Congelando Objetos com Luz (LASER)

Raffa — Wed, 04 Apr 2007 23:23:00 +0000

A freqüência vibracional de um oscilador mecânico se modifica em resposta às mudanças em seu ambiente: mudanças na pressão, na temperatura, ou na viscosidade do meio em que se encontra, por exemplo.
Do mesmo modo espera-se que a pressão da radiação exercida pela luz sobre um objeto pode afetar os modos de vibração de ressonadores mecânicos. Este fenômeno abre a possibilidade tanto de amplificar (aquecendo) ou de amortecer (congelando) o movimento do ressonador com luz.
Visto que o congelamento com laser agora é rotina para objetos microscópicos, tais como os átomos, adaptar a técnica para os objetos macroscópicos é desafiante, porque a dinâmica de back-action entre os fótons e o ressonador requer que os tempos de vida do fóton sejam suficientemente longos para interagir com os modos de vibração mecânica do ressonador.
Efetivamente, os fótons devem ficar confinados em uma cavidade durante uma escala de tempo comparável ao período mecânico da oscilação do ressonador.
Quatro pesquisas recentes feitas por Schliesser e colaboradores, Gigan e colaboradores, Arcizet e colaboradores, e Kleckner e Bouwmeester, obtiveram sucesso neste regime dinâmico de back-action e demonstraram eficiente congelamento ótico de um modo de vibração mecânico do oscilador às temperaturas criogênicas.
A habilidade de congelar objetos macroscópicos com luz não tem somente aplicações práticas, como a estabilização do espelho em interferômetros em grande escala, mas oferece também meios de sondar efeitos quânticos em sistemas mecânicos.
OBS: Ver artigos publicados: Phys. Rev. Lett. 97, 243905 (2006); Nature 444, 67; 71; 75 (2006).

Física Aplicada: NEURO-IMAGENS

Raffa — Tue, 03 Apr 2007 12:41:00 +0000

Os dispositivos de interferência quântica feitos com materiais supercondutores, ou SQUIDs (sigla de superconducting quantum interference devices), são instrumentos notavelmente sensíveis para detectar campo magnético com baixa intensidade. Quando dispostos em uma estrutura especial tipo “capacete”, podem ser usados para detectar os diminutos campos magnéticos emitidos pelo cérebro humano.
Entretanto, estas máquinas de neuro-imagens tendem a ser grandes e caras, em parte porque os SQUIDs requerem a manutenção contínua de temperatura obtida só com o uso do helio liquefeito, ou seja, ao redor de 4,2 Kelvin.
Pesquisa recente mostrou que alguns gases atômicos também são sensíveis ao campo magnético de baixa intensidade e podem ser usados para detectar os campos magnéticos emitidos pelo coração, bem mais intensos que os campos magnéticos emitidos pelo cérebro.
Refinando esta técnica, o pesquisador Xia e seus colaboradores – Appl. Phys. Lett. 89, 211104 (2006) – conseguiram medir os sinais magnéticos centenas de vezes mais fracos emitidos pelos cérebros humanos.
Uma nuvem de átomos de potássio isolados em uma célula de gás é excitada por luz – excitação ótica produzida por laser – tão eficazmente que obriga todos os átomos a alinharem os spins no mesmo sentido, semelhante a agulhas arrumadas lado a lado com as pontas no mesmo sentido. Então a presença de um campo magnético transversal causa o movimento de precessão nos átomos, o que induz, por sua vez, a rotação ótica de um feixe de prova usado para quantificar o campo. A medida combina a sensibilidade dos SQUIDs em baixa temperatura sem a necessidade de refrigeração criogênica.

OBS: 1) A grandeza física denominada de SPIN faz parte da interpretação quântica e relativística associada a uma propriedade intrínsica da natureza: o dipolo magnético; por meio do comportamento do SPIN são medidas as propriedades magnéticas dos elementos químicos.

2) Quem quiser conhecer melhor o funcionamento dos SQUIDs, pode consultar o site www.lanl.gov/quarterly/q_spring03/squid_text.shtml do Los Alamos National Lab.

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