Teoria Que Transforma Luz Em Matéria Está Prestes A Ser Testada

A mais famosa equação da história, o E=mc² de Einstein, fala sobre a relação entre a massa e a energia, e sobre a quantidade de energia que é produzida quando a matéria é transformada em energia. Agora, um grupo de cientistas está prestes a fazer o contrário: transformar energia em matéria, algo teorizado há 84 anos, mas que os próprios teóricos achavam impossível de ser posto em prática.

Os físicos do Imperial College London irão testar na prática a teoria de dois físicos chamados Gregory Breit e John A. Wheeler, que publicaram um artigo falando sobre o tema em 1934 na revista Physical Review. Em seu artigo, Breit e Wheeler propuseram que, se você colidisse dois fótons, ou seja, duas partículas de luz, a colisão resultaria em um pósitron e um elétron, criando assim matéria a partir da luz.

“Esta seria uma demonstração pura da famosa equação de Einstein que relaciona energia e massa: E = mc², que nos diz quanta energia é produzida quando a matéria é transformada em energia”, explica o pesquisador sênior e professor de física Steven Rose. “O que estamos fazendo é o mesmo, mas ao contrário: transformar a energia do fóton em massa, ou seja, m = E / c²”.

O problema em testar a teoria é que partículas de alta energia seriam necessárias para que o teste fosse feito. Não é uma coisa fácil de se conseguir. Até mesmo Breit e Wheeler acreditavam que seria impossível, observando que seria “impossível tentar observar a formação dos pares em experimentos de laboratório”.

Procurando pósitrons

Mesmo com mais otimismo dos cientistas nos últimos anos, as configurações experimentais exigiram a adição de partículas massivas de alta energia, e isso nunca foi observado.

Os físicos do Imperial College London, liderados pelo professor Steven Rose, apresentaram uma maneira de testar a teoria que não dependia desses acréscimos de partículas em 2014, e agora um experimento está prestes a ser executado na esperança de transformar a luz diretamente em matéria pela primeira vez.

O sistema desenvolvido por eles envolve dois feixes de laser de alta potência, que estão sendo usados ​​para criar os fótons de luz que colidirão. Um dos fótons tem cerca de 1000 vezes a energia dos fótons que produzem luz visível, e o outro tem 1 bilhão de vezes essa energia.

Os feixes de laser são focados em dois pequenos alvos separados dentro de uma câmara-alvo, que contém óptica complexa usada para focar os feixes de laser e os ímãs usados ​​para desviar as partículas carregadas. São os pósitrons carregados que saem da colisão que a equipe irá procurar para confirmar se o processo foi um sucesso.

Se a experiência for bem-sucedida, eles detectarão pósitrons, mas terão que realizar uma análise cuidadosa dos dados antes que esses pósitrons possam ser confirmados como originários do processo Breit-Wheeler e não de outros processos de fundo.

Explicando o universo

“Quando Gregory Breit e John Wheeler propuseram pela primeira vez o mecanismo em 1934, eles usaram a então nova teoria da interação entre luz e matéria conhecida como eletrodinâmica quântica (QED). Enquanto todas as outras previsões fundamentais de QED foram demonstradas experimentalmente, o “processo Breit-Wheeler de dois fótons” nunca foi visto”, diz Stuart Mangles, o outro pesquisador responsável pelo projeto.

Se funcionar, o experimento não será simplesmente surpreendente por si só, mas também pode nos ajudar a entender o universo um pouco melhor.

“Se pudermos demonstrar isso agora, estaríamos recriando um processo que foi importante nos primeiros 100 segundos do universo e que também é visto em explosões de raios gama, que são as maiores explosões no universo e uma das maiores mistérios não solucionados da física”, complementa Mangles.

Fonte: Hypescience