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Coluna Aqui tem quântica: A revolução do Laser

A medicina em 2025 é muito diferente da medicina em 1925. A variedade de novos remédios, métodos de diagnóstico e tratamento é impressionante, mas uma revolução na medicina não foi prevista por ninguém: o Laser. A luz intensa do laser tem diversos usos em medicina, indo desde cirurgias estéticas e odontológicas até a remoção de cálculos renais e o tratamento do câncer. É curioso que se alguém estivesse tentando revolucionar a medicina jamais seria capaz de criar o laser. Pelo contrário, a invenção do laser surgiu do interesse científico por questões que não tinham nenhuma relação com a saúde.

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Laser é um acrônimo do inglês (Light Amplification by the Stimulated Emisson of Radiation) que significa "Amplificação da Luz pela Emissão Estimulada de Radiação". O funcionamento dos lasers depende de uma manipulação muito especial dos estados quânticos da matéria que começou com estudos para a amplificação de microondas (os chamados Masers) e que depois evoluiu para outros tipos de luz.

Normalmente, é possível fazer um material produzir luz com um processo que ocorre em duas etapas: primeiro, energia suficiente é dada para o material de modo que seus elétrons saiam de um estado de menor energia para um estado de maior energia. Depois, após algum tempo, esses elétrons podem perder energia e voltar ao estado original, emitindo luz de forma espontânea. Essa emissão ocorre em tempos ligeiramente diferentes pois os elétrons não perdem essa energia todos no mesmo instante, o que gera luz do tipo que estamos acostumados no nosso dia a dia. Quando a teoria quântica nos permitiu entender esse processo, surgiu a seguinte ideia: e se pudéssemos fazer todos os elétrons ficarem presos por algum tempo nos estados de alta energia, e então fazê-los perder essa energia em sincronia, todos praticamente ao mesmo tempo? O resultado desse grande salto científico foi a luz extremamente intensa que conhecemos como Laser.

Uma das coisas mais impressionantes dessa história é como um produto tecnológico que necessita de um controle tão fino do mundo microscópico tornou-se tão comum em nosso dia a dia. Além das aplicações importantíssimas na medicina, ele é encontrado corriqueiramente em leitores de códigos de barras e em apontadores a laser, que podem ser comprados até em formato de chaveiro por uma bagatela. Na ciência, o laser nos ajuda a explorar o mundo microscópico de formas nunca antes possíveis. Quem pode dizer que novas revelações sobre a natureza ele trará?


Fonte: Prof. Thiago Messias Cardozo, do IQ/UFRJ