Um Truque da Luz

Os físicos de partículas estão em busca de luz. Não apenas qualquer luz, mas um sinal característico produzido pela interação de certas partículas - como neutrinos fantasmas, que são partículas fundamentais neutras com massa muito baixa - com um detector que contém um mar atômico de gases nobres liquefeitos.
Mesmo se fosse mais brilhante, este sinal de luz seria indetectável pelos nossos olhos, porque cai na faixa ultravioleta (UV) do espectro eletromagnético. E assim como nossos olhos não estão equipados para ver a luz UV, a maioria dos sistemas fotodetectores convencionais para experimentos de física de partículas funciona muito melhor na faixa visível do que na UV.
No entanto, o novo trabalho do Laboratório Nacional Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) está trazendo o poder da nanotecnologia para a física de partículas em um esforço para fazer fotossensores funcionarem melhor em ambientes experimentais onde a luz UV é produzida, como enormes módulos de detector cheios de argônio líquido.
Para tornar seus fotossensores mais sensíveis à radiação UV, Magill e seus colegas da Argonne e da Universidade do Texas em Arlington aplicaram revestimentos de diferentes nanopartículas em fotodetectores convencionais. Em uma ampla gama de composições variadas, os resultados foram significativos. Os fotossensores aprimorados demonstraram sensibilidade significativamente maior à luz UV do que os fotodetectores sem revestimento.
A razão pela qual as nanopartículas funcionam, de acordo com Magill, tem a ver com seu tamanho. Nanopartículas menores podem absorver fótons de comprimentos de onda mais curtos, que são posteriormente reemitidos como fótons de comprimentos de onda mais longos com menor energia, disse ele. Essa transição, conhecida pelos cientistas como "deslocamento de Stokes", converte fótons de UV em visíveis.
"Estamos sempre procurando materiais melhores que nos permitam detectar tais partículas", disse Magill. "Nós gostaríamos de encontrar um único material que nos permita identificar uma partícula específica e não ver outras partículas. Essas nanopartículas nos ajudam a nos aproximar deste intento".
Os tipos de experimentos para os quais os cientistas usam esses fotodetectores aprimorados são considerados parte da "fronteira de intensidade" da física de alta energia. Por serem mais sensíveis a qualquer pequeno sinal ultravioleta produzido, esses revestimentos de nanopartículas aumentam as chances de detectar eventos raros e podem permitir aos cientistas uma melhor visualização de fenômenos como oscilações de neutrinos, nos quais um tipo de neutrino muda para outro.
As vantagens desse tipo de material novo também poderiam ir além do alcance da física de partículas. Magill sugeriu que as partículas poderiam ser incorporadas em um vidro transparente que poderia aumentar a quantidade de luz visível disponível em alguns ambientes escuros.
"Há muita luz por aí entre 300 nanômetros e 400 nanômetros que não vemos e não usamos"', disse Magill. "Ao mudar o comprimento de onda, poderíamos criar um caminho para que a luz se torne mais útil".

Fonte: Space Daily via Argonne National Laboratory