E=mc² é posta à prova

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Agência FAPESP* –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.

<b>Agência FAPESP</b> - 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. 
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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. 
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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). 
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Segundo os resultados do teste, publicados em artigo na edição de 22 de dezembro da revista <i>Nature</i>, trata-se de uma precisão 55 vezes maior do que a conseguida em experimentos anteriores. 
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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. 
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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. 
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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. 
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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. 
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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. 
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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. 
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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. 
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