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

Um pequeno dispositivo, que gira a 300 bilhões de rotações por minuto, promete ajudar nos avanços da física e da mecânica quântica.

23 jan 2020
12h48
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Qual é o objeto que gira mais rápido? Um liquidificador, o pneu de um carro de corrida, a turbina de um avião?

O rotor nanométrico gira a uma velocidade de 300 bilhões de rotações por minuto
O rotor nanométrico gira a uma velocidade de 300 bilhões de rotações por minuto
Foto: Jaehoon Bang/Universidade Purdue / BBC News Brasil

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?

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
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
Foto: Getty / BBC News Brasil

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.

O novo rotor desenvolvido por Li e Ahn é cinco vezes mais rápido do que o criado pela dupla em 2018
O novo rotor desenvolvido por Li e Ahn é cinco vezes mais rápido do que o criado pela dupla em 2018
Foto: Universidade Purdue / BBC News Brasil

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.

O rotor gira impulsionado pela força da luz
O rotor gira impulsionado pela força da luz
Foto: Universidade Purdue / BBC News Brasil

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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