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Entenda como a solução desse quebra-cabeça de 58 anos pode revolucionar a física e a medicina

POR Erik Ely    EM Ciência e Tecnologia      23/03/20 às 22h49
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Na ciência, diversos enigmas e propostas científicas estão sem respostas há muitos anos. Porém, recentemente, um grupo de engenheiros, da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW), em Sydney, conseguiu realizar um feito, sugerido pela primeira vez em 1961. Dessa forma, caso o quebra-cabeça de 58 anos tenha sido solucionado, grandes inovações estão por vir.

No experimento, a equipe conseguiu controlar o núcleo de um átomo usando campos elétricos. Esse é um avanço, que pode ajudar no desenvolvimento de computadores e sensores quânticos.

Controlando o núcleo de um átomo com campos elétricos

De acordo com os pesquisadores, tudo aconteceu por conta de um feliz acidente. "Essa descoberta significa que agora temos um caminho para construir computadores quânticos usando rotações de átomo único sem a necessidade de qualquer campo magnético para sua operação", afirmou o engenheiro quântico da UNSW, Andrea Morello. "Além disso, podemos usar esses núcleos como sensores requintadamente precisos dos campos elétrico e magnético. Ou ainda, para responder à perguntas fundamentais da ciência quântica", completou o professor.

Controlar um spin nuclear com um campo elétrico, e não magnéticos, tem grandes consequências. Enquanto os campos magnéticos precisam de grandes bobinas e altas correntes, isso faz com que eles sejam difíceis de limitar a espaços pequenos. Por outros lado, os elétricos são produzidos na ponta de um minúsculo eletrodo e são mais controláveis.

Morello também afirma que a descoberta pode revolucionar não somente a física, como a medicina, que utiliza ressonância magnética nuclear. "Os médicos o usam para ver em detalhes o corpo do paciente. E isso funciona muito bem. Mas em certas aplicações, a necessidade de usar campos magnéticos para controlar e detectar os núcleos pode ser uma desvantagem", acrescentou o professor.

Em seguida, o professor usou a analogia de uma mesa de sinuca, para explicar a diferença entre controlar spins nucleares com magnéticos e elétricos. Assim, o primeiro método é como tentar mover uma bola específica agitando toda a mesa. "Vamos mover a bola pretendida, mas também todas as outras", explicou. Contudo, o segundo método é como receber o taco certo para acerta a bola exatamente onde você deseja.

Uma descoberta feita por acidente

Apesar da conquista de resolver um quebra-cabeça antigo, Morello afirma que não sabia da existência do enigma. "Redescobrimos esse efeito por completo acidente. Nunca teria me ocorrido procurá-lo. Todo o campo da ressonância elétrica nuclear está quase inativo por mais de meio século, depois que as primeiras tentativas de demonstrar se provaram desafiador demais", explicou o pesquisador.

Após demonstrar a capacidade de controlar o núcleo com campos elétricos, os pesquisadores usaram modelagem computacional sofisticada para entender melhor como exatamente o campo elétrico influencia a rotação do núcleo. Esse esforço destacou que a ressonância elétrica nuclear é um fenômeno microscópico e verdadeiramente local. Desse modo, o campo elétrico distorce as ligações atômicas ao redor do núcleo, fazendo com que ele se reoriente. "O sistema que criamos tem complexidade suficiente para estudar como o mundo clássico que vivemos todos os dais emerge do reino quântico. Além disso, podemos usar sua complexidade quântica para construir sensores de campos eletromagnéticos com uma sensibilidade muito melhorada", concluiu Morello.


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Erik Ely
EQUIPE FATOS DESCONHECIDOS, BRASIL
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