Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ottawa fez avanços significativos na compreensão da ionização de átomos e moléculas, um processo basic na física que tem implicações para vários campos, incluindo geração de raios-X e física plasmática.
Pense em átomos – os blocos de construção de tudo ao nosso redor. Às vezes, eles perdem seus elétrons e se tornam partículas carregadas (ionização). Isso acontece em Lightning, nas TVs de plasma e até na luz do norte. Até agora, os cientistas pensavam que só podiam controlar esse processo de maneiras limitadas.
Liderado por Ravi Bhardwaj, professor pleno do Departamento de Física de Uottawa, e o aluno de doutorado Jean-Luc Start, em colaboração com os professores Ebrahim Karimi, Paul Corkum e Thomas Brabec, a pesquisa introduz métodos inovadores para controlar a ionização usando raios de luz especialmente estruturados.
A ionização é essential em forte física de campo e ciência da atosagunda, onde descreve como os elétrons escapam de suas ligações atômicas. Tradicionalmente, entendia -se que esse processo não poderia ser manipulado além de certos limites. No entanto, este novo estudo desafia essa noção.
“Demonstramos que, usando feixes de vórtice ópticos – vigas de luz que carregam momento angular – podemos controlar com precisão como um elétron é ejetado de um átomo”, explica o professor Bhardwaj. “Essa descoberta abre novas possibilidades para melhorar a tecnologia em áreas como imagens e aceleração de partículas”.
A pesquisa ocorreu ao longo de dois anos no Complexo de Pesquisa Avançada de Uottawa. A equipe descobriu que a entrega e as propriedades dos feixes de vórtice óptico afetam significativamente as taxas de ionização. Ao ajustar a posição de uma “região de intensidade nula” dentro do feixe, eles alcançaram ionização seletiva, introduzindo um novo conceito chamado dicroísmo óptico.
As principais conclusões da pesquisa incluem:
- A primeira demonstração de ionização que depende das propriedades dos feixes de luz que carregam momento angular.
- Controle aprimorado sobre processos de ionização que podem levar a avanços nas técnicas de imagem além das limitações atuais.
- Um novo entendimento de como a luz pode ser projetada para influenciar o comportamento dos elétrons de maneiras sem precedentes.
Este trabalho se baseia nas teorias fundamentais no campo e tem o potencial de revolucionar como os cientistas abordam a ionização. Isso não é apenas para livros de física – pode levar a uma melhor imagem médica, computadores mais rápidos e maneiras mais eficientes de estudar materiais. É especialmente promissor para a computação quântica, onde o controle de partículas individuais é essential.
O professor Bhardwaj enfatiza a importância desse avanço: “Mudar a maneira como pensamos em como os elétrons são ejetados foram desafiadores, mas nossa pesquisa prova que o uso de tecnologias avançadas a laser pode levar a novas descobertas que impactam a ciência e a tecnologia”.
