A cada mês de outubro, a Ciência ganha as manchetes mundiais com o anúncio das categorias do Prêmio Nobel. Esse ano não foi diferente. Em 2023, o Nobel de Física foi concedido aos cientistas Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L'Huillier, pela descoberta de “métodos experimentais que geram pulsos de luz de attossegundos” para o estudo da dinâmica de elétrons na matéria".
Como a descrição acima deixa bem claro, o Prêmio Nobel muitas vezes parece excessivamente distante do nosso cotidiano de pessoas comuns no Brasil.
Um attossegundo equivale a um quintilhonésimo de segundo. Isso é uma quantidade de tempo tão ínfima que um attossegundo está para uma batida do seu coração como a batida do seu …
Descobertas como os “métodos óticos para estudo de ressonâncias hertzianianas em átomos”, laureado em 1966, ou “a estrutura quântica de interações eletrofracas”, vencedora do Nobel em 1999, até hoje são consideradas muito importantes para o estudo da Física. Porém, pouco acessíveis à compreensão do público leigo.
Em resumo: O estudo vencedor do Prêmio Nobel de Física muitas vezes proporciona consequências bem reais e práticas para a sociedade - mas nem sempre de forma rápida e amplamente compreendida.
Para dar apenas alguns poucos exemplos: ao longo dos últimos anos a Física vencedora do Nobel nos deu computadores portáteis, iluminação LED eficiente, modelagem climática e tratamentos de radioterapia para câncer. Mas nenhuma dessas tecnologias estava explícita desde o dia em que o prêmio foi concedido. O Nobel é, antes de tudo, paciente.
Ímãs finos e computadores portáteis
Em 2007, o Prêmio Nobel de Física foi concedido conjuntamente a Peter Grünberg e Albert Fert pela descoberta da “magnetoresistência gigante”.
No fim dos anos 1980, Grünberg e Fert (e seus grupos de pesquisa) estudavam de forma independente camadas muito finas de ímãs. Ambos notaram que a eletricidade fluía pelas camadas de maneiras diferentes dependendo da direção dos campos magnéticos.
Estas equipes buscavam entender as propriedades fundamentais de ímãs muito finos. Seus achados, porém, levaram a algo que hoje temos como garantidos: computadores portáteis.
Na época, a maior parte dos computadores armazenava dados em um disco rígido feito de materiais magnéticos. Para ler as informações no disco, era necessário um sensor magnético muito pequeno e acurado.
A descoberta da magnetoresistência gigante permitiu o desenvolvimento de sensores muito mais sensíveis, o que por sua vez diminuiu o tamanho dos discos rígidos e dos computadores. Hoje, discos rígidos magnéticos estão sendo substituídos por unidades ainda menores, os drives de estado sólido (SSDs), que já são realidade na casa de centenas de milhões de pessoas no mundo todo, inclusive no Brasil.
Em resumo, não teríamos laptops sem a descoberta que ganhou o Prêmio Nobel de Física de 2007. E a repercussão prática desta pesquisa vencedora foi completamente inesperada e impactante para a evolução da humanidade.
Um momento iluminado
Algumas vezes, porém, as pesquisas em Física têm uma meta prática desde o início. Um exemplo disso é a saga por iluminação mais eficiente energicamente.
As antigas lâmpadas incandescente são extremamente ineficientes. Como funcionam por meio do aquecimento de um fio até que ele brilhe, desperdiçam muita energia na forma de calor. De fato, menos de 10% da energia que consomem vão para produzir luz.
Nos anos 1980, cientistas perceberam que diodos emissores de luz, ou LEDs – pequenos componentes eletrônicos que emitem luz de uma cor específica – poderiam ser fontes de luz mais eficientes. Mas tinha um problema. Embora LEDs vermelhos e verdes tenham sido desenvolvidos em meados do século 20, ninguém sabia como fazer um LED azul.
LEDs são sanduíches finos de materiais que respondem à eletricidade de maneira bem particular. Quando um elétron se move de um nível de energia para outro dentro do material, ele emite luz de uma cor específica.
Todas as três cores básicas da luz (vermelho, verde e azul) são necessárias para produzir a luz branca do tipo que as pessoas querem em suas casas e locais de trabalho.
No começo dos anos 1990, culminando quase 30 anos de trabalho por diversos grupos, os LEDs azuis foram encontrados. Em 2014, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura ganharam o Nobel de Física pela descoberta.
As camadas de materiais escolhidos para fazer o sanduíche, mais a qualidade de cada camada, tiveram que ser refinadas para se conseguir fazer o primeiro LED azul. Desde esta descoberta inicial, cientistas de materiais continuaram a melhorar o desenho e manufatura para fazer dos LEDs azuis mais eficientes.
A iluminação responde por até 20% do consumo total de eletricidade. Os LEDs usam aproximadamente um sexto da energia das lâmpadas incandescentes. Eles também duram muito mais, como um tempo de vida útil de cerca de 25.000 horas.
Modelos climáticos, radiação e além
Ações ambientais provavelmente não são o que vem à nossa mente quando pensamos no Prêmio Nobel de Física. Mas elas existem e, hoje, são fundamentais para o esforço coletivo de preservação do clima da Terra.
Metade do Prêmio Nobel de Física de 2021 foi concedido a Syukuro Manabe e Klaus Hasselmann, cientistas que desenvolveram os primeiros modelos para o tempo e clima. Seu trabalho também ligou o aquecimento global à atividade humana.
Das 222 pessoas que receberam o Nobel de Física desde 1901, apenas três foram mulheres. A mais famosa delas talvez seja Marie Curie, que levou um quarto do prêmio para casa em 1903.
O trabalho de Curie na compreensão de como átomos decaem em outros tipos de átomos, produzindo radiação nuclear, mudou profundamente a vida no século 20.
O estudo da radiação nuclear levou ao desenvolvimento de armas nucleares, mas também de radioterapias para câncer. Além disso, levou à datação por carbono para determinar a idade de artefatos arqueológicos, permitindo uma melhor compreensão de civilizações antigas.
Então, ao descobrirmos quem recebeu o Prêmio Nobel de Física de 2023, podemos estar certos de que a pesquisa premiada provavelmente vai afetar nossas vidas de maneiras extraordinárias que não são aparentes à primeira vista.