Vem aí o acelerador de átomos neutros

Vem aí o acelerador de átomos neutros

Íons de argônio altamente carregados (laranja) são reduzidos a átomos neutros (azul) em um acelerador minúsculo, devido aos aglomerados densamente energizados (verde).[Imagem: Rajeev Rajendran/TIFR]

Neutro, mas eficaz

Acelerar partículas eletricamente carregadas é fácil porque elas interagem com campos elétricos e magnéticos.

É isto o que é feito em aceleradores síncrotron ou no gigantesco LHC, permitindo o estudo da composição dos materiais ou a descoberta de novas partículas elementares.

Mas um acelerador de partículas neutras teria outras vantagens – e inúmeras utilidades.

Justamente por não serem afetados por campos elétricos e magnéticos, os átomos neutros podem penetrar muito mais fundo nos materiais sólidos do que os elétrons e íons usados para estudar a estrutura dos materiais, permitindo ver a estrutura do material em 3D, e não em finas fatias, como é feito hoje.

Átomos ultrarrápidos também são usados em experimentos de fusão nuclear, como o ITER, tanto como fonte de aquecimento quanto para diagnóstico do funcionamento do tokamak.

Tudo isso agora começa a virar realidade, graças ao trabalho de Rajeev Rajendran e seus colegas do Instituto de Pesquisas Fundamentais Tata, na Índia.

Acelerador de partículas neutras

A aceleração de átomos neutros começa com um laser com potência suficiente para tirar 8 elétrons de cada átomo em um microscópico cubo de gelo de argônio.

Os cerca de 40.000 átomos de argônio são atingidos por um pulso de laser que dura apenas um trilionésimo de segundo, fazendo o pedaço de gelo explodir, acelerando os átomos carregados (íons) para uma energia de um milhão de elétron-volts.

O que os pesquisadores indianos descobriram é que todos os elétrons expulsos na primeira etapa podem ser colocados de volta nos íons acelerados, de modo que eles voltam a ser átomos neutros, mas com altíssimas energias.

Segundo eles, o processo tem uma eficiência de quase 100% na “neutralização” dos íons acelerados, convertendo virtualmente todo o feixe em átomos neutros ultrarrápidos.

Embora todo o aparato experimental seja grande, o acelerador propriamente dito não tem mais do que alguns milímetros de comprimento.

Bibliografia:

A compact laser-driven plasma accelerator for megaelectronvolt-energy neutral atoms
R. Rajeev, T. Madhu Trivikram, K. P. M. Rishad, V. Narayanan, E. Krishnakumar, M. Krishnamurthy
Nature Physics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphys2526

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