L�minas de Luz: T�cnica de mesa vai gerar campos magn�ticos megatesla

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/07/2025

Ilustração conceitual da implosão de microtubos por lâminas - lâminas internas em forma de dente de serra no alvo cilíndrico induzem fluxos carregados fora do eixo, acionando fortes correntes e gerando campos magnéticos no regime megatesla.[Imagem: Masakatsu Murakami]

Lâminas de luz

Cientistas japoneses idealizaram uma técnica para gerar em laboratório campos magnéticos ultrafortes, aproximando-se da escala de milhões de teslas - campos magnéticos no regime megatesla são comparáveis aos encontrados perto de estrelas de nêutrons fortemente magnetizadas ou em jatos astrofísicos.

Apenas para dar uma dimensão do que isso significa, o recorde mundial de campo magnético gerado em laboratório é de 45 tesla.

E é uma configuração compacta, acionada por laser, que deverá facilitar a construção dos aparatos de laboratório necessários. A equipe batizou o método de "implosão de microtubos laminados".

Tudo consiste no direcionamento de pulsos de laser muito fortes, cada pulso com duração de femtossegundos, rumo a um alvo cilíndrico - o microtubo - contendo lâminas internas em forma de dente de serra. Essas lâminas fazem com que o plasma gerado pelos pulsos de laser gire assimetricamente, gerando correntes circulantes próximas ao centro.

A corrente resultante produz, de forma autoconsistente, um campo magnético axial muito intenso, superior a 500 quiloteslas (0,5 megatesla), aproximando-se do regime de megatesla. Não é necessário aplicar um campo magnético externo.

É um mecanismo que contrasta fortemente com a compressão magnética tradicional, que se baseia na amplificação de um campo magnético inicial, um campo magnético externo chamado campo semente. Na implosão de microtubos laminados, o campo é gerado do zero, energizado exclusivamente pelas interações laser-plasma.

Além disso, campos magnéticos intensos podem ser gerados de forma robusta, bastando incorporar no alvo estruturas que rompam a simetria cilíndrica. O processo forma um ciclo de retroalimentação no qual fluxos de partículas carregadas - compostas por íons e elétrons - fortalecem o campo magnético, o que, por sua vez, confina esses fluxos com mais firmeza, amplificando ainda mais o campo.

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Conceitos do mecanismo de geração dos campos megatesla (em cima) e simulações para o caso de oito lâminas (embaixo).[Imagem: Pan/Murakami - 10.1063/5.0275006]

Astrofísica, fusão nuclear e quântica

Quando o novo gerador de campos magnéticos for construído, o que não deverá demorar muito, esses campos magnéticos terão amplo uso científico, com destaque para a viabilização de experimentos em laboratório para estudar fenômenos astrofísicos, como os jatos magnetizados expelidos por diversos tipos de corpos celestes e até o interior das estrelas.

Outras aplicações incluem a fusão nuclear a laser, facilitando o desenvolvimento de esquemas de ignição rápida por feixe de prótons, e a eletrodinâmica quântica, para o estudo de fenômenos quânticos não lineares.

"Esta abordagem oferece uma nova maneira poderosa de criar e estudar campos magnéticos extremos em um formato compacto. Ela fornece uma ponte experimental entre os plasmas de laboratório e o universo astrofísico," afirmou o professor Masakatsu Murakami, da Universidade de Osaka.

Para as equipes experimentalistas interessadas em construir o aparato, os dois pesquisadores construíram um modelo analítico de suporte, mostrando as leis fundamentais de escala e as estratégias de otimização dos alvos.

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