinge um elétron, ele pode libertar o elétron de seu átomo. O fóton ejeta o elétron em um processo chamado fotoemissão, a base por trás da energia solar.

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Agora os pesquisadores realmente captaram a emissão de elétrons dos átomos de hélio, medindo a minúscula quantidade de tempo que leva para que o elétron seja ejetado após o ataque do fóton. Para medir o evento, foi necessário usar um equipamento chamado Attosecond Streak Camera, que consiste em dois lasers de diferentes disparos de luz em explosões extremamente curtas, escreve Stewart Wills na Optics and Photonics News. Os pesquisadores direcionaram a câmera para um jato de hélio – um gás relativamente simples, constituído por átomos que têm apenas dois elétrons cada um.

O primeiro laser era um raio extremamente ultravioleta destinado a excitar o hélio o suficiente para renunciar a um de seus elétrons, disparando em pulsos de 100 átomos de segundo (um segundo é de apenas 10-18 segundos). O segundo laser era quase infravermelho e era usado para capturar os elétrons que escapavam em ação, disparando por quatro femtossegundos de cada vez (um único femtossegundo tem apenas 10-15 segundos).

Quando o átomo de hélio ejetou um elétron, o laser infravermelho detectou a emissão, permitindo aos pesquisadores calcular a duração do evento até 850 zeptossegundos. O experimento mostrou que são necessários entre 7 e 20 atossegundos para que o átomo de hélio ejete um de seus elétrons, relata Boyle.

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Os resultados do estudo foram publicados na revista Nature Physics. E dão aos pesquisadores alguma visão de como esse processo quântico funciona, escreve Boyle, e pode um dia ser útil em computação quântica e supercondutividade.

“Há sempre mais de um elétron. Eles sempre interagem. Eles sempre sentirão uns aos outros, mesmo a grandes distâncias”, diz Martin Schultze, líder da equipe, a Boyle. “Muitas coisas estão enraizadas nas interações dos elétrons individuais, mas nós as tratamos como uma coisa coletiva. Se você realmente quer desenvolver uma compreensão microscópica dos átomos, no nível mais básico, você precisa entender como os elétrons lidam uns com os outros.”

FONTE / Smithsonian

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Redação
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A SoCientífica, abreviação para Sociedade Científica, nasceu em agosto de 2014 da vontade de decifrar as novidades no mundo científico e transmiti-las para uma sociedade que depende da ciência e tecnologia mas que sabe muito pouco sobre elas. Em um momento em que a desconfiança está se sobressaindo e novas ondas negacionistas de evidências surgem, a SoCientífica está empenhada em ajudar a trazer iluminação para a sociedade novamente.

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