O laser de raios-X LCLS permitiu aos físicos "catapultar" quase todos os elétrons de um único átomo em uma molécula e transformá-la temporariamente em um análogo em miniatura de um buraco negro, atraindo elétrons para si com o poder de sua contraparte cósmica, de acordo com um artigo publicado na revista Nature.
© RIA Novosti / Alina Polyanina // DESY / Laboratório de Comunicação Científica
“A força com que os elétrons foram atraídos para o átomo de iodo, nesse caso, foi muito maior do que a que seria gerada, por exemplo, por um buraco negro com massa de dez sóis. Em princípio, o campo gravitacional de qualquer buraco negro de massa estelar é incapaz de atuar sobre um elétron de maneira comparável, mesmo que esteja muito próximo do horizonte de eventos”, diz Robin Santra, do Centro Síncrotron alemão DESY.
Santra e seus colegas criaram um buraco negro em miniatura semelhante ao focalizar todo o feixe do laser de raios-X LCLS, atualmente o mais poderoso de seu tipo no mundo, em um ponto de apenas 100 nanômetros de largura. Isso é aproximadamente igual ao comprimento de uma grande molécula orgânica e várias centenas de vezes menor do que a largura do feixe normalmente usada em experimentos com esses emissores.
Graças a isso, a potência do feixe de laser chega a dez bilhões de gigawatts por centímetro quadrado, chegando perto do ponto em que os efeitos ultrarelativísticos começam a se manifestar e a luz passa a se transformar espontaneamente em matéria e antimatéria.
A colisão de tal pulso com átomos únicos de xenônio e iodo, como mostrado pelos primeiros experimentos de físicos, leva ao fato de que eles perdem virtualmente todos os seus elétrons e adquirem um estado de oxidação fantasticamente alto - +48 ou +47, resultando em uma carga positiva recorde.
Os cientistas decidiram testar como essa carga pode afetar o comportamento de outras moléculas e átomos, combinando iodo com metano e moléculas de etano que são "transparentes" aos raios X e não respondem a esses raios.
Os resultados desses experimentos foram fantásticos - a irradiação de tais moléculas com um laser por apenas 30 nanossegundos levou ao fato de os átomos de iodo se transformarem em uma espécie de buracos negros elétricos por momentos após serem perfurados por um feixe de raios-X.
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Esses átomos, ao contrário das expectativas dos cientistas, perderam muito mais elétrons - não 46 ou 47, mas 53 ou 54 partículas. O processo não parou por aí, e os átomos de iodo, como buracos negros supermassivos, começaram a puxar sobre si elétrons de outras partes da molécula, acelerá-los e "cuspi-los" na forma de feixes semelhantes às emissões de seus "primos" cósmicos.
Como resultado, toda a molécula de iodometano se desintegrou quase instantaneamente, vivendo apenas um trilionésimo de segundo após o início do disparo do laser. Algo semelhante, como acreditam os cientistas, pode ocorrer quando organismos vivos entram em contato com os raios X, e estudar esse processo nos ajudará a entender como reduzir ou neutralizar os danos da radiação.
“O iodometano é uma molécula relativamente simples que nos ajuda a entender o que acontece com as moléculas orgânicas quando são danificadas pela radiação. Acreditamos que essa reação seja ainda mais violenta no iodoetano e em outras moléculas complexas, onde o iodo pode emitir até 60 elétrons, mas ainda não sabemos como pode ser descrito. Resolver esse problema é nosso próximo objetivo”, conclui Artem Rudenko, da University of Kansas (EUA), primeiro autor do artigo.
