Pinça laser usada para manter partículas de vidro em suspensão. Divulgação/Science
Com uma conta de vidro medindo milésimos de milímetro e raios laser, uma equipe de cientistas dos Estados Unidos conseguiu comprovar uma ideia formulada por Albert Einstein em 1907, e que o próprio gênio científico acreditava que jamais poderia ser testada.
O problema envolve o chamado "movimento browniano", como são chamados os deslocamentos aleatórios que uma partícula suspensa em líquido ou no ar apresenta, mesmo quando o meio está em repouso.
Em 1905, mesmo ano em que propôs a primeira versão da Teoria da Relatividade, Einstein havia explicado esse movimento como um resultado da temperatura do meio.
Dois anos depois, ele propôs que a energia da partícula suspensa deveria depender apenas de sua temperatura, e não de sua massa ou composição.
Para provar isso experimentalmente, no entanto, seria preciso medir a velocidade da partícula em escalas de tempo muito pequenas, o que Einstein considerou impossível, mas agora foi feito. O resultado está publicado na edição desta semana da revista Science.
"A velocidade de uma partícula browniana muda aleatoriamente e em escalas de tempo extraordinariamente curtas", explica Mark Raizen, da Universidade do Texas, um dos autores do experimento. "Para uma esfera de sílica de 1 micrômetro na água, a velocidade muda de direção e magnitude mais ou menos a cada 100 nanossegundos. Seria preciso um sistema de detecção com tempo de resposta inferior a 10 nanossegundos para medir a velocidade instantânea".
Para realizar a medição, a equipe de Raizen usou ultra-som e raios laser a fim de manter uma partícula de vidro de 3 micrômetros em suspensão no ar, a diferentes pressões.
"Lançamos as contas de vidro com o ultra-som, e as pegamos com as pinças laser", descreve ele. O laser, focado na partícula, gera uma pequena força, suficiente para mantê-la em suspensão contra a gravidade. Além disso, os deslocamentos da partícula no ar afetam o laser. A detecção dos raios permite medir a velocidade com precisão.
O resultado conferiu com a previsão de Einstein. "A conta de vidro tem a mesma energia cinética média que uma única molécula de ar", diz Raizen.
O uso de lasers para controlar partículas suspensas poderá permitir resfriar as partículas a temperaturas baixas o suficiente para permitir o surgimento de efeitos quânticos, afirma Raizen. "Nosso sistema é novo e tem muito potencial, porque a partícula de vidro no vácuo não está ligada fisicamente a nada. Ela é simplesmente suspensa em raios de luz".
