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Artigo com coautoria de aluno do IFSC/USP é destaque na PRL

Artigo com coautoria de aluno do IFSC/USP é destaque na Physical Review Letters

Foto: Henry Fernandes Passagem - Arquivo pessoal. 

Nova metodologia de produção e aprisionamento de moléculas frias no estado fundamental

Imagem: MESA ÓPTICA COM LASERS PARA GERAÇÃO DA ARMADILHA MAGNETO-ÓPTICA - Foto: Arquivo do IFSC-USP. 

Publicado pela Physical Review Letters - um dos periódicos da American Physical Society -, o artigo do doutorando do IFSC/USP, Henry Fernandes Passagem (28), denominado Continuous Loading of Ultracold Ground-State 85Rb2 Molecules in a Dipole Trap Using a Single Light Beam, escrito conjuntamente com pesquisadores brasileiros e franceses – Ricardo Colín-Rodríguez, Jonathan Tallant, Paulo Cesar Ventura da Silva, Nadia Bouloufa-Maafa, Olivier Dulieu, e Luis Gustavo Marcassa –, é motivo de celebração para a comunidade do Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP). Publicado em 26 de março último, o artigo apresenta conclusões que facilitam a obtenção de moléculas frias que, diferentemente dos átomos, não possuem um método de aprisionamento bem estabelecdio devido a alta complexidade dos níveis energéticos moleculares.

A pesquisa publicada no periódico acadêmico americano, de prestígio internacional, é resultado das pesquisas de doutorado de Henry e de seu orientador e coautor da pesquisa, Prof. Luis Gustavo Marcassa (IFSC/USP), que vêm trabalhando em aprisionamento de átomos frios de rubídio (Rb) em armadilha magneto-óptica (MOT) e armadilha óptica de dipolo elétrico. Segundo Henry, o objetivo dos pesquisadores é o estudo de moléculas frias, tendo colocado dois átomos de rubídio (Rb) para colidir. “O que aconteceu foi a absorção do fóton de um laser de alta potência por esses átomos. Com essa absorção, o processo de colisão dos átomos de rubídio resultaram em uma molécula fria, que é o que queríamos estudar”, comenta Henry. “O estudo da molécula é mais interessante porque, além de níveis eletrônicos,  moléculas têm níveis de vibração e rotação - coisa que os átomos não têm: então precisamos controlar esses graus de liberdade da molécula também. Foi isso que conseguimos fazer: ou seja, “domar” a molécula ao colocá-la em um nível quântico vibracional específico, que é o nível quântico de menor energia - o vibracional fundamental”.

Segundo Henry, o ponto de partida para obter as moléculas frias necessárias para estudo deu-se ainda em seu mestrado, por meio da formulação de armadilhas magneto-ópticas e de dipolo elétrico. A partir de um feixe de alta potência de 50 W, posicionado sobre o MOT, Henry montou a armadilha de dipolo e assim conseguiu sintonizar o comprimento de onda do feixe de luz (fótons), fazendo com que esses átomos colidissem e formassem moléculas no nível vibracional fundamental aprisionadas na armadilha de dipolo. “Para observá-las e determinar o estado quântico que elas ocupam, utilizamos um laser pulsado de comprimento de onda sintonizável, que ioniza os átomos e moléculas. Há um campo elétrico estático que acelera os íons até um detector. Devido a diferença de massa entre átomos e moléculas, é possível distingui-los pelo tempo de voo dessas partículas, que partem da armadilha até ao detector de íons”, completa Henry.

Quanto à importância da pesquisa para a ciência, Henry sublinha a contribuição na física fundamental experimental em relação à metodologia de aprisionamento e resfriamento de moléculas. “Para os átomos há um método de aprisionamento e de resfriamento já bem estabelecido na comunidade científica. As moléculas, devido à existência de graus de liberdade de vibração e rotação, são experimentalmente muito mais complexas”, explica o aluno do IFSC/USP. “A nossa proposta é exatamente esta: formular uma nova técnica aplicável em diferentes espécies atômicas, para obter moléculas frias”.

Embora seja um conceito abstrato para leigos da física experimental, Henry garante que a obtenção e estudo de moléculas frias é de grande impacto, principalmente quanto à utilidade do momento dipolo elétrico interno de moléculas heteronucleares. “A obtenção de moléculas frias, especialmente as heteronucleares, é de extrema utilidade em interações de longo alcance (dipolo-dipolo), computação quântica e, inclusive, no estudo de física básica. Algumas teorias físicas sugerem que os elétrons - assim como os prótons - possam conter partículas internas. A molécula no estado fundamental, por sua vez, pode ser utilizada na busca de estruturas mais internas do elétron que, se existentes, podem resultar em um momento de dipolo elétrico não nulo do elétron”.

Imagem: CÂMERA DE APRISIONAMENTO DE ULTRA-ALTO VÁCUO - Foto: Arquivo do IFSC-USP.

Em relação ao futuro da pesquisa, Henry comenta a proximidade da última etapa do projeto:  a busca por moléculas heteronucleares. “As moléculas obtidas até então, com a colisão de átomos de rubídio (Rb),  eram homonucleares. Nós sabemos que é possível, com o método desenvolvido, obtermos moléculas heteronucleares e é esse o nosso objetivo. Queremos colidir amostras de potássio e rubídio para obter moléculas heteronucleares, que são fundamentais para o avanço da física básica”, completa.

Quanto à sua trajetória acadêmica e o próprio futuro, Henry Passagem iniciou o curso de Física em 2010 no IFSC, onde fez mestrado e agora está prestes a concluir o doutorado. “Tenho interesse em ir para o pós-doutorado com a minha pesquisa e depois continuar pesquisando: é onde eu me sinto mais confortável”, finaliza.

O arquivo contendo cópia do artigo publicado na Physical Review Letters encontra-se em anexo.

FONTE DA NOTÍCIA: Assessoria de Comunicação do IFSC-USP.

 

Término: 
30/04/2019

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