Foto de átomo neutro realiza sonho de cientistas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/10/2010

Ao contrário dos íons, que são átomos eletricamente carregados, os átomos neutros são notoriamente difíceis de capturar porque eles não podem ser detidos por campos elétricos. [Imagem: UOtago]

Você provavelmente não achará a imagem ao lado assim tão impressionante - pelo menos não à primeira vista.

Mas os físicos do mundo todo estão fascinados com ela.

E não é para menos: esta é uma fotografia de um átomo neutro, visto diretamente através de um microscópio - um verdadeiro sonho dos cientistas.

Foto de um átomo

"O que nós fizemos avança a fronteira daquilo que os cientistas podem fazer, e nos dá o controle preciso dos menores blocos de construção do nosso mundo," comemora o Dr. Mikkel F. Andersen, da Universidade de Otago, na Nova Zelândia.

Visualizar diretamente o mundo atômico tem sido não apenas o sonho dos cientistas, mas também uma necessidade, que eles têm buscado com avidez desde o advento da mecânica quântica, no início do século passado.

"Eu aprendi na escola que é impossível ver um único átomo através de um microscópio. Bem, a minha professora primária estava errada", brinca Andersen.

Um átomo é tão pequeno que 10 bilhões deles, colocados em fila, teriam um metro de comprimento. Os átomos movem-se geralmente em velocidades próximas às do som, o que torna muito difícil manipulá-los, ainda mais individualmente.

Um terço do caminho

Como não é possível usar eletricidade, os cientistas resolveram o problema com técnicas ópticas. Usando uma técnica de resfriamento a laser, eles resfriaram o átomo até diminuir drasticamente sua agitação natural.

Como não é possível usar eletricidade, os cientistas resolveram o problema com técnicas ópticas. [Imagem: Grünzweig et al./Nature Physics]

A seguir, um sistema de pinças ópticas - formada por outros feixes de laser - foi usado para capturar e isolar o átomo, de tal forma que ele pudesse ser fotografado através de um microscópio.

O galã da foto é um átomo de rubídio 85.

Repetindo o experimento, os pesquisadores provaram que podem capturar átomos individuais de forma confiável e consistente - um passo importante rumo à utilização de átomos como blocos básicos de um computador quântico.

"Nosso método representa uma maneira de fornecer os átomos necessários para construir esse tipo de computador, e agora já é possível obter um conjunto de dez átomos presos ao mesmo tempo.

"Você precisa de um conjunto de 30 átomos para construir um computador quântico capaz de executar tarefas melhor do que os computadores atuais, de modo que este é um grande passo para fazer isso," explica Andersen.

Romance atômico

Segundo o pesquisador, o próximo passo é tentar gerar um estado de entrelaçamento entre os átomos, uma espécie de romance atômico que resiste à distância.

"Precisamos gerar comunicação entre os átomos, para que eles possam sentir um ao outro. Assim, quando eles são separados, eles permanecem entrelaçados e não se esquecem um do outro mesmo à distância. Esta é a propriedade que um computador quântico usa para executar tarefas simultaneamente," diz o Dr. Andersen.

Bibliografia:

Near-deterministic preparation of a single atom in an optical microtrap
Tzahi Grünzweig, Andrew Hilliard, Matt McGovern, Mikkel F. Andersen
Nature Physics
Vol.: Published online in advance of print
DOI: 10.1038/nphys1778