Campos magnéticos do tamanho de buracos negros podem ser criados na Terra, diz estudo

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Crédito: Shutterstock.

Por Stephanie Pappas
Publicado na Live Science

Os cientistas podem ser capazes de criar campos magnéticos na Terra que se equiparam com a força daqueles vistos em buracos negros e estrelas de nêutrons, sugere um novo estudo.

Esses campos magnéticos poderosos, que seriam criados pela explosão de microtúbulos com lasers, são importantes para a realização de pesquisas básicas para física, ciência dos materiais e astronomia, de acordo com um novo artigo de pesquisa de autoria do engenheiro da Universidade de Osaka Masakatsu Murakami e seus colegas. O artigo foi publicado em 6 de outubro na Scientific Reports.

A maioria dos campos magnéticos da Terra, mesmo os artificiais, não são particularmente fortes. A imagem por ressonância magnética (MRI) usada em hospitais normalmente produz campos de cerca de 1 tesla ou 10.000 gauss. (Para efeito de comparação, o campo geomagnético que mexe as agulhas das bússolas para o norte registra entre 0,3 e 0,5 gauss.) Algumas máquinas de ressonância magnética de pesquisa usam campos tão fortes quanto 10,5 tesla, ou 105.000 gauss, e um experimento de laboratório de 2018 envolvendo lasers criou um campo de até a cerca de 1.200 tesla, ou pouco mais de 1 kilotesla. Mas ninguém foi além disso com sucesso.

Agora, novas simulações sugerem que a geração de um campo megatesla – ou seja, um campo de 1 milhão de tesla – deve ser possível. Murakami e sua equipe usaram simulações de computador e modelagem para descobrir que disparar pulsos de laser ultra-intensos em tubos ocos de apenas alguns mícrons de diâmetro poderia energizar os elétrons na parede do tubo e fazer com que alguns saltassem para a cavidade oca no centro do tubo, causando a implosão do tubo. As interações desses elétrons ultra-quentes e o vácuo criado conforme o tubo implode permitem o fluxo de corrente elétrica. O fluxo de cargas elétricas é o que cria um campo magnético. Nesse caso, o fluxo de corrente elétrica pode amplificar um campo magnético preexistente em duas a três ordens de magnitude, descobriram os pesquisadores.

O campo magnético de megatesla não duraria muito, desaparecendo após cerca de 10 nanossegundos. Mas isso é muito tempo para experimentos de física moderna, que frequentemente funcionam com partículas e condições que desaparecem em muito menos do que um piscar de olhos.

Murakami e sua equipe usaram simulações de supercomputador para confirmar que esses campos magnéticos ultra-fortes estão ao alcance da tecnologia moderna. Eles calcularam que a criação desses campos magnéticos no mundo real exigiria um sistema de laser com energia de pulso de 0,1 a 1 quilojoule e uma potência total de 10 a 100 petawatts. (Um petawatt equivale a um milhão de bilhões de watts.) Lasers de dez petawatt já estão sendo implantados como parte da Extreme Light Infrastructure (em português: Infraestrutura de Luz Extrema) na Europa, e cientistas chineses planejam construir um laser de 100 petawatt chamado Estação de Luz Extrema, relatou a Science em 2018 .

Os campos magnéticos ultrafortes têm múltiplas aplicações na física fundamental, inclusive na busca pela matéria escura. Os ímãs superfortes também podem confinar o plasma dentro dos reatores de fusão nuclear em uma área menor, abrindo o caminho para uma energia de fusão viável no futuro, a Live Science relatou anteriormente.