::: TERAWATT EM FEMTOSEGUNDO :::
OSU
Luz gerada pelo laser de terawatt
No último dia 22 de agosto foi inaugurado o Laboratório de Lasers Compactos de Altíssima Potência, novo empreendimento do CLA - Centro de Lasers e Aplicações do IPEN - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares.
O equipamento, o T³ (Table Top Terawatt), que custou cerca de R$ 2,25 milhões, apesar de muito sofisticado é bastante compacto e cabe numa mesa de 3 m². Trinta anos atrás um equipamento compatível com este custaria 100 vezes mais e precisaria de uma espaço de 50 m² para funcionar.
::: TRADUZINDO NÚMEROS E PREFIXOS :::
A tabela abaixo define os principais prefixos usados em Física.
| FATOR |
PREFIXO |
SÍMBOLO |
| 1018 |
exa |
E |
| 1015 |
peta |
P |
| 1012 |
tera |
T |
| 109 |
giga |
G |
| 106 |
mega |
M |
| 103 |
quilo |
k |
| 102 |
hecto |
h |
| 101 |
deca |
d |
| 10-1 |
deci |
d |
| 10-2 |
centi |
c |
| 10-3 |
mili |
m |
| 10-6 |
micro |
m |
| 10-9 |
nano |
n |
| 10-12 |
pico |
p |
| 10-15 |
femto |
f |
| 10-18 |
atto |
a |
O prefixo tera representa um fator multimplicador de 1012, ou seja, 1.000.000.000.000. Já o prefixo femto quer dizer um fator de 10-15 ,ou seja, 0,000000000000001. Enquanto tera é um "numerão", femto é um "numerinho".
Imagine então um laser capaz de emitir um pulso altamente concentrado, com duração de femtosegundo (10-15 s) e com potência de terawatt (1012 W).
E a pergunta inevitável é: a energia de cada pulso laser também é grande?
A reposta vem da definição de potência média P de um sistema qualquer como sendo:
Agora podemos facilmente tirar a energia envolvida no processo como sendo:
É fácil calcular a energia num pulso deste laser de terawatt. Veja:
Deu 1 milésimo de J. Não se trata exatamente de um montante de energia enorme mas sim de um pulso ultrarápido, com duração de femtosegundo. Com Dt pequeno, a energia é "despejada" de uma forma "concentrada", entende?
Vale lembrar ainda que o pulso laser é bem direcional. Numa fonte comum de luz a energia espalha-se em todas as direções e, quando atinge um objeto, estará bastante "diluída" quanto mais afastada estiver da fonte. No laser isso não acontece. O feixe é unidirecional e mantém-se sempre concentrado.
Para você ter um parâmetro de comparação, os apontadores laser tipo "canetinha", bastante difundidos hoje em dia e encontrados à venda até mesmo em camelôs, têm potência da ordem de 1mW (1.10-3 W), ou seja, potência 1.1015 (1.000.000.000.000.000) vezes menor que a potência do laser do T³!
Um pulso de terawatt é conseguido graças aos estudos em crescimento de cristais. O coração do laser do T³ é um cristal dopado com Cromo de Lítio-Estrôncio-Alumínio-Flúor-6, ou Cr:LiSrAlF6, ou simplesmente Cr:LISAF.
::: APLICAÇÕES DESTA INCRÍVEL TECNOLOGIA :::
Com um pulso ultrarápido, temos energia concentrada com pouca geração de calor. Assim, podemos conseguir a abrasão de tecidos biológicos de forma pontual, com pouca ou nenhuma destruição dos tecidos da vizinhança. Imagine, por exemplo, um tratamento dentário sem aquele maldito motorzinho! Com um laser de terawatt é possível destruir o tecido comprometido de forma bastante seletiva, sem aquecer o tecido e com a preservação da parte boa do dente.
Um laser de terawatt também pode ser fonte de energia em reações termonucleares, pode ajudar no desenvolvimento de guias de onda micrométricos, com aplicações em nanotecnologia, e gerar raios-X mais precisos, só para citar mais algumas aplicações.
Fico feliz quando vejo o Brasil investindo em ciência e tecnologia de ponta. Muito bacana!
LASER é uma sigla: Light Amplification by Stimulated Energy Radiation.
Um grande abraço. E Física na Veia!
prof. Dulcidio Braz Júnior (às 16h25)
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