‘Pai’ da física atômica moderna torna-se professor honorário da Universidade de São Paulo

Daniel Kleppner, do MIT, foi homenageado em evento que reuniu na cidade de São Carlos cinco vencedores do Prêmio Nobel e outros expoentes da área

Por Karina Toledo

Agência FAPESP – Boa parte dos cientistas dedicados a desvendar os mistérios dos átomos e da mecânica quântica – aquela das partículas subatômicas – cultiva certa obsessão por alcançar temperaturas extremamente baixas, cada vez mais próximas do chamado “zero absoluto” (0 K na escala Kelvin ou -273,15°C na escala Celsius).

Em entrevista à Agência FAPESP, o vencedor do Prêmio Nobel de Física de 2001, Eric Cornell, explicou por quê: “Você pode pensar na temperatura como barulho, falando metaforicamente. Quanto mais baixa ela estiver, mais quieto será. E se estiver suficientemente silencioso, você conseguirá ouvir a natureza murmurando seus segredos.”

Entender como a mecânica quântica funciona quando milhares de partículas interagem entre si simultaneamente é uma das grandes charadas deste século. Como tudo se move mais lentamente à medida que a temperatura cai, o desafio se torna relativamente mais fácil quando se está perto do zero absoluto.

Muitos dos experimentos realizados nos últimos anos com esse objetivo têm como base o trabalho desenvolvido pelo físico norte-americano Daniel Kleppner, um dos fundadores do Centro de Átomos Ultrafrios, que congrega nos Estados Unidos pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e da Universidade Harvard.

No fim de fevereiro, Kleppner recebeu o título de professor honorário do Instituto de Física de São Carlos, da Universidade de São Paulo (IFSC-USP), do qual tem sido uma espécie de conselheiro há mais de dez anos.

A homenagem foi feita durante um simpósio organizado pelo Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica (Cepof) de São Carlos, um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiados pela FAPESP, e reuniu no interior de São Paulo alguns dos mais destacados cientistas da área.

“Dan acaba de completar 80 anos e, para um físico, a melhor forma de celebrar alguma coisa é organizando um simpósio”, brincou o vencedor do Nobel de Física de 1997 William Phillips, também professor honorário do IFSC-USP, durante a abertura do evento.

Mais conhecido no meio acadêmico como Bill, Phillips, pesquisador do National Institute of Standards and Technology (NIST), dos Estados Unidos, foi aluno de Kleppner e recebeu o Nobel – com Steven Chu e Claude Cohen-Tannoudji – por ter inventado uma espécie de armadilha para imobilizar átomos que une raios laser e campos magnéticos.

A técnica permitiu aos cientistas alcançar uma temperatura seis vezes mais baixa do que se acreditava ser possível – algo em torno de 40 milionésimos de um grau Celsius acima do zero absoluto. “Isso é quatro milhões de vezes mais frio que a temperatura do espaço sideral e 100 milhões de vezes mais frio do que nitrogênio líquido, com certeza a coisa mais gelada que você já viu na vida”, explicou Phillips.

Além de possibilitar o desenvolvimento de relógios quânticos extremamentes precisos – que por sua vez possibilitaram a criação do Global Positioning System (GPS), já presente na maioria dos carros das grandes cidades –, a invenção de Phillips também tornou possível o experimento que rendeu o Nobel a Cornell, Carl Wieman e Wolfgang Ketterle: alcançar um estado da matéria conhecido como condensado de Bose-Einstein, no qual ao chegar próximo do zero absoluto ela se comporta como um fluido com viscosidade zero – o chamado superfluido – capaz de se deslocar em velocidades baixas sem dissipar energia.

A existência do condensado de Bose-Einstein foi prevista por Albert Einstein em 1925, a partir do trabalho de Satyendra Nath Bose (1894-1974). Os experimentos realizados por Cornell, Wieman e Ketterle nos anos 1990 abriram caminho para as pesquisas hoje em andamento no Cepof, sob coordenação do professor Vanderlei Bagnato, do IFSC-USP, que trabalhou com Kleppner durante seu doutorado no MIT.

Em 2009, um estudo feito pelo grupo de Bagnato em parceria com pesquisadores da Universidade de Florença, na Itália, demonstrou que o fenômeno da turbulência – que ocorre em líquidos e gases submetidos a movimentos desordenados – também pode ser observado no condensado de Bose-Einstein. A descoberta abriu uma nova janela para a investigação em dois dos principais desafios na física contemporânea: o estudo dos fenômenos de turbulência e dos superfluidos.

Tecnologia do futuro

Outros dois colaboradores de Kleppner que estiveram no simpósio foram David Wineland, do NIST, e Serge Haroche, do Collège de France. Ambos ganharam o Nobel de Física em 2012 por pesquisas que permitiram manipular, analisar e contar partículas quânticas sem destruí-las. Entre as promessas de novas tecnologias que deverão surgir a partir desse feito estão os computadores quânticos ultravelozes.

“Ao analisar a história da tecnologia, podemos perceber que o futuro está nas coisas muito pequenas, ou seja, está na direção da mecânica quântica”, afirmou Cornell, que atualmente é professor da Universidade do Colorado, nos Estados Unidos.

No grupo de vencedores do Nobel presente em São Carlos para homenagear Kleppner, Dudley Herschbach, de Harvard, era o único que visitava o Brasil pela primeira vez. Também era o único cuja área de atuação não era a física atômica e sim a físico-química.

Herschbach recebeu o prêmio máximo da ciência em 1986 por seus experimentos pioneiros com a técnica de feixes moleculares cruzados para estudar reações químicas e a dinâmica dos átomos das moléculas em tempo real. “Mas acho que fui convidado para este simpósio, na verdade, porque sou amigo de Kleppner há mais de 50 anos, desde a graduação”, contou.

A programação do evento contou ainda com outros palestrantes ilustres, como o francês Alain Aspect, cotado para receber o Nobel por suas pesquisas na área de óptica que permitiram o desenvolvimento da criptografia quântica, tecnologia que promete tornar inviolável a segurança de informações sigilosas e que já está sendo adotada em alguns bancos.

“Eu diria que não apenas o trabalho dos aqui hoje presentes, como a maior parte do que está acontecendo na física atômica em todo o mundo está de alguma forma conectada às pesquisas de Kleppner”, avaliou Phillips.

Considerado um injustiçado no meio científico por nunca ter ganho um Nobel, apesar de ter ajudado a formar tantos vencedores do prêmio, Kleppner – apelidado por Phillips de “o Poderoso Chefão do condensado de Bose-Einstein” – mantém-se modesto.

“Acho que a vinda de uma audiência tão extraordinária ao Brasil é mais uma demonstração de reconhecimento e respeito pelo trabalho que vem sendo realizado pelo grupo do professor Bagnato do que uma demonstração de afeto por mim. Eles poderiam me encontrar a qualquer momento nos Estados Unidos”, brincou.