domingo, 23 de março de 2008

Medir é preciso


"Cada vez que estendemos nossa habilidade de enxergar, nós vemos algo novo"


Louis-Victor-Pierre-Raymond, o sétimo duque de Broglie, teve uma carreira um tanto excêntrica. Seu interesse inicial era em história. Porém, em torno da Primeira Guerra Mundial, influenciado pelo irmão Maurice, um físico experimental, Louis começou a se interessar pela nova ciência que estudava os átomos, a física quântica.

Em 1922, apresentou sua tese de doutorado, "Pesquisas sobre a Teoria Quântica", onde teve uma idéia revolucionária: a matéria, tal qual a luz, tem propriedades ondulatórias. Até então, todo mundo imaginava que a matéria fosse feita de átomos, e os átomos, de prótons e elétrons, pequenas partículas, visualizadas como bolas de bilhar. Onda é o oposto, espalhada pelo espaço. Como a matéria pode ser ambas as coisas?

Ondas são descritas pelo seu "comprimento de onda", a distância entre duas cristas consecutivas. (A melhor imagem aqui não é uma solitária onda do mar, mas aquelas que vemos quando jogamos uma pedra numa poça d'água, ondas concêntricas separadas por uma distância fixa, o seu comprimento de onda.) De Broglie sugeriu que objetos materiais, de elétrons a cadeiras e pessoas, têm um comprimento de onda que diminui com sua massa.

Eu e você, caro leitor, temos um comprimento de onda ridiculamente pequeno, razão pela qual não nos vemos ondulando quando nos deparamos com nossa imagem no espelho. Mas elétrons, ou mesmo átomos, com massas bem menores, têm comprimentos de onda perceptíveis. Sendo assim, exibem efeitos atribuídos a ondas de luz, como a refração e a interferência. Esses efeitos podem ser usados para construir equipamentos de medida ultraprecisos. O que se faz usando a interferência da luz pode ser repetido com a interferência de átomos com uma precisão 10 mil vezes maior.

Quando duas ondas se encontram, suas cristas e vales se sobrepõem, ou melhor, interferem. Se as duas ondas estiverem perfeitamente em sincronia (ou em fase), crista se soma com crista, vale com vale e temos uma onda duas vezes mais alta. Essa é a interferência construtiva. Se uma crista bate com um vale, as ondas se anulam, numa interferência destrutiva.

Entre esses dois extremos muita coisa pode acontecer. Imagine por exemplo duas ondas idênticas que viajam em direção a uma parede. Ao serem refletidas, espelhos forçam as ondas a interferir. Detalhes no padrão de interferência revelam diferenças na distância percorrida pelas ondas, causadas por irregularidades na parede ou durante o percurso.

Dentre as várias aplicações, uma das mais lucrativas é o estudo de cavidades subterrâneas. Por exemplo, a existência de bolsões de petróleo e gás natural ou de veios de minérios e diamantes. Outra aplicação em desenvolvimento, talvez não tão lucrativa, é a detecção de terroristas em cavernas.

Para atingir alta precisão, os interferômetros atômicos precisam funcionar a baixíssimas temperaturas, da ordem de um milionésimo de grau acima do zero absoluto, um feito tecnológico que De Broglie jamais poderia imaginar possível. Mas ele concordaria que as idéias de hoje são a tecnologia de amanhã.

Grupos de cientistas nos EUA e na Europa estão usando o efeito para medir a força da gravidade com alta precisão. Por exemplo, a teoria de Newton prevê uma variação da gravidade entre o nível do mar e o topo do monte Everest de 0,3%. O objetivo aqui não é só aumentar a precisão de uma medida, mas sim, como disse o Prêmio Nobel Steven Chu, "medir o primeiro dígito de uma nova ciência. Cada vez que estendemos nossa habilidade de enxergar, nós vemos algo novo".

2 comentários:

  1. materia muito bacana mas a verdade é que eu gosto muito de astrofisica e astronomia e como sou jovem e ja vou engresar na faculdade gostaria de saber qual melhor caminho para me tornar um astrofisico ou astronomo? desdejá obrigado.

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