Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA) desenvolveram uma nova maneira de capturar, reter e carregar eletricamente uma única partícula de aerossol usando dois feixes de laser.
Aerossóis são minúsculas partículas líquidas ou sólidas flutuando no ar.
A estudante de doutorado Andrea Stöllner, que faz parte dos grupos de pesquisa Waitukaitis e Muller do ISTA, estuda cristais de gelo no interior das nuvens.
Trabalhando com o ex-pesquisador de pós-doutorado do ISTA Isaac Lenton, o professor assistente Scott Waitukaitis e outros colaboradores, Stöllner ajudou a construir uma configuração experimental que usa dois feixes de laser focados para criar o que é conhecido como pinça óptica.
No experimento, os raios laser passam por uma série de espelhos antes de se encontrarem dentro de uma câmara onde as partículas de aerossol passam pela armadilha óptica.
“A primeira vez que peguei uma partícula, fiquei nas nuvens”, diz Stöllner ao relembrar seu momento Eureka há dois anos, pouco antes do Natal.
Stöllner diz que demorou quase quatro anos para chegar a esse ponto, com base em uma versão anterior da configuração desenvolvida por Lenton.
“Originalmente, a nossa configuração foi construída para conter apenas uma única partícula, analisar a sua carga e descobrir como a humidade altera as suas cargas”, explica Stöllner.
A equipe descobriu que isso acontece por meio do que é conhecido como processo de dois fótons.
“Podemos agora observar com precisão a evolução de uma partícula de aerossol à medida que ela passa de neutra para altamente carregada e ajustar a potência do laser para controlar a taxa”, diz Stöllner.
A equipe também descobriu que à medida que a partícula fica com carga mais positiva, ela ocasionalmente libera parte dessa carga em explosões espontâneas.
Os cientistas sabem que estas trocas de carga são uma parte importante da formação do raio, mas ainda não se sabe exatamente o que desencadeia a primeira faísca.
Stöllner acredita que a nova configuração oferece uma maneira de testar a teoria do cristal de gelo com mais detalhes, rastreando como as partículas individuais ganham e perdem carga ao longo do tempo.
Embora os investigadores utilizem partículas de sílica em vez de cristais de gelo reais, eles esperam que o estudo destas interações em pequena escala ajude a revelar o que acontece dentro das nuvens de tempestade.