O laser mais potente da história criou sem querer um “buraco negro” na Terra

DESY/Science Communication Lab

Um raio laser ultra-intenso expulsa tantos electrões do átomo de Iodo (dir.) que o átomo começa a arrastar electrões do resto da molécula (esq.) - apenas para os expulsar também

Um raio laser ultra-intenso expulsa tantos electrões do átomo de iodo (dir.) que o átomo começa a arrastar electrões do resto da molécula (esq.) – apenas para os expulsar também

Cientistas da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, criaram um “buraco negro” artificial usando o laser de raios X mais potente jamais criado.

Segundo um artigo publicado na revista Nature, cientistas do SLAC National Accelerator Laboratory da Universidade de Stanford, nos EUA, bombardearam uma pequena molécula com o Linac Coherent Light Source, o raio laser de raios X mais poderoso do mundo, transformando-a num “buraco negro molecular” que atrai toda a matéria que o rodeia.

Um buraco negro é um corpo estelar que resulta normalmente da implosão de uma estrela moribunda, e tem uma massa tão fortemente concentrada que a sua gravidade “infinita” atrai a si toda a matéria – seja ela em forma de partícula ou onda luminosa – que se encontre nas suas proximidades.

No decorrer de uma experiência recente, foi usado um raio laser “100 vezes mais intenso do que o que se obteria se concentrássemos num ponto minúsculo toda a luz do Sol que atinge a Terra num dado instante”, explicou em comunicado o físico Artem Rudenko, investigador da Kansas State University e co-autor do estudo.

Os cientistas usaram espelhos especiais para focar o feixe de raios X do Coherent num ponto com 100 nanómetros de diâmetro, fazendo-o incidir numa amostra com átomos de xenon (54Xe), elemento gasoso cujos átomos têm 54 electrões, e dois tipos de moléculas com átomos de iodo (53I), cujos átomos têm 53 electrões.

Este tipo de átomos pesados e de arranjos moleculares são importantes em reacções biológicas, e os cientistas usam-nos frequentemente para aumentar o contraste em análises de espectrofotometria e cristalografia, mas nunca tinham sido usados átomos com uma massa atómica tão elevada.

Aplicando selectivamente o intenso raio laser concentrado sobre electrões específicos dos átomos e moléculas da amostra, os cientistas pretendiam na sua experiência estripar esses electrões da sua órbita, criando “átomos ocos” apenas com um número mínimo de electrões, com ligações electrónicas mais fortes.

Baseados no conhecimento de estudos anteriores com raios X menos energéticos, os cientistas esperavam que os electrões das camadas exteriores dos átomos “caíssem” em cascata para as camadas mais interiores, apenas para serem eles próprios expulsos do átomo pelos raios X subsequentes.

E foi exactamente isso que aconteceu – quer com os átomos de xenon, quer com as moléculas com átomos de 53I.

Mas para surpresa dos cientistas, no caso das moléculas com átomos de 53I, o processo não parou por aí, e os átomos de iodo, que ficaram com uma forte carga positiva depois de perder a maior parte dos seus electrões, continuaram a “sugar” os electrões dos átomos de carbono e hidrogénio das moléculas de que faziam parte, ejectando-os também, um a um.

Em vez de perder 47 dos seus 53 electrões, como expectável, o iodo de um dos tipos de moléculas ejectou 54 electrões, incluindo os que tinha arrancado aos átomos vizinhos, criando um nível de disrupção não só maior que o esperado, mas de uma natureza completamente diferente – a que se poderia chamar um… buraco negro molecular.

O iodo do outro tipo de moléculas, por sua vez, ejectou mais de 60 electrões, entre os seus próprios e os que arrancou aos átomos vizinhos, mas os cientistas não conseguiram determinar com precisão exactamente quantos electrões foram “arrancados” antes que as moléculas simplesmente explodissem.

“Os resultados desta experiência podem trazer avanços importantes, por exemplo na área da análise espectrofotométrica, ou na farmacologia”, diz Mike Dunne, director do Linac Coherent Light Source.

“Os nossos resultados vão permitir-nos construir um modelo físico do efeito da radiação nas moléculas, que nos ajudará a prever o seu impacto em outros sistemas”, diz por sua vez Daniel Rolles, investigador da Kansas State University e co-autor do estudo.

É sempre bom saber dos avanços que a ciência nos traz todos os dias. Mas não deixará de ser angustiante, para alguns, saber que um grupo de cientistas muito bons, com um laser muito forte, criaram um buraco negro muito pequeno – e que o fizeram por acaso.

AJB, ZAP //

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16 COMENTÁRIOS

  1. E como se destrói um buraco negro? Ele tende a aumentar de tamanho ou mesmo atraindo tudo ao seu redor permanece igual?

    Li esta semana que um buraco negro é literalmente um buraco. Espero que com este experimento seja descoberto onde vão parar luz e matéria que entram nele para nunca mais por ali sair.

    • Não dá pra dizer que é um buraco negro verdadeiro, a atração dos buracos negros ocorre devido a força gravitacional. Enquanto neste experimento a atração se deu pela diferença do número de eletron/próton. Dessa forma a reação é autocontida.

    • Bem… ate onde eu sei a coisa que “Destroi” um buraco negro e o tempo, ou se ele ficar muito tempo sem “Devorar” planetas,estrelas e poeira ele pode “Morrer” de “Fome” (é isso) :T

    • Os buracos negros não são realmente ‘buracos’. Irónicamente são exactamente o oposto, ou seja, contêm TANTA matéria, e tão intensamente compactada que nada, nem mesmo a luz, consegue escapar-lhes.

      Como não refletem qualquer tipo de luz, devido à gravidade que possuem (nem mesmo a luz lhes consegue escapar) é isso que lhes dá a aparencia de ‘buraco’.

      Então o que será (resumidamente) um ‘buraco’ negro? É um OBJECTO cósmico (não um burado) de força gravitacional tal que nada, nem mesmo a luz, lhe consegue escapar .

    • Caro Gonçalo,
      Sim, poderia ter usado o termo “remover” ou “retirar”. O uso da expressão antropomorfizada “estripar” (literalmente, “tirar a tripa“), ou do também usado “explusar”, pretendeu ilustrar a violência energética do processo.

      • Pois, com tantas ferramentas de tradução cada vez se conhece menos o Português… O termo pretendido seria extirpar.

  2. Por favor: corrijam o título! Isto não tem nada a ver com o que se chama buraco negro! Se lhe chamassem “um buraco negro químico” ainda poderia ser (com as aspas).
    Na prática é como se estivessem a chamar ao vórtice que aparece num lavatório que se está a esvaziar que apareceu um buraco negro no lavatório!

    • Caro MM,
      Obrigado pelo seu reparo. Vamos acrescentar aspas a “buraco-negro” no título e manter no texto a designação “buraco negro molecular”.
      A designação “buraco negro” é muitas vezes usada como sinónimo de “coisa que absorve tudo à sua volta”, sentido em que a considerámos apropriada neste texto (tal como fizeram, aliás, os autores do artigo científico). Com efeito, é algo parecido com isso que os átomos de iodo ultra-excitados fazem.
      Se estivéssemos a falar de uma experiência que criou uma “coisa que rodopia muito em espiral”, talvez tivessemos usado o termo “vórtice” para a descrever.

  3. Alguém me consegue explicar como é que os cientistas conseguiram contar os eletrões com todo este rigor? É que neste momento estou a idealizar um cientista de bata branca, com um foco na cabeça sentado debruçado sobre uma mesa com uma pinça ou um pauzinho qualquer na mão a empurrar e contar os eletrões um a um dentro de um tabuleiro, como se de berlindes se tratassem. E aprendi na escola que nem sequer conseguimos visualizar ou saber sequer a posição real dos eletrões.

    • Os cientistas não contam electrões. Os cientistas medem o valor de uma dada propriedade que deve ter um dado valor se um dado átomo ou molécula tiver x electrões, e que terá um valor diferente se tiver y electrões.
      Os cientistas medem sombras.

  4. Pensem comigo. Se agora a gente consiguiu criar um “mini” buraco negro imagina no futuro, se acontecer um acidente, quem sabe… e se os outros buracos negros foram criados por nós? E se os outros buracos negros foram criados por outras civilizações sem querer?

  5. Come matéria, pois pois… Então o nosso centro galático, com aquele suposto buraco negro massivo, que nem sequer sabem dizer bem onde está, as estrelinhas de lá circulam muito mais rapidamente à volta do núcleo, mas mantem-se inalterada há milhões de anos, não são sugadas, querem mesmo que acredite nessa mentira de “buracos negros”? LOL!
    http://www.holoscience.com/wp/the-black-hole-at-the-heart-of-astronomy/
    Buraco negro = Núcleo Galático Ativo. Não suga matéria, mas expele.

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