O objeto giratório mais rápido do mundo, que pode revelar segredos da física quântica

Rotor Direito de imagem Jaehoon Bang/Universidade Purdue
Image caption O rotor nanométrico gira a uma velocidade de 300 bilhões de rotações por minuto

Qual é o objeto que gira mais rápido? Um liquidificador, o pneu de um carro de corrida, a turbina de um avião?

Esqueça todos eles. Um novo dispositivo criado por cientistas da Universidade Purdue, nos EUA, deixa para trás qualquer um dos concorrentes em um teste de velocidade de rotação.

Trata-se de uma pequena partícula que gira a 300 bilhões de rotações por minuto. Para efeito de comparação, é 500 mil vezes mais rápida que a broca usada pelos dentistas.

Além disso, é movida pela força da luz.

Afinal, em que consiste este pequeno, porém potente dispositivo, e por que é importante para a ciência?

Direito de imagem Getty
Image caption O rotor é como se fosse um catavento de papel — um laser o sustenta, como se fosse uma haste, e o outro o faz girar, como se fosse o vento

Um catavento rápido

Esse minúsculo rotor em forma de haltere é uma nanopartícula de sílica, um mineral formado por silício e oxigênio.

Para colocá-lo em funcionamento, os pesquisadores usaram um laser para sustentá-lo no vácuo e, na sequência, utilizaram outro laser para fazê-lo girar.

É como se fosse um catavento de papel que se move com um sopro de luz.

Dessa maneira, eles foram capazes de medir e detectar o torque, ou seja, o tipo de força que o faria girar.

E foi assim que os criadores deste dispositivo, os físicos Tongcang Li e Jonghoon Ahn, quebraram seu próprio recorde.

Em 2018, a dupla havia criado o rotor mais rápido do mundo, mas este que eles desenvolveram agora é cinco vezes mais rápido.

Direito de imagem Universidade Purdue
Image caption O novo rotor desenvolvido por Li e Ahn é cinco vezes mais rápido do que o criado pela dupla em 2018

A força da luz

Você pode não perceber, mas a luz exerce uma pressão constante sobre nós. É o que os especialistas chamam de "pressão de radiação".

A luz das lâmpadas do seu escritório, por exemplo, faz uma pressão sobre você, embora essa força seja praticamente imperceptível.

Ela é milhões de vezes mais fraca que a gravidade, mas no vácuo é possível sentir a pressão de radiação.

Direito de imagem Universidade Purdue
Image caption O rotor gira impulsionado pela força da luz

Li e Ahn usaram lasers concentrados para fazer o dispositivo levitar e girar mediante a pressão de radiação.

Além de ter velocidade recorde, o rotor também é entre 600 e 700 vezes mais sensível a uma força de torque do que qualquer outro dispositivo existente.

E para que serve?

A criação de Li e Ahn pode ser útil para investigar efeitos em escalas quânticas, como o atrito a vácuo.

É comum acreditar que não há nada no vácuo, mas, na realidade, existe um grande número de partículas que aparecem e desaparecem constantemente — e podem influenciar o comportamento dos objetos.

Também pode servir para entender melhor o magnetismo em escalas nanométricas, um fenômeno que mais tarde poderia servir para desenvolver e controlar dispositivos nanoeletrônicos, uma das grandes apostas da mecânica quântica.

Compreender melhor a pressão de radiação pode ser bastante útil ainda para o desenvolvimento de satélites que se deslocam e definem sua direção a partir da força da luz, como veleiros cósmicos que navegam no espaço movidos por ventos de luz.

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