Desde imagens não destrutivas até a fabricação de chips de computador, as pessoas podem explorar as propriedades aparentemente desafiadoras da física das quasipartículas. Uma equipa internacional de cientistas decidiu remodelar os fundamentos da física da radiação na esperança de desenvolver fontes de luz ultra-poderosas.Num novo estudo publicado na Nature Photonics, investigadores do Instituto Supérieur de Portugal (IST), da Universidade de Rochester, da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, e do Laboratório Francês de Aplicações Ópticas propõem uma forma de usar quasipartículas para criar uma fonte de luz que é tão poderosa como as fontes de luz de última geração, mas mais pequena.
Quasipartículas são entidades extraordinárias formadas pelo movimento sincronizado de múltiplos elétrons. Fascinantemente, eles podem voar a velocidades incomparáveis, ainda mais rápidas que a velocidade da luz, e resistir a forças invulgarmente fortes, semelhantes às encontradas perto de buracos negros.
“A coisa mais fascinante sobre as quasipartículas é que elas podem se mover de maneiras que não são permitidas pelas leis da física de partículas individuais”, disse John Palastro, cientista sênior do Laboratório de Energia Laser, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica e professor associado do Instituto de Óptica.
Pesquisa avançada e aplicações potenciais Palastro e seus colegas estudaram as propriedades únicas das quasipartículas no plasma executando simulações computacionais avançadas em supercomputadores fornecidos pela European High-Performance Computing Joint Undertaking. Eles veem aplicações promissoras para fontes de luz baseadas em quasipartículas, incluindo imagens não destrutivas para varredura de vírus, compreensão de processos biológicos como a fotossíntese, fabricação de chips de computador e exploração do comportamento da matéria em planetas e estrelas.
“A flexibilidade é enorme”, disse Bernardo Malaca, autor principal do estudo e estudante de doutoramento no IST. "Embora cada elétron realize um movimento relativamente simples, a radiação total de todos os elétrons pode imitar a radiação de uma partícula que se move mais rápido que a luz ou de uma partícula oscilante, mesmo que nenhum elétron local esteja se movendo mais rápido que a luz ou um elétron oscilante."
As fontes de luz baseadas em quasipartículas oferecem vantagens claras sobre as formas existentes, como os lasers de elétrons livres, que são escassos, volumosos e impraticáveis para a maioria dos laboratórios, hospitais e empresas. De acordo com a teoria proposta neste estudo, as quasipartículas podem produzir luz extremamente brilhante viajando apenas uma distância muito pequena, desencadeando potencialmente uma ampla gama de avanços científicos e tecnológicos em laboratórios de todo o mundo.