Lasers de raios gama podem ser a promessa para o futuro da exploração espacial

Um projeto curioso promete usar lasers de raios gama para impulsionar a exploração especial.

Tudo começou na década de 1950, quando o engenheiro aeroespacial alemão Eugen Sänger propôs a ideia revolucionária de usar fótons, partículas de luz, como fonte de energia para impulsionar foguetes a velocidades intergalácticas.

Inicialmente, ele acreditava que um foguete com combustível de fótons seria possível apenas na ficção científica. No entanto, sua proposta permitiu avanços significativos na área de lasers.

Hoje, cientistas de várias partes do mundo trabalham para desenvolver um “laser de raios gama”, uma tecnologia que, se bem-sucedida, poderia transformar a forma como exploramos o Universo, tratamos o câncer e nos defendemos contra ameaças como mísseis.

Os raios gama são a forma de luz mais energética no Universo, mas são invisíveis ao olho humano e surgem de eventos astronômicos extremos, como supernovas e pulsares.

Esses raios se movem à velocidade da luz e têm comprimentos de onda tão pequenos que podem penetrar o espaço entre os átomos de um detector.

Como criar lasers de raios gama

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A criação de um laser de raios gama, também conhecido como “graser”, exige uma tecnologia ainda em desenvolvimento e representa um dos maiores desafios na física moderna.

Desde a invenção do primeiro laser em 1961, cientistas têm se esforçado para expandir a tecnologia dos lasers para incluir todo o espectro eletromagnético.

Hoje, lasers de raios-X já são uma realidade, e o próximo desafio é desenvolver lasers de raios gama.

Para criar um laser de raios gama, é necessário manipular núcleos atômicos em estados excitados, chamados isômeros, para produzir fótons gama coerentes.

Uma abordagem promissora para enfrentar esse desafio envolve a eletrodinâmica quântica, uma teoria que explora como feixes densos de elétrons rápidos interagem com intensos campos de laser para emitir luz de alta energia.

Pesquisadores da Universidade de Rochester, nos EUA, em colaboração com o ELI Beamlines, um centro de pesquisa na República Tcheca, estão trabalhando nesse objetivo.

O professor Antonino Di Piazza, da Universidade de Rochester, destaca que a criação de raios gama coerentes poderia transformar a ciência de maneira tão significativa quanto a descoberta dos lasers visíveis e de raios-X mudou nossa compreensão do mundo atômico.

O objetivo inicial é provar a viabilidade científica dessa tecnologia, utilizando uma teoria quântica avançada para investigar como um ou dois elétrons emitem luz, com a meta final de trabalhar com muitos elétrons para gerar raios gama coerentes.

Benefícios

De acordo com Di Piazza, os possíveis benefícios são enormes. Se os cientistas conseguirem manter um feixe coerente e estável de raios gama por períodos prolongados, isso poderia abrir novas oportunidades na criação de antimatéria, no estudo de processos nucleares e na análise de objetos extremamente densos.

Um estudo publicado em 2012 na revista Acta Astronautica sugeriu a ideia de usar lasers de raios gama para propulsão de foguetes. A proposta envolve a aniquilação de prótons e antiprótons para gerar uma onda intensa de raios gama. Assim, ela seria então canalizada dentro de uma espaçonave para criar impulso.

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Realidade possível, mas distante

Apesar do potencial promissor da ideia, os desafios técnicos são significativos. Um estudo de 2020 na Suécia e na Islândia examinou o uso de combustível de hidrogênio para fornecer a energia necessária para foguetes maiores. No entanto, ainda há muito a ser desenvolvido.

Um avanço importante ocorreu em 2019, quando cientistas da Universidade da Califórnia, Riverside, conseguiram encapsular uma bolha de positrônio. No caso, ele contém pósitrons, dentro de hélio líquido superfluido.

Esse hélio funciona como um supercondutor. Assim, ajuda a proteger o positrônio e a manter os raios gama em um estado quântico chamado condensado de Bose-Einstein.

Mas apesar desses desafios, alguns isótopos promissores podem oferecer raios gama mais energéticos com menor demanda de energia. Dessa forma, poderia manter isômeros, o que pode ajudar a resolver o problema da coerência do feixe.

Claro, um laser de raios gama não está prestes a impulsionar naves espaciais para a galáxia de Andrômeda no futuro próximo. Mas a tecnologia atual pode ser fundamental para tornar essa jornada possível algum dia.

Fonte: Olhar Digital

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