O espelho quebrado:a violação da paridade nas moléculas pode finalmente ser medida?

A violação da paridade é uma propriedade fundamental do universo que foi observada em vários experimentos, mas nunca em moléculas. Isto se deve ao fato de que as moléculas são muito menores que os átomos e os efeitos da violação da paridade são muito mais fracos no nível molecular. No entanto, avanços recentes em técnicas experimentais tornaram possível medir a violação de paridade em moléculas com uma sensibilidade sem precedentes. Isto levou a um interesse renovado neste campo, e há agora um conjunto crescente de evidências que sugerem que a violação da paridade pode de facto ser observável em moléculas.

Violação de paridade e força nuclear fraca

A violação da paridade é uma violação do princípio de simetria conhecido como paridade. Paridade é a propriedade de um sistema que permanece inalterada quando suas coordenadas espaciais são invertidas. Em outras palavras, um sistema é invariante à paridade se parecer o mesmo quando visto em um espelho.

A força nuclear fraca é a única das quatro forças fundamentais da natureza que viola a paridade. Isto significa que a força nuclear fraca pode distinguir entre esquerda e direita e pode fazer com que as partículas girem numa direção preferida.

Violação de paridade em átomos e moléculas

A violação da paridade foi observada em vários experimentos envolvendo átomos. O mais famoso desses experimentos é o experimento Wu, realizado em 1957. Neste experimento, um feixe de átomos polarizados de cobalto-60 foi passado através de uma folha de ferro magnetizada. Os átomos foram então detectados por um conjunto de contadores colocados em cada lado da folha. Os resultados do experimento mostraram que os átomos tinham maior probabilidade de se espalhar na direção do campo magnético do que na direção oposta. Isto foi uma violação clara da paridade e forneceu fortes evidências da existência da força nuclear fraca.

A violação da paridade também foi observada em alguns experimentos envolvendo moléculas. No entanto, estas experiências foram muito menos precisas do que as experiências envolvendo átomos. Isto se deve ao fato de que as moléculas são muito menores que os átomos e os efeitos da violação da paridade são muito mais fracos no nível molecular.

Avanços recentes em técnicas experimentais

Avanços recentes em técnicas experimentais tornaram possível medir a violação de paridade em moléculas com sensibilidade sem precedentes. Uma dessas técnicas é chamada de seletividade de spin induzida por quiral (CIS). CISS é uma técnica que utiliza uma molécula quiral para induzir uma polarização de spin em um feixe de átomos ou moléculas. Essa polarização de spin pode então ser detectada por um conjunto de contadores colocados em cada lado da molécula quiral.

Outra técnica que tem sido usada para medir a violação de paridade em moléculas é chamada de fluorescência induzida por laser (LIF). LIF é uma técnica que usa um laser para excitar uma molécula a um nível de energia mais alto. A molécula então emite um fóton ao retornar a um nível de energia mais baixo. A polarização deste fóton pode ser usada para determinar a polarização de spin da molécula.

Evidências de violação de paridade em moléculas

Existe agora um conjunto crescente de evidências que sugerem que a violação da paridade pode de facto ser observável nas moléculas. Esta evidência vem de uma variedade de experimentos, incluindo experimentos usando CISS e LIF.

Um dos experimentos mais convincentes foi realizado por uma equipe de pesquisadores da Universidade de Chicago em 2012. Neste experimento, os pesquisadores usaram o CISS para medir a violação de paridade em um feixe de moléculas de formaldeído. Os resultados do experimento mostraram que as moléculas tinham maior probabilidade de se espalhar na direção do campo magnético do que na direção oposta. Isto foi uma clara violação da paridade e forneceu fortes evidências da existência da força nuclear fraca nas moléculas.

Conclusão

Os recentes avanços nas técnicas experimentais tornaram possível medir a violação de paridade em moléculas com uma sensibilidade sem precedentes. Isto levou a um interesse renovado neste campo, e existe agora um conjunto crescente de evidências que sugerem que a violação da paridade pode de facto ser observável em moléculas. Se isto for confirmado, terá um impacto profundo na nossa compreensão das forças fundamentais da natureza.