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E=mc² é posta à prova

Publicado em 26 dezembro 2005

Agência FAPESP - E=mc². Energia é igual à massa vezes o quadrado da velocidade da luz. A mais famosa equação da ciência, formulada por Albert Einstein (1879-1955), é aceita por muitos como uma verdade incontestável. Mas, por mais brilhante que possa ser, ela é, na realidade, uma teoria.
Por conta disso — e para fechar o Ano Mundial da Física com chave de ouro —, um grupo de cientistas norte-americanos resolveu pôr a teoria à prova. A forma encontrada foi realizar o mais preciso teste até o momento da equação apresentada por Einstein em 1905.
O resultado foi um grande "sim". E=mc². Mesmo. Correto, pelo menos até quatro décimos de 1 parte por milhão. Foi essa a precisão conseguida pelo experimento feito por pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (Nist).
Segundo os resultados do teste, publicados em artigo na edição de 22 de dezembro da revista Nature, trata-se de uma precisão 55 vezes maior do que a conseguida em experimentos anteriores.
Para ter a confirmação da relação precisa entre energia e massa no contexto da teoria da relatividade, o estudo se baseou em um processo conhecido: quando o núcleo de um átomo captura um nêutron, energia é liberada na forma de radiação gama. A massa do átomo, agora com um nêutron extra, passa a ser igual à massa do átomo original mais a massa do nêutron isolado e menos um valor conhecido como a energia de ligação do nêutron.
O trabalho foi dividido em duas medições extremamente precisas. O grupo do Nist ficou com o "E", a energia. Com o uso das interferometrias óptica e de raio X, os pesquisadores estudaram os padrões de interferência criados por ondas eletromagnéticas para determinar com exatidão o espaçamento de átomos em um cristal de silício.
Após essa calibração dos cristais, eles conseguiram determinar o valor da energia na equação de Einstein ao medir as ondas de raios gama emitidas por átomos de silício e enxofre. De acordo com as leis da física, cada onda de radiação eletromagnética corresponde a uma quantia específica de energia.
Como a velocidade da luz no vácuo é uma constante — 299.792.458 metros por segundo —, só faltou determinar o "m", do qual se encarregou o grupo do MIT. A massa para testar a fórmula centenária foi obtida a partir da colocação de dois íons (átomos carregados eletronicamente) de um mesmo elemento, cada um com um nêutron extra, em uma "armadilha" eletromagnética.
Os pesquisadores contaram o número de revoluções por segundo de cada íon nas linhas de campo magnético em torno da armadilha. A diferença entre as freqüências foi usada para determinar as massas dos íons. Esse experimento também foi feito com átomos de silício e de enxofre.
A precisão dos resultados foi recebida com entusiasmo e também com alívio. "Se a equação se mostrasse incorreta, o impacto seria enorme", disse David Pritchard, líder do grupo do MIT, em comunicado da instituição.
Segundo os autores do estudo, os testes são muito importantes, uma vez que a relatividade é um princípio central na física moderna. "Mas isso não significa exatamente que a fórmula seja completamente correta. No futuro, certamente ela será posta à prova por testes muito mais precisos", diz Pritchard.