Acaba de ser entregue o Prémio Nobel da Física 2023, que foi atribuído a Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L'Huillier. Estes três cientistas conseguiram desenvolver métodos experimentais que geram pulsos de luz em attosegundos para poderem estudar a dinâmica dos eletrões na matéria. Temos conosco Luís Oliveira e Silva, é professor do Instituto Superior Técnico, no Departamento de Física. Muito bom dia, obrigado por se juntar a nós. Primeiro, tentar perceber o que é um attosegundo.

Muito bom dia. Este é, de facto, o sítio certo para começarmos a discutir este Prémio Nobel. Um attosegundo mede a duração, mede um tempo. E para percebermos o que é esta escala de tempo, podemos usar aqui uma metáfora muito simples, que é comparar um piscar de olhos com a idade do universo. Isto é equivalente a comparar um attosegundo com um piscar de olhos. Estamos a falar de cerca de 18 ordens de grandeza de diferença entre o tempo que demora a piscar um olho e a duração destes microscópicos flashes de luz.

Portanto, o attosegundo é uma fração muito pequena de um segundo.

Exatamente. Nós matematicamente representamos o attosegundo como 10^-18 segundo. É uma fração, nem sequer sei dizer exatamente, um milionésimo de um quadrilionésimo, nem sequer consigo descrever exatamente em palavras esta escala de tempo. Por isso é que usamos este prefixo, attosegundo, que representa fisicamente esta duração 10^-18 de um segundo.

E o que estes cientistas conseguiram fazer foi criar pulsos de luz, piscares de luz, é isto? Nesta fração de segundo.

Exatamente.

Nesta fração mínima.

É isso mesmo. Nós com técnicas convencionais conseguimos gerar impulsos de luz laser, e isto é um aspeto também importante, este é mais um Prémio Nobel atribuído à tecnologia laser. Nós conseguimos com laser gerar impulsos à ordem de microssegundo, nanosegundo, picosegundo, femtosegundo, ordens de grandeza cada vez mais curtas, e o que estes cientistas conseguiram fazer é descer ainda mais a duração dos impulsos laser. Neste momento conseguem-se produzir estes miniflashes de luz ultracurtos que têm durações de attosegundo. Isto é uma técnica que está generalizada em muitos laboratórios em todo o mundo, incluindo aqui no laboratório no Instituto Superior Técnico, isto é utilizado de forma frequente, diária, para produzir estes flashes de luz muito curtos.

Já vamos perceber qual é a implicação, mas gostava de perceber: vendo estes pulsos a olho nu, é como se a luz estivesse sempre acesa ou como se a luz estivesse sempre apagada?

A olho nu não conseguimos. O que acontece é que muitos destes sistemas laser disparam com uma taxa de repetição muito elevada, conseguem disparar milhares de impulsos por segundo. Nós em cada segundo conseguimos gerar mil destes flashes de luz muito curtos. Mas, de facto, nós a olho nu não conseguimos detetar estes impulsos, conseguimos ver os fotões, mas não conseguimos perceber se essa duração é um attosegundo, ou um femtosegundo, ou um picosegundo. Sabemos é que há luz emitida, se a luz for do visível, nalguns destes casos tem uma parte que é luz visível.

Então vamos a esta parte. Qual é a importância de conseguir gerar estes pulsos de luz em attosegundos? Para que isto serve? O que isto permite? Que portas é que isto abre?

Uma boa comparação é quando nós queremos tirar uma fotografia à noite, temos que usar um flash de luz. E todos nós sabemos que se nós temos o objeto em movimento e se o nosso flash de luz for demasiado longo, a imagem que vai ficar na nossa fotografia é um género de um rasto. E só conseguimos que a fotografia seja suficientemente nítida se o flash de luz for suficientemente curto, isto é, for mais rápido do que o movimento do objeto que estamos a tentar capturar. Os cientistas têm utilizado flashes de luz cada vez mais curtos para observar fenômenos cada vez mais rápidos. E o que estes flashes de luz extremamente curtos permitem fazer é ver a dinâmica dos eletrões dentro dos átomos. Isto tem consequências, obviamente do ponto de vista fundamental, porque nós percebemos o que se passa na nuvem eletrónica em torno dos átomos com uma precisão inacreditável, mas também nos permite controlar e medir as propriedades de materiais, de diferentes sistemas que têm um conjunto de aplicações que podem tocar muitas áreas da ciência. Esta capacidade de nós medirmos fenômenos ultrarrápidos é absolutamente excecional e o facto de conseguirmos fazer isto à escala da dinâmica dos eletrões, do movimento dos eletrões, é absolutamente extraordinário.

Ontem, no Prémio Nobel da Medicina, foi premiada uma investigação que remonta a 2005. Esta investigação, esta descoberta, esta capacidade de desenvolver este método experimental é algo recente? Quando é que isto foi desenvolvido?

Isto começa, de facto, a ser desenvolvido por volta de há cerca de 20 anos. Muitos trabalhos que suportam muitos destes desenvolvimentos também têm cerca de 20 anos. Entre 2000 e 2005, talvez um pouco antes de 2000, é quando começam estes trabalhos a aparecer. Isto é possível porque há a tecnologia laser, alguma até associada ao Prêmio Nobel 2018, que começa a estar presente e começa a ser mais rotineira nos laboratórios em todo o mundo. A partir do momento em que essa tecnologia existe, é possível se explorar outros domínios. Foi a partir dessa altura, há cerca de 20 anos, que se deu esta grande explosão e desde então até hoje, têm sido utilizados estes impulsos para estudar muitos outros fenômenos ultrarrápidos em muitos diferentes cenários físicos, químicos, biologia. Isto tem aplicações numa gama muito grande de processos físicos.

Temos três premiados, Pierre Agostini, Ferenc Krausz, Anne L'Huillier. Conhece algum, já trabalhou com algum? O que nos pode dizer sobre estes investigadores?

Eu conheço muito bem o Ferenc Krausz. Nós já participamos em alguns projetos em conjunto, temos um artigo em conjunto que fizemos há cerca de 10 anos. Anne L'Huillier estive envolvido em alguns projetos. Não tenho nenhum artigo em conjunto com ela, mas é uma pessoa de elevada reputação, conhecida na comunidade, assim como o Ferenc Krausz. E o Pierre Agostini eu também estive envolvido num projeto muito grande europeu, em que ele também fazia parte, mas de facto não tenho um contacto muito próximo com ele. A maior ligação que tenho é com o Ferenc Krausz e com o grupo dele no Instituto Max Planck para Óptica Quântica, em Garching, próximo de Munique. Aí tenho ligações científicas e também alguma ligação pessoal. Ele já visitou Lisboa, interagiu aqui com as nossas equipas e tenho uma proximidade maior com o Ferenc Krausz.

Este era um prêmio já esperado? Pergunta-se sempre isto. É óbvio que quem trabalha mais nestas áreas um pouco mais complicadas para a população em geral, muitas vezes diz que já seria um prêmio esperado. Que avaliação é que faz? Este era um Prêmio Nobel que já era merecido?

Sim, sem dúvida que era merecido. Ontem à noite nós estávamos a trocar mensagens aqui, eu e os meus colegas, sobre quem é que ia ganhar o Prêmio Nobel. E eu já tinha apostado que dois deles, a Anne L'Huillier e o Ferenc Krausz, iam ganhar. Eu, por acaso, tinha previsto uma outra pessoa, que não ganhou. Isso já era muito esperado. Há cerca de dois ou três anos, a Anne L'Huillier e o Ferenc Krausz também ganharam um prêmio muito famoso, que é o Wolf Prize, que é atribuído em Israel, que é de certa forma um pronúncio para os Prêmios Nobel de Física, pelo menos. Este era bastante esperado, é bastante reconhecido e em termos do reconhecimento da investigação em lasers e da investigação utilizando este tipo de pontos de luz, é o prêmio natural do ponto de vista dessa história dos lasers.

Professor Luís Oliveira e Silva, muito obrigado por se ter juntado a nós aqui na Rádio Observador. Obrigado por nos ajudar a explicar esta questão do que é um attosegundo e estes pulsos de luz que levaram à conquista deste Prêmio Nobel. Muito obrigado.

Muito obrigado, bom dia.