Prêmio Nobel de Física 2023

Em 2023, o Prêmio Nobel de Física trouxe à tona uma celebração de conquistas científicas notáveis no campo da física quântica. A cientista francesa Anne L’Huillier, juntamente com os cientistas húngaro Ferenc Krausz e norte-americano Pierre Agostini, conquistou a distinção mais prestigiosa do mundo da ciência, dividindo um prêmio de cerca de US$ 1 milhão. A importância dessa premiação não reside apenas nas conquistas científicas de destaque, mas também no fato de Anne L’Huillier se tornar a quinta mulher a receber o Prêmio Nobel de Física em 122 anos de história do prêmio, o que destaca a crescente representatividade das mulheres na ciência.

A Física Quântica, um campo que revolucionou a nossa compreensão da natureza, esteve no centro do Nobel de Física de 2023. Ela entrou em conflito com a Física Clássica devido a vários conceitos inovadores, incluindo o princípio da incerteza de Heisenberg, que afirma que é impossível determinar simultaneamente a posição e a velocidade de uma partícula, como um elétron. Apesar de a teoria indicar que determinar essas grandezas com precisão absoluta é impossível, pesquisas com novas tecnologias estão aproximando a humanidade cada vez mais do entendimento do mundo no nível quântico, especialmente no que se refere ao movimento extremamente rápido dos elétrons.

O Nobel de Física de 2023 é um marco importante nessa jornada de exploração das fronteiras da física, com a premiação dos três cientistas que demonstraram uma maneira inovadora de criar pulsos de luz extremamente curtos, conhecidos como attossegundos. Esses pulsos de luz têm a capacidade de capturar e medir processos ultrarrápidos nos quais os elétrons se movem e mudam de níveis de energia nos átomos. Essa descoberta representa uma revolução no estudo da física quântica e abre novas possibilidades em diversas áreas, desde a eletrônica até os diagnósticos médicos.

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Anne L’Huillier, Ferenc Krausz e Pierre Agostini receberam esse prêmio por contribuições significativas que não apenas nos permitem explorar o universo no nível quântico, mas também por seus possíveis impactos em tecnologias futuras. O estudo de pulsos de attossegundos tem aplicações potenciais que vão muito além do laboratório. Na eletrônica, é crucial entender e controlar como os elétrons se comportam em materiais. Além disso, pulsos de attossegundos podem ser usados para identificar diferentes moléculas, o que pode ter implicações substanciais na área de diagnósticos médicos.

O Prêmio Nobel representa avanço nas pesquisas

A premiação destes cientistas representa um avanço significativo na capacidade de observar e compreender o comportamento dos elétrons em escalas de tempo extremamente curtas. Os pulsos de luz de attossegundos permitem aos cientistas não apenas acompanhar o movimento dos elétrons dentro do átomo ou de moléculas, mas também suas mudanças de energia e de órbitas. Essa descoberta coloca a física dos attossegundos como uma nova ferramenta poderosa para investigar mecanismos que são governados por elétrons.

O diretor do Centro de Lasers e Aplicações do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP), Ricardo Elgul Samad, enfatiza a importância dessa pesquisa ao afirmar que ela nos permite “ver dentro de um átomo como o elétron se movimenta”. Isso é, sem dúvida, um marco significativo na compreensão das entranhas da física quântica e nos permite explorar fenômenos que ocorrem em escalas de tempo na ordem de bilionésimos de bilionésimos de segundo.

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A pesquisa em pulsos de laser ultracurtos, que começou em 1985 com a técnica de geração de attossegundos, já trouxe à tona uma série de avanços significativos. Em 2018, Gérard Mourou e Donna Strickland receberam o Prêmio Nobel de Física por suas contribuições nesse campo. Agora, Anne L’Huillier, Ferenc Krausz e Pierre Agostini continuam essa trajetória de excelência científica, consolidando a pesquisa em attossegundos como uma área fundamental da física contemporânea.

Os experimentos dos laureados produziram pulsos de luz tão curtos que são medidos em attossegundos, o que os torna capazes de fornecer imagens dos processos eletrônicos dentro de átomos e moléculas. Isso significa que a humanidade está agora mais perto do que nunca de entender o comportamento dos elétrons, a base de grande parte da física quântica. Essa pesquisa permite não apenas acompanhar o movimento dos elétrons, mas também suas mudanças de energia e de órbitas.

Segundo Ricardo Elgul Samad, especialista em experimentos com femtossegundos, desde a invenção do laser em 1960, 13 prêmios Nobel em Física foram concedidos a pesquisadores que aprimoraram a tecnologia dos lasers, enquanto outros três prêmios Nobel de Química expandiram a aplicação da alta energia desses feixes. O prêmio Nobel em Física de 2023 está intrinsicamente relacionado a uma técnica inventada em 1985 para a geração de pulsos de laser ultracurtos, chamados de femtossegundos. Isso representa o milionésimo de um bilionésimo de segundo, uma escala de tempo incrivelmente curta.

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Essa pesquisa teve um impacto profundo em várias áreas da física, incluindo a criação de pulsos de luz extremamente curtos ao direcionar o laser para um gás nobre, como o argônio. Esse processo resulta na geração de harmônicos, que são fótons com frequências cada vez mais elevadas e, portanto, maior energia. Anne L’Huillier foi pioneira nesse trabalho em 1987, quando transmitiu um laser infravermelho através de um gás nobre, abrindo caminho para novos experimentos e descobertas.

Em 2001, Pierre Agostini alcançou um marco importante ao produzir e investigar uma série de pulsos de luz consecutivos, cada um com apenas 250 attossegundos de duração. Ao mesmo tempo, Ferenc Krausz estava trabalhando em um experimento diferente, que permitia isolar um único pulso de luz com 650 attossegundos de duração. As contribuições desses cientistas permitiram a investigação de processos tão rápidos que antes eram impossíveis de serem acompanhados.

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Essas conquistas científicas levaram a uma nova era na exploração dos átomos e moléculas em escala de attossegundos. De acordo com o release de divulgação do prêmio, os experimentos dos laureados produziram pulsos de luz tão curtos que são medidos em attossegundos, demonstrando assim que esses pulsos podem ser usados para fornecer imagens dos processos eletrônicos dentro de átomos e moléculas. Isso significa que agora temos as chaves para desvendar os segredos dos elétrons, que governam muitos aspectos do nosso mundo.

Essas descobertas são tão significativas que Eva Olsson, presidente do Comitê Nobel de Física, declarou: “Agora podemos abrir a porta para o mundo dos elétrons. A física dos attossegundos nos dá a oportunidade de entender mecanismos que são governados por elétrons. O próximo passo será utilizá-los.” Com isso, abre-se um vasto horizonte de possibilidades para novas descobertas e inovações tecnológicas que podem transformar a nossa compreensão da física e seu impacto em nossas vidas.

Ricardo Elgul Samad, pesquisador do Centro de Lasers e Aplicações do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP), também destaca o potencial dessas pesquisas, especialmente na redução do tamanho dos aceleradores de partículas. Ele acredita que é possível reduzir de 3 quilômetros para apenas 20 centímetros o tamanho de um acelerador de elétrons, o que teria um impacto significativo na pesquisa em física de partículas e em outras áreas.

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Essa pesquisa não é apenas uma exploração intelectual profunda, mas também tem aplicações práticas que afetam muitos aspectos de nossa vida cotidiana. Pulsos de attossegundos foram usados em uma colaboração internacional para estudar o emaranhamento quântico com luz estruturada. Essas medidas foram realizadas no laboratório do Prof. Thierry Ruchon do Laboratoire Interactions, Dynamiques et Lasers (LIDYL) – Université Paris Saclay (França), que foi originalmente montado pela laureada Profa. Anne L’Huillier. O estudo desses pulsos ultra-rápidos está permitindo explorar os limites da física quântica e avançar em direção a aplicações práticas e inovadoras.

Esse estudo oferece um vislumbre do que é possível quando se desvenda os mistérios do “muito, muito pequeno” e do “extremamente rápido”. À medida que a tecnologia continua a avançar, novas descobertas e aplicações emocionantes surgirão, abrindo novas portas para a compreensão da natureza e seu impacto em nossa vida cotidiana. O Prêmio Nobel de Física de 2023 é um reconhecimento de cientistas visionários que estão na vanguarda dessas descobertas revolucionárias, demonstrando que o potencial da física quântica é ilimitado e oferece inúmeras possibilidades para o futuro da ciência e da tecnologia.

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Fonte: SBF