#88 Criada uma molécula de luz e matéria 02/08/22

Teoricamente, esse efeito foi previsto há muito tempo, mas agora cientistas do Centro de Ciência e Tecnologia Quântica de Viena, em cooperação com a Universidade de Innsbruck, conseguiram medir essa ligação atômica exótica pela primeira vez. Essa interação é útil para manipular átomos extremamente frios, e o efeito também pode desempenhar um papel na formação de moléculas no espaço.

Em um átomo eletricamente neutro, um núcleo atômico carregado positivamente é cercado por elétrons carregados negativamente, que cercam o núcleo atômico como uma nuvem. "Se você agora ligar um campo elétrico externo, essa distribuição de carga muda um pouco", explica o Prof. Philipp Haslinger. "A carga positiva é ligeiramente deslocada em uma direção, a carga negativa ligeiramente na outra direção, o átomo de repente tem um lado positivo e um negativo, está polarizado."

A luz é apenas um campo eletromagnético que muda muito rapidamente, então também é possível criar esse efeito de polarização com luz laser. Quando vários átomos estão próximos uns dos outros, a luz do laser os polariza exatamente da mesma maneira – positivo à esquerda e negativo à direita, ou vice-versa. Em ambos os casos, dois átomos vizinhos direcionam cargas diferentes um para o outro, levando a uma força atrativa.

"Esta é uma força atrativa muito fraca, então você precisa conduzir o experimento com muito cuidado para poder medi-la", diz Mira Maiwöger, a primeira autora da publicação. "Se os átomos têm muita energia e se movem rapidamente, a força atrativa desaparece imediatamente. É por isso que uma nuvem de átomos ultrafrios foi usada."

Os átomos são primeiro capturados e resfriados em uma armadilha magnética em um chip de átomo. Em seguida, a armadilha é desligada e libera os átomos em queda livre. A nuvem de átomos é 'ultrafrio' a menos de um milionésimo de Kelvin, mas tem energia suficiente para se expandir durante a queda. No entanto, se os átomos são polarizados com um feixe de laser durante esta fase e, assim, uma força atrativa é criada entre eles, essa expansão da nuvem atômica é desacelerada - e é assim que a força atrativa é medida.

“Polarizar átomos individuais com feixes de laser não é basicamente novidade”, diz Matthias Sonnleitner, que lançou as bases teóricas para o experimento. "A coisa crucial sobre nosso experimento, no entanto, é que conseguimos pela primeira vez polarizar vários átomos juntos de forma controlada, criando uma força atrativa mensurável entre eles."

Esta força atrativa é uma ferramenta complementar para controlar átomos frios. Mas também pode ser importante na astrofísica: “Na vastidão do espaço, pequenas forças podem desempenhar um papel significativo”, diz Philipp Haslinger. "Aqui, pudemos mostrar pela primeira vez que a radiação eletromagnética pode gerar uma força entre os átomos, o que pode ajudar a lançar uma nova luz sobre cenários astrofísicos que ainda não foram explicados."