Experimento óptico inédito torna núcleo do ferro transparente

De acordo com a revista científica Nature, onde o artigo foi publicado, a técnica utiliza o efeito conhecido por transparência induzida eletromagneticamente e permite que materiais opacos possam se tornar transparentes para a luz em determinados comprimentos de onda, como por exemplo, o raios-X. O efeito é alcançado por meio de complexa interação óptica na região atômica da eletrosfera, onde os elétrons giram ao redor do núcleo atômico.

O experimento foi demonstrado pelo pesquisador Ralf Röhlsberger, ligado ao laboratório de luz síncrotron Deutsches Elektronen-Synchrotron, na Alemanha.

Segundo o cientista, esse efeito ocorre no comprimento de onda dos raios-x quando eles são direcionados para o núcleo atômico do isótopo de ferro 57, que compreende 2% do ferro que ocorre naturalmente no planeta.

Na prática, a nova forma de controle do estado óptico do núcleo atômico permitirá aos cientistas a construção de transistores ópticos de altíssimas velocidades, em que as correntes elétricas necessárias à comutação serão substituídas pela luz.

“O resultado de alcançar a transparência no núcleo atômico é o resultado do efeito da transparência induzida eletromagneticamente sobre o núcleo do átomo. Certamente, até que o primeiro computador com luz quântica se torne realidade ainda existe um longo caminho a percorrer. Entretanto, com esse efeito fomos capazes de realizar uma classe completamente nova de experimentos de óptica quântica de alta sensibilidade”, disse Röhlsberger.

Ferro Transparente
Para tornar o núcleo do ferro transparente no espectro dos raios-x, Röhlsberger e sua equipe montaram duas lâminas de ferro-57 (FE-57) dentro de uma cavidade ótica formada por dois espelhos de platina posicionados paralelamente.

No arranjo, as duas lâminas de FE-57, cada uma com 3 nanômetros de espessura, são mantidas entre os dois espelhos através de finas camadas de carbono formando uma espécie de sanduiche de 50 nanômetros de espessura. O carbono é transparente ao comprimento de onda do raio-X utilizado,

Em seguida, um feixe de raios X extremamente fino é disparado contra o conjunto em um ângulo muito preciso. Dentro da cavidade ótica os raios-x são refletidos pelos espelhos de platina. Esse movimento de reflexão cria uma ressonância ótica.

Se a distância entre as duas camadas de ferro e o comprimento de onda dos raios-x estiverem em uma proporção determinada, o núcleo do FE-57 se tornará transparente. Quando as camadas são movimentadas dentro da cavidade óptica o núcleo atômico do FE-57 se torna novamente opaco. Dessa forma os cientistas podem controlar o efeito da transparência.

Velocidade da Luz
Além do feito extraordinário, a equipe de Röhlsberger também demonstrou outro efeito paralelo produzido pela transparência induzida eletromagneticamente: o controle preciso da velocidade de propagação da luz.

Utilizando a mesma cavidade ótica, os pesquisadores também conseguiram frear a propagação de um feixe luminoso, fazendo-o se deslocar a apenas alguns metros por segundo, contra o tradicional valor de 300 mil quilômetros por segundo.

Arte: O gráfico mostra o princípio da transparência induzida. Nele, dois núcleos de FE-57 são posicionados entre dois espelhos. Quando interagem opticamente com os raios-x ocorre um estado de superposição quântica que faz as imagens nos espelhos se tornarem transparentes. Crédito: Ralf Roehlsberger/DESY, Apolo11.com.