Os lasers mais poderosos do mundo que podem desvendar segredos do cosmos

Dentro de um laboratório de pesquisa da Universidade de Michigan, uma luz verde brilhante enche a câmara de vácuo de um gigante tecnológico. É do tamanho de duas quadras de tênis. Trata-se de Zeus, que em breve será o laser mais poderoso dos EUA. Mas para que ele serve?

 

Dentro de um laboratório de pesquisa da Universidade de Michigan, uma luz verde brilhante enche uma câmara de vácuo gigante. É do tamanho de duas quadras de tênis.

As paredes são protegidas por 60cm de concreto para impedir o vazamento de radiação, e a equipe usa máscaras e redes de cabelo para garantir que os eletrônicos delicados não sejam afetados.

Ao contrário dos lasers contínuos que digitalizam seus códigos de barras nas lojas, Zeus é um laser pulsado, disparando em explosões de alguns quililionésmos de segundo.

⚡ Cada pulso será capaz de atingir um pico de potência de três petawatts - que equivalem a mil vezes o consumo de eletricidade de todo o mundo. Um laser capaz de uma energia tão extremamente comprimida ajudará pesquisadores a estudar as leis quânticas que sustentam a realidade, por exemplo, ou a recriar as condições da astrofísica extrema no espaço.

Mas Zeus não é o único laser enorme que poderia revelar novas descobertas nos próximos anos - há uma série de outros lasers de alta potência em instalações da Europa à Ásia em seus calcanhares.

Esse campo "está realmente crescendo", diz Karl Krushelnick, diretor do Centro Gérard Mourou de ciência óptica ultrarrápida da Universidade de Michigan. "As pessoas estão expandindo os limites da tecnologia."

👉 No Reino Unido, um laser chamado Vulcan 20-20 se tornará o mais poderoso do mundo quando for concluído em 2029.

Produzirá um feixe bilhões de vezes mais brilhante do que a luz solar mais intensa. Este único pulso produzirá seis vezes mais energia do que é produzido em todo o mundo - mas durará menos de um trilionésimo de segundo, com seu alvo medindo apenas alguns micrômetros (ou 0,001 de milímetro).

Como Zeus, Vulcan 20-20 receberá cientistas de todo o mundo para realizar experimentos que possam ampliar nossa compreensão do cosmos, da fusão nuclear e até mesmo criar matéria até hoje desconhecida.

O Vulcan 20-20 de 20 petawatts é uma atualização de £85 milhões (US$ 106 milhões) no Vulcan existente na Central Laser Facility (CLF) em Harwell, no Reino Unido - que está sendo desmontado.

Atualmente do tamanho de duas piscinas olímpicas, seus espelhos de um metro de largura pesam 1,5 tonelada cada. Fios brancos grossos serpenteiam para fora da abertura do laser, à medida que o aparelho se dobra ao redor da sala.

Considerado tecnologia de ponta quando foi construído pela primeira vez no Laboratório Rutherford Appleton em 1997, o novo laser será 100 vezes mais brilhante.

A "coisa impressionante não é apenas a potência, mas sim a intensidade do laser", diz Rob Clarke, líder do grupo de ciência experimental da CLF. Para entender essa intensidade, imagine 500 milhões de milhões de lâmpadas padrão de 40W.

Agora "comprima essa luz em algo em torno de um décimo do tamanho de um cabelo humano", diz ele. "O resultado disso é uma fonte de luz muito, muito intensa, e é isso que cria todas as coisas divertidas de plasma, como enormes campos elétricos e magnéticos, e aceleração de partículas."

O Vulcan 20-20 permitirá que os cientistas realizem pesquisas astrofísicas no laboratório - recriando as condições de galáxias distantes para analisar o funcionamento interno de estrelas ou nuvens de gás, ou como a matéria pode se comportar quando exposta a temperaturas e densidades específicas.

Outros experimentos explorarão as origens dos raios cósmicos (partículas de alta energia que podem viajar quase na velocidade da luz), como os jatos (sprays de partículas que disparam de colisões de alta energia) são formados e a estrutura dentro de planetas gigantes.

Os pesquisadores também usarão o laser Vulcan 20-20 para investigar a formação de novos materiais. Uma forma de nitreto de boro, um material mais duro que o diamante, foi potencialmente considerada metastável - criada em condições de pressão e intensidade muito altas fabricadas no laboratório, que podem posteriormente sobreviver em temperaturas ambientais.