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Os \u00edons no centro do conjunto s\u00e3o resfriados \u00e0s temperaturas mais baixas poss\u00edveis, e podem ent\u00e3o ser acelerados no mecanismo de captura de feixes de \u00edons<\/p><\/div>\n
Ao investigarem os \u00e1tomos, os cientistas se deparam com um desafio: \u00c0 temperatura ambiente, \u00e1tomos individuais em um g\u00e1s carregam energia cin\u00e9tica e voam para todos os lados a uma alta velocidade. A temperatura \u00e9, em ess\u00eancia, o movimento relativo entre os \u00e1tomos; desta forma a meta de manter os \u00e1tomos a baixas velocidades envolve seu congelamento a temperaturas extremamente baixas. Um grupo de cientistas do Instituto Weizmann de Ci\u00eancias desenvolveu recentemente um m\u00e9todo universal de resfriamento de \u00edons.<\/p>\n
\u00cdons, \u00e1tomos com carga el\u00e9trica, s\u00e3o resfriados atualmente em mecanismos de captura, utilizando campos el\u00e9tricos e magn\u00e9ticos, seguidos de resfriamento a laser. O novo m\u00e9todo, desenvolvido pelos Dr. Oded Heber e Dr. Michael Rappaport, e seus colegas de p\u00f3s-doutorado Dr. Reetesh Kumar Gangwar e Dr. Koushik Saha, no laborat\u00f3rio do Prof. Daniel Zajfman do Departamento de Astrof\u00edsica de F\u00edsica de Part\u00edculas do Instituto Weizmann de Ci\u00eancias, n\u00e3o requer o uso de raios laser.<\/p>\n
No passado, o Prof. Zajfman e sua equipe criaram uma vers\u00e3o melhorada de um mecanismo de captura de \u00edons chamado armadilha eletrost\u00e1tica de feixes de \u00edons \u2013 um dispositivo de armazenamento de \u00edons muito menor do que os an\u00e9is padr\u00e3o de armazenamento de \u00edons, que tendem a ser muito grandes e dispendiosos. Em uma armadilha eletrost\u00e1tica, as mol\u00e9culas i\u00f4nicas oscilam \u00e0 medida que voam a velocidades de at\u00e9 10.000 km\/h \u2013 e se resfriam internamente na armadilha. Sistemas como esse podem recriar em um laborat\u00f3rio a mat\u00e9ria dispersa que existe no espa\u00e7o interestelar.<\/p>\n
Quando grupos de \u00edons oscilam no interior da armadilha a altas velocidades, h\u00e1 uma distribui\u00e7\u00e3o natural de frequ\u00eancias. Nessa etapa, os cientistas disp\u00f5em de um m\u00e9todo para aplicar a \u201ctens\u00e3o de impulso vari\u00e1vel peri\u00f3dica\u201d para separar os \u00edons mais frios nessa distribui\u00e7\u00e3o, acelerando somente esses \u00edons. Ao aplicar tens\u00f5es continuamente, os pesquisadores podem acabar separando os \u00edons mais frios. \u201cEsse processo\u201d \u2013 disse Heber \u2013 \u201cn\u00e3o envolve tanto o resfriamento como uma \u2018filtragem\u2019 ou sele\u00e7\u00e3o de \u00edons conforme a temperatura que atingem\u201d.<\/p>\n
Em experimentos recentes, entretanto, o grupo regulou a armadilha de forma que a densidade dos \u00edons no mecanismo de captura de feixes de \u00edons pudesse ser aumentada 1.000 vezes nas bordas. O aumento da densidade naturalmente aumenta tamb\u00e9m a incid\u00eancia de colis\u00f5es entre os \u00edons no feixe, e o resultado \u00e9 o compartilhamento de energia entre os \u00edons.<\/p>\n
Os cientistas descobriram que havia uma correla\u00e7\u00e3o aperfei\u00e7oada entre a posi\u00e7\u00e3o de um \u00edon dentro do grupo e o seu n\u00edvel de energia cin\u00e9tica. Os \u00edons mais frios ficavam no centro. Na verdade, a energia \u2013 ou a temperatura \u2013 era transferida para os \u00edons nas bordas, produzindo \u00edons mais gelados no aglomerado mais acelerado. \u201cEsse processo surpreendente\u201d \u2013 disse Heber \u2013 \u201cj\u00e1 ultrapassa o teste de resfriamento genu\u00edno\u201d.<\/p>\n
Em um artigo publicado recentemente na revista Physical Review Letters, o grupo descreve uma s\u00e9rie de experimentos em que os \u00edons alcan\u00e7aram temperaturas de cerca de um d\u00e9cimo de grau acima do zero absoluto. Os pesquisadores est\u00e3o conduzindo experimentos adicionais, no momento, para refinar o sistema e obter temperaturas i\u00f4nicas ainda mais baixas.<\/p>\n
Heber disse que o novo m\u00e9todo \u00e9 significativo, uma vez que o processo de resfriamento n\u00e3o depende do tipo ou do peso dos \u00edons. Desta forma ele pode ser utilizado, por exemplo, para investigar as propriedades de mol\u00e9culas biol\u00f3gicas de grande porte ou de nanopart\u00edculas.<\/p>\n