LHC pode se tornar cronômetro mais preciso do mundo

Tempo que voa

As colisões de íons pesados que ocorrem no LHC são capazes de produzir os pulsos de luz mais curtos já criados pelo homem.

Isto é o que demonstraram físicos da Universidade de Viena, na Áustria.

O problema é que os pulsos de luz são tão curtos que nenhum equipamento atual consegue medi-los.

O recorde mundial de menor tempo já medido, batido em 2010, alcançou a faixa dos attossegundos – 10-18segundos.

Mas o LHC pode estar gerando pulsos de luz com duração na faixa dos yoctossegundos – 10-24segundos.

Entre o atto e o yocto há ainda o zepto (10-21).

Do muito grande ao muito pequeno

Mas como checar se isso é realmente verdade?

Os próprios cientistas austríacos propuseram uma solução, que não exigirá o desenvolvimento de nenhum novo equipamento.LHC pode se tornar cronômetro mais preciso do mundo

Peter Somkuti e Andreas Ipp afirmam que será possível aproveitar um efeito hoje usado em astronomia para medir frações muito pequenas de tempo.

Isso será possível quando um novo calorímetro for instalado no LHC, um upgradeque já está programado para acontecer.

O que permitirá um upgrade no entendimento científico de um estado da matéria absolutamente exótico.

Pulsos de luz mais curtos

Quando os núcleos de chumbo se chocam no interior dos anéis do LHC, a energia gerada é tão grande que se produz o chamado plasma de quarks-glúons, um estado da matéria tão quente que até os prótons e os nêutrons se fundem.

Ocorre que o plasma de quarks-glúons mantém-se “estável” por apenas alguns yoctossegundos, o que explica porque os cientistas ainda não sabem muita coisa sobre ele.

LHC pode se tornar cronômetro mais preciso do mundo

Nesse período, porém, o plasma emite pulsos de luz, que carregam informações importantes sobre esse estado exótico da matéria, que eventualmente pode existir de forma natural, mas apenas no núcleo de algumas estrelas muito densas.

A ideia é capturar essa luz para obter mais informações sobre o plasma de quarks-glúons.

O efeito Hanbury Brown-Twiss é usado para fazer medições astronômicas, mas será adaptado para medir o tempo. [Imagem: Ipp/Somkuti]

Do espaço para o tempo

Os dois físicos propuseram fazer isso usando um fenômeno chamado Efeito Hanbury Brown-Twiss, hoje usado para fazer medições astronômicas, por meio da comparação dos dados de dois detectores de luz diferentes.

Isso permite calcular o diâmetro de uma estrela com muita precisão.

“Em vez de medir distâncias espaciais, o efeito pode igualmente ser usado para medir intervalos de tempo,” disse Somkuti. “Será difícil fazer, mas é definitivamente possível.”

Agora é só esperar pelo novo calorímetro, que será instalado no detector ALICE em 2018.

Se tiverem sucesso, os pesquisadores abrirão as portas para vários outros experimentos, além dos estudos sobre o plasma de guarks-glúons.

“Experimentos usando dois pulsos de luz são frequentemente utilizados em física quântica,” explicou Andreas. “O primeiro pulso altera o estado do objeto sob investigação, e um segundo pulso é emitido logo depois, para medir a alteração.”

Com a possibilidade de medir pulsos na faixa dos yoctossegundos, esta abordagem bem estabelecida poderá ser usada em áreas que até agora estão completamente inacessíveis a este tipo de pesquisa, como as reações nucleares ou a fotossíntese.

Bibliografia:

Yoctosecond Metrology Through Hanbury Brown-Twiss Correlations from a Quark-Gluon Plasma
Andreas Ipp, Peter Somkuti
Physical Review Letters
Vol.: 109, 192301

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