Horizontes da Física 8 – Regresso ao Futuro: A física dos lasers ultra-intensos e o Prémio Nobel de 2018

Há cerca de 3 meses, a Academia Sueca anunciou e posteriormente atribuiu o Prémio Nobel da Física de 2018 a duas invenções chave na área dos lasers: Arthur Ashkin foi reconhecido pela criação da técnica das pinças ópticas, e Gérard Mourou e Donna Strickland partilham metade do prémio pela invenção da técnica de amplificação laser ultra-rápida conhecida como CPA, ou chirped-pulse amplification.

Este prémio surge rodeado de recordes a vários níveis: Ashkin, de 96 anos, é a pessoa mais velha alguma vez galardoada com um Nobel; Donna Strickland é a terceira mulher a ganhar um Nobel da Física, e a primeira em 55 anos, depois de Marie Curie em 1903 e de Maria Goeppert-Mayer em 1963; a técnica CPA permite hoje construir os mais potentes dispositivos de sempre – lasers ultra-rápidos e ultra-intensos, capazes de produzir impulsos de luz com durações medidas em femtosegundos (1 fs = 10^-15 s) e potências instantâneas que atingem os vários petawatts (1 PW = 10^15 W), ou 1000 vezes mais que a potência de toda a rede eléctrica mundial.

Esta palestra irá focar-se na técnica de CPA e na forma como esta tem vindo a revolucionar inúmeras áreas da ciência, tecnologia, medicina e indústria, desde a cirurgia ocular de alta precisão até à física extrema, onde os lasers de terawatt são hoje usados para acelerar partículas e onde os novos lasers de petawatt irão permitir a produção de pares electrão-positrão no vácuo, gerando assim matéria a partir da energia e dando acesso a uma física totalmente nova. Veremos também a forte relação entre a técnica CPA e o trabalho que tem vindo a ser realizado no Laboratório de Impulsos Ultra-curtos do Departamento de Física e Astronomia da FCUP, o Femtolab, onde foi desenvolvido e construído o primeiro sistema laser CPA integralmente feito em Portugal, e que integra o Instituto de Física dos Materiais da Universidade do Porto e a nova rede nacional NECL (Network of Extreme Conditions Laboratories) dedicada ao estudo da matéria em condições físicas extremas.