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Laboratório de Física Moderna

Einstein: da luz às ondas gravitacionais

Assim como a Relatividade estende o campo de aplicação das leis físicas para grandes velocidades, caracterizada por uma constante de significação fundamental – a velocidade da luz c = 300000 km/s, a Física Quântica estende esse campo para dimensões muito pequenas, caracterizada pela constante de Planck h = 6,62 × 10 -34 J.s. O que esses dois campos de estudo têm em comum são as enormes contribuições de Albert Einstein.

Em 1900, Max Planck publicou seus trabalhos que tinham por intenção explicar o fato de que coisas quentes emitem luz (que é visível para o olho humano apenas com comprimento de onda entre 400 e 700 nm). Essa radiação térmica, que é devido à temperatura, apresenta espectro contínuo. Isso significa que energia é irradiada em qualquer comprimento de onda, sem selecionar nenhum específico. No entanto, alguma coisa diferente acontece quando se trata de radiação emitida por elétrons orbitando ligados em átomos. Os elétrons liberam energia na forma de luz quando decaem para uma órbita com energia mais baixa, de forma que a energia da luz emitida é exatamente igual à diferença de energia dos dois estados da órbita. Como cada material tem um conjunto específico de níveis de energia, então a luz emitida possui apenas valores específicos de energia, que constituem o espectro discreto. A explicação sobre o espectro discreto bem como o conceito de quantização (pacotes de energia da luz) deu origem à Física Quântica, através do trabalho publicado por Einstein sobre o efeito fotoelétrico em 1905.

Ao mesmo tempo em que estudava a luz emitida em transições dos elétrons entre os níveis atômicos, Einstein verificou que, quando se consideram velocidades próximas à velocidade da luz, alguns fenômenos estranhos passam a acontecer como a contração do espaço, dilatação do tempo e equivalência entre massa e energia. Em 1915, a teoria da Relatividade Geral foi publicada estabelecendo uma relação entre espaço e tempo, de modo que a gravidade e as ondas gravitacionais aparecem como resultados na deformação do espaço por interações entre objetos com massa muito grande. Em 2016 foram feitas as primeiras observações de ondas gravitacionais resultantes de perturbação no espaço-tempo produzidas pelo colapso de dois buracos negros. O LIGO (Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser, sigla em inglês) se destina a provar, através de observações, os resultados previstos por Einstein há 100 anos e estuda a formação e características do universo.