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É feito com espelhos, parece magia, mas é tecnologia quântica

Cientistas criam luz através de complexos movimentos de espelhos minúsculos.

26/05/2011 às 15:20

zpm Alguns dias atrás escrevi sobre um mega laser em desenvolvimento na Europa, que se tudo der certo romperá a estrutura do Espaço-Tempo transformando partículas virtuais em reais. Pois bem, um grupo de cientistas da Suécia, Japão, Austrália e EUA conseguiram algo semelhante, com meios bem menos dramáticos mas igualmente impressionantes.

Eles demonstraram pela primeira vez o Efeito Casimir Dinâmico. O efeito Casimir é uma leve (muito leve) força que surge entre duas placas metálicas extremamente próximas. É causado pela criação e aniquilação de partículas virtuais mescladas na estrutura do vácuo. É a fonte de energia dos módulos de Energia de Ponto Zero usados em Stargate Atlantis.

No caso do efeito dinâmico a teoria é que um espelho se movendo em velocidades relativísticas, ou seja, a uma fração relevante da velocidade da luz perturbaria o Espaço a ponto de refletir um dos fótons de um par de partículas virtuais, que estariam sendo criadas e aniquiladas todo o tempo.

Como graças ao movimento angular o espelho se moveria acima da velocidade da luz, não haveria tempo das partículas se atraírem e desaparecerem, uma seria estapeada para… a realidade.

Assim teríamos um espelho produzindo luz.

Problema é que não é simples criar algo assim. Um cálculo simples (pra eles) determinou que um espelho microscópico oscilando a uma frequência de 2 GHz, com deslocamento de um nanômetro produziria um fóton por dia, e exigiria 100 MW de energia mecânica para sua movimentação. Fora a temperatura, que teria que ficar abaixo de 20 miliKelvins. Inviável.

Felizmente há meios de se conseguir resultados equivalentes. O escolhido foi o SQUID. Não são as lulas malignas de Matrix, mas poderiam ser. É sigla em inglês de Dispositivo Supercondutor de Interferência Quântica. Funcionam como magnetômetros MUITO sensíveis, utilizando o Efeito Josephson.

Efeito Quem?

O Efeito Josephson é uma corrente elétrica que surge entre dois supercondutores separados por uma camada isolante, em temperaturas criogênicas. Uma das características é que a corrente é muito, muito precisa, por isso um de seus usos é padronização de unidades. Aqui algo que pouca gente já viu: Um Volt.

800px-NISTvoltChip

O chip acima (detalhes no paper aqui) foi projetado pelo National Institute of Standards and Technology, o INMETRO dos gringos, que pelo visto tem mais o que fazer do que criar tomadas. A estrutura do lado esquerdo é uma antena de microondas, ela alimenta 3020 junções Josephson, que retificam a energia recebida gerando uma saída de precisamente 1 Volt. O uso em calibração de dispositivos eletrônicos é imenso; o Laguna deve estar babando neste momento.

Só que não queremos medir voltagem, queremos interferir no circuito. Coisa, aliás, que é a base da física quântica e o Princípio da Incerteza de Heisenberg. Normalmente um incômodo, principalmente para a área de teletransporte, o ato de uma observação alterar o fenômeno observado aqui se torna crucial.

Dois SQUIDs em paralelo alteram o comprimento do circuito de indução, agindo como se você movesse o “fio” para frente e para trás. Isso tem o mesmo efeito de um espelho, só que é milhões de vezes mais rápido e mais simples de implementar.

O comportamento do circuito é bem simples, a dispersão dos fótons obedece a uma transformação de Fourier primária, que eu adoraria explicar mas estou sem espaço (colou?):

Snap147

Com o circuito resfriado em Hélio líquido, detectores de radiação eletromagnética começaram a apitar mostrando fótons de microondas surgindo onde antes não havia nada. Comparando a temperatura do circuito amplificador isolado e depois com o circuito gerador acoplado viram uma diferença de vários Kelvin, indicando que havia energia térmica ali.

Os gráficos bateram com as fórmulas, os fótons gerados não só obedeciam a princípios de pares de partículas, com ângulos e velocidades distintas, como sua frequência e energia eram bem dispersos, seguindo o modelo do vácuo:

Snap148

Hoje vejo que mais uma vez a 1ª Lei de Clarke continua valendo: “Toda tecnologia suficientemente avançada é indistinguível de mágica”. Que o digam cientistas que produzem luz abanando espelhos.

Os detalhes do experimento podem ser lidos no paper original.

Via Twitter do Carlos Hotta.

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