Um par de uvas dobrou o campo magnético, abrindo caminho para melhores sensores quânticos

A Internet está cheia de vídeos de uvas literalmente pegando fogo no micro-ondas. Quando o micro-ondas é ligado, uma baga cortada em duas metades começa a brilhar e logo brilha intensamente, demonstrando efeitos que são perigosos à primeira vista. Pareceria puro entretenimento, mas um experimento cuidadoso mostrou que há uma física interessante por trás do fenômeno, o que pode impulsionar o desenvolvimento de detectores quânticos.

Fonte da imagem: Fawaz, Nair, Volz

Experimentos amadores com queima de uvas começaram pela primeira vez em 1994. Eram todas iguais – as uvas foram cortadas em duas metades para que permanecessem ligadas por uma casca fina. Mais tarde descobriu-se que isso não era necessário. Basta que metades ou uvas inteiras fiquem por perto. Além disso, groselhas, amoras grandes e esferas de hidrogel apresentaram efeito semelhante no micro-ondas.

Em todos os casos, a física era aproximadamente a mesma. A densidade das uvas, por exemplo, revelou-se ideal para que ocorra a ruptura celular, seguida da ionização das moléculas e sua ruptura. O próprio fluido celular é um eletrólito – contém íons aos quais foram adicionados íons formados sob a influência da radiação de microondas. As uvas começaram a emitir plasma, que se acendeu no fluxo de radiação.

Durante outra experiência em 2019, descobriu-se que as uvas não precisam necessariamente estar fisicamente conectadas. O efeito ocorre se eles estiverem próximos. No novo trabalho, os cientistas montaram um experimento mais sutil – mediram a força do campo eletromagnético perto e sem uvas. Para tanto, foi produzido um nanodiamante artificial com defeitos de nitrogênio na rede cristalina. Os defeitos reagiram à luz de um laser verde e, pela intensidade de seu brilho, foi possível determinar a intensidade do campo de micro-ondas próximo a esse sensor.

O nanodiamante foi colocado em um guia de ondas através do qual um pulso de laser verde foi transmitido. Um par de uvas foi colocado acima do nanodiamante. As medições mostraram que na presença de uvas o campo apresentava duas vezes mais força do que sem elas. Isto se explica pelo fato de que no caso do tamanho ideal dos bagos (cerca de 27 mm de comprimento), o par cria um “ponto quente” entre um bago e outro, amplificando a radiação aplicada e aumentando a intensidade do campo próximo. o ponto.

Usando o efeito descoberto, é possível criar toda uma gama de sensores espaciais altamente sensíveis operando na faixa de microondas, incluindo a busca por hipotéticas partículas de matéria escura. A descoberta também ajudará no avanço da computação quântica, onde a radiação e os campos de micro-ondas desempenham um papel fundamental. Mas primeiro é necessário restringir o escopo do experimento para determinar parâmetros mais precisos dos elementos dos futuros sensores. O experimento foi bastante rudimentar e não delineia os limites do que é possível.