A Real Academia de Ciências da Suécia anunciou dia 2 de outubro os ganhadores do Prêmio Nobel de Física de 2018. Metade do prêmio foi para o norte-americano Arthur Ashkin, de 96 anos, pela invenção das pinças ópticas e suas aplicações nas ciências biológicas. A outra metade foi dividida entre o francês Gérard Mourou, 74 anos, e a canadense Donna Strickland, de 55 anos, pela geração de pulsos laser ultra-curtos de alta intensidade. Strickland é a primeira mulher a ganhar o prêmio em 55 anos.
Diferente da luz solar e das lâmpadas comuns, as ondas eletromagnéticas que compõem a luz laser oscilam de maneira coerente, concentrando toda a sua energia em um feixe com direção e frequência bem definidas. Logo após a invenção do laser, em 1959, o físico Arthur Ashkin começou a experimentar com a nova fonte de luz nos Laboratórios Bell, em Nova York, Estados Unidos. Ashkin percebeu que poderia usar a pressão de radiação de um feixe laser para empurrar bolinhas microscópicas. Seus experimentos mostraram que, além de serem empurradas na direção de propagação do feixe laser, as bolinhas sofriam uma força que as atraia para o centro do feixe. A força era produzida pelo gradiente de intensidade na seção transversal do feixe, menos intenso na periferia, mais intenso no centro. Anos mais tarde, em 1986, Ashkin mostrou como combinar a pressão de radiação, força do gradiente de intensidade e o foco de uma lente para criar uma pinça óptica, um instrumento capaz de aprisionar um objeto microscópico em um ponto no espaço tridimensional. Desde então, as pinças ópticas já foram utilizadas para estudar as propriedades físicas de células vivas, de vírus e de moléculas biológicas como as proteínas das membranas celulares e o DNA.
Pulsos ulta-curtos
Quase na mesma época em que Ashkin inventou a pinça óptica, Gérard Mourou trabalhava na Universidade de Rochester, em Nova York, nos Estados Unidos, com sua então aluna de doutorado, Donna Strickland, em uma nova técnica para produzir pulsos de laser curtos de alta intensidade. A geração de toda luz laser acontece em uma reação em cadeia dentro de um material onde a presença de partículas de luz, os fótons, estimula a produção de mais fótons. Quando a potência de um laser ultrapassa os gigawatts, entretanto, o material amplificador começa a ser destruído pela radiação.
Em 1985, Strickland e Mourou contornaram o problema com a chamada amplificação de pulso chilreado (chirped pulse amplification ou CPA). A técnica consiste em usar um par de grades de dispersão para esticar no tempo um pulso laser ultra-curto, reduzindo sua potência a um valor que o material amplificador consegue tolerar sem ser danificado. Depois de amplificado, o pulso passa por um outro par de grades que comprime o pulso no tempo, aumentando drasticamente sua potência. A técnica permite criar pulsos laser com duração de femtosegundos (um bilionésimo de bilionésimo de segundo) e com potência da ordem de terawatts. Os pulsos ultra-curtos de alta intensidade tem inúmeras aplicações na indústria e na medicina. São usados na pesquisa básica para registrar o comportamento de moléculas durante reações químicas.
Mulheres na Física
Strickland é a primeira pesquisadora a ganhar o Nobel de Física nos últimos 55 anos. Além dela, apenas duas outras físicas ganharam um Nobel: Marie Curie, em 1903, e Maria Goeppert-Mayer, em 1963. Reconhecendo a gravidade dessa disparidade, a Sociedade Brasileira de Física estabeleceu em 2015 o Grupo de Trabalho sobre Questões de Gênero (GTG). Atualmente sob coordenação da física Débora Menezes, da Universidade Federal de Santa Catarina, o grupo de trabalho vem propondo ações e coletando dados com o objetivo de ampliar a participação das mulheres no ensino e pesquisa em física. Saiba mais sobre o GTG, as dificuldades enfrentadas pelas mulheres na física e outras questões de gênero na página do grupo no site da SBF e na página do grupo no Facebook.