Pesquisadores conseguiram demonstrar experimentalmente pela primeira vez um fenômeno conhecido como “recuo quântico”, previsto em 1940 por Vitaly Ginzburg [1916-2009], que ganhou o Nobel de Fsica de 2003 por suas contribuies teoria dos supercondutores e superfluidos.
Em termos simples, o recuo quntico descreve como a natureza dos ftons, as partculas da luz, tm um grande impacto nos eltrons que se movem atravs dos materiais.
O fenmeno necessrio para explicar coisas triviais, como a radiao emitida quando os eltrons se movem pela gua, ou a luz refletida pelas estruturas fsicas das asas das borboletas.
Embora se suponha que os eltrons percam energia e desacelerem quando isso acontece, a fsica clssica prev que seu impacto na radiao emitida insignificante.
No entanto, Ginzburg postulou que essa suposio cai por terra quando se considera a teoria da eletrodinmica quntica, que trata de como as partculas carregadas interagem com um campo eletromagntico, bem como de como a luz interage com a matria.
De acordo com a teoria, quando os eltrons em movimento desaceleram aps atingir os tomos, a energia e o momento que esses eltrons perdem devem ser transferidos para a radiao emitida. Isso acontece porque a luz existe como partculas que possuem energia e momento, e que se movem em uma onda como radiao.
Alm de discordar das previses da fsica clssica, o recuo quntico suficiente para afetar os eltrons mais lentos, fazendo com que eles se desviem do seu caminho.
Recua mesmo
Agora, Sunchao Huang e colegas da Universidade Tecnolgica de Nanyang, em Cingapura, conseguiram finalmente demonstrar que a teoria de Ginzburg est correta. Eles obtiveram as provas atravs de experimentos separados que bombardearam eltrons de um microscpio eletrnico de varredura em camadas atomicamente finas de nitreto de boro hexagonal, um material usado em lubrificantes e tintas, e grafite, o mesmo encontrado nos lpis.
Usando um espectrmetro de raios X de disperso de energia, os pesquisadores mediram os raios X emitidos por esse bombardeamento e demonstraram que esses raios X tinham energias diferentes daquelas previstas pela teoria clssica, mas que podem ser explicadas pelo recuo quntico.
Em uma das medies, por exemplo, os raios X atingiram uma energia de 1.300 eltron-volts (eV), conforme previsto pela teoria do recuo quntico, enquanto os clculos da fsica clssica postulavam que seriam detectados raios X com uma energia de 1.340 eV. A diferena de 40 eV mostrou que os raios X de fato perderam energia.
Os pesquisadores afirmam que o efeito de recuo quntico pode ser muito maior sob certas condies, como quando os materiais bombardeados pelos eltrons esto inclinados ou se a direo da qual os raios X so observados alterada.
A equipe j est trabalhando na construo de dispositivos que tirem proveito da diferena de energia detectada nos raios X.
Melhores imagens de raios X
E isso tem implicaes prticas: Por exemplo, o recuo quntico pode ser usado para melhorar as imagens de raios X dos exames mdicos, miniaturizar esses equipamentos de raios X e ainda controlar a energia dos raios X com preciso, essencialmente criando imagens “em cores”.
Especificamente, a equipe prope usar compostos inorgnicos para produzir raios X em dispositivos do tamanho de chips de computador, apenas submetendo-os a feixes de eltrons.
“Ao usar diferentes raios X ajustados com energias especficas para sondar a composio atmica dos materiais, podemos obter uma nova viso sobre a estrutura das clulas em amostras de tecido. O recuo quntico a chave para otimizar a energia da fonte de raios X e no pode ser ignorado,” disse o professor Edward Morton, que j est trabalhando para tirar proveito tecnolgico da demonstrao do recuo quntico.
A equipe tambm planeja estudar situaes em que o recuo quntico pode ser potencialmente to grande que, em vez dos raios X previstos pela fsica clssica, emitida luz visvel ou mesmo micro-ondas.
Fonte: Inovação e Tecnologia