Dentro de um laboratório de pesquisa da Universidade de Michigan, uma luz verde brilhante enche uma câmara de vácuo gigante. É do tamanho de duas quadras de tênis. As paredes são protegidas por 60 cm de concreto para impedir o vazamento de radiação, e a equipe usa máscaras e redes de cabelo para garantir que os eletrônicos delicados não sejam afetados.
Trata-se de Zeus, que em breve será o laser mais poderoso dos EUA —e agora aparece para seus primeiros experimentos oficiais.
Ao contrário dos lasers contínuos que digitalizam seus códigos de barras nas lojas, Zeus é um laser pulsado, disparando em explosões de alguns quililionésmos de segundo. Cada pulso será capaz de atingir um pico de potência de três petawatts —que equivalem a mil vezes o consumo de eletricidade de todo o mundo. Um laser capaz de uma energia tão extremamente comprimida ajudará pesquisadores a estudar as leis quânticas que sustentam a realidade, por exemplo, ou a recriar as condições da astrofísica extrema no espaço.
Mas Zeus não é o único laser enorme que poderia revelar novas descobertas nos próximos anos —há uma série de outros lasers de alta potência em instalações da Europa à Ásia em seus calcanhares.
Outros lasers de alta potência ao redor do mundo
No Reino Unido, um laser chamado Vulcan 20-20 se tornará o mais poderoso do mundo quando for concluído em 2029. Produzirá um feixe bilhões de vezes mais brilhante do que a luz solar mais intensa. Este único pulso produzirá seis vezes mais energia do que é produzido em todo o mundo —mas durará menos de um trilionésimo de segundo, com seu alvo medindo apenas alguns micrômetros (ou 0,001 de milímetro).
O Vulcan 20-20 de 20 petawatts é uma atualização de £85 milhões (US$ 106 milhões) no Vulcan existente na Central Laser Facility (CLF) em Harwell, no Reino Unido —que está sendo desmontado.
Atualmente do tamanho de duas piscinas olímpicas, seus espelhos de um metro de largura pesam 1,5 tonelada cada. Fios brancos grossos serpenteiam para fora da abertura do laser, à medida que o aparelho se dobra ao redor da sala. Considerado tecnologia de ponta quando foi construído pela primeira vez no Laboratório Rutherford Appleton em 1997, o novo laser será 100 vezes mais brilhante.
A “coisa impressionante não é apenas a potência, mas sim a intensidade do laser”, diz Rob Clarke, líder do grupo de ciência experimental da CLF.
Aplicações destes lasers de alta potência
O Vulcan 20-20 permitirá que os cientistas realizem pesquisas astrofísicas no laboratório —recriando as condições de galáxias distantes para analisar o funcionamento interno de estrelas ou nuvens de gás, ou como a matéria pode se comportar quando exposta a temperaturas e densidades específicas.
Os pesquisadores também usarão o laser Vulcan 20-20 para investigar a formação de novos materiais, como o nitreto de boro, e explorar a terapia de prótons, um tratamento de câncer que tem como alvo feixes carregados positivamente nos tumores dos pacientes.
A fusão nuclear também está na lista de áreas onde os lasers de ultra-alta potência estão sendo aplicados. Em julho, pesquisadores da National Ignition Facility do Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia, usaram lasers para obter um ganho líquido de energia pela segunda vez.
A fusão também tem sido uma das principais áreas de estudo no centro de Infraestrutura de Luz Extrema para Física Nuclear (ELI-NP) em Măgurele, Romênia —que com uma força de 10 petawatts mantém o título de laser mais poderoso do mundo.
Perspectivas futuras
Os pesquisadores estão ansiosos para continuar explorando as possibilidades destes novos super lasers e suas aplicações em diversas áreas, desde astrofísica até medicina. A expectativa é que esses avanços explorem e ampliem nossa compreensão do Universo e da física em geral.
