Quase cinco anos depois de ganhar o Prêmio Nobel de Física, Donna Strickland, física canadense e professora da Universidade de Waterloo, diz que tem sido um turbilhão. “Minha vida é completamente diferente”, disse ela durante nossa entrevista. “Eu não esperava nada disso.”
No início deste mês, Strickland visitou Viena e Berlim como parte das Lise Meitner Lectures organizadas pela German Physical Society e teve uma breve janela na qual ela estava disponível para falar com membros da imprensa. Receber um convite para entrevistar uma ganhadora do Prêmio Nobel é uma perspectiva empolgante e, enquanto esperava sua chegada, admito que meus nervos estavam à flor da pele. Mas Strickland imediatamente deixou a sala à vontade com sua atitude amigável e descontraída. “Oh, você tem rosquinhas!” ela disse ao chegar. “É porque eu sou canadense?”
Ela agora recebe inúmeros convites para falar em todo o mundo, conheceu estrelas do rock, o Papa, astronautas e, durante sua palestra em Berlim, mostrou uma foto do banquete do Nobel em que estava sentada e gesticulando com entusiasmo ao lado do rei da Suécia. “Não me lembro o que estava explicando, mas não era física”, disse ela, rindo. “Essas pessoas não vão necessariamente se lembrar de me conhecer, mas eu vou me lembrar de conhecê-las. [As a laureate]você tem essas experiências que um cientista normal não tem.”
Na manhã do anúncio, ela recebeu uma ligação às 5h15 alertando-a de que acabara de ganhar um Prêmio Nobel. “Depois do anúncio, meu e-mail ficou ‘ding, ding, ding, ding, ding’, e os e-mails chegaram de todo o mundo. Pessoas que eu não tinha ouvido desde o ensino fundamental estavam entrando em contato, e então os pedidos da mídia começaram a chegar”, disse ela.
“Ao contrário de uma universidade como Stanford, onde há pessoas da mídia que ficam acordadas até o anúncio para saber se [someone from the university] vai ganhar (porque eles ganham com tanta frequência), Waterloo nunca ganhou um antes, então meu comunicador só acordou às 7h. Das seis às sete, eu estava sozinho tentando responder às perguntas da mídia e não sabia o que estava fazendo.
“Foi uma manhã agitada; Tive encanadores lá que tiveram que fechar minha água, tive minha vizinha com um grande buquê de flores, tive um fotógrafo tentando tirar fotos e tive O Globo e o Correio, grande jornal do Canadá, ao telefone comigo. Foi louco.”
Uma ideia vencedora: amplificação de pulso chilreado
A vitória de Strickland veio como resultado de seu trabalho pioneiro em pulsos de laser ultracurtos, mas de intensidade extremamente alta, que ela e seu Ph.D. supervisor da Universidade de Rochester, Gérard Mourou, apelidado de “amplificação de pulso chirped”. Este trabalho foi publicado em seu artigo de estreia em 1985. “Fui a primeira pessoa que precisou do [laser] pulso para ser curto com alta potência ”, disse ela durante sua palestra no dia seguinte. “Eu tive que fazer o laser especial.”
Desde sua aplicação em cirurgia até a tecnologia de smartphones, sistemas LiDAR, scanners de código de barras e fibra ótica, os lasers desempenham um papel importante em várias áreas de nossas vidas. Para muitas aplicações, a potência de um laser – a quantidade de energia que ele emite em um determinado período – é importante.
Há muito se sabe que quando a intensidade da luz de um laser (quanta energia está concentrada em uma determinada área) atinge um ponto após o qual começa a se comportar de maneiras que a física clássica não consegue explicar, criando efeitos interessantes. Quanto mais poder você tiver, mais intensidade estará disponível e mais comportamentos atípicos conhecidos como fenômenos ópticos não lineares que podem ser explorados.
No entanto, na década de 1960, os cientistas encontraram um obstáculo em seus esforços para produzir lasers com intensidade cada vez maior. Em um determinado nível, a luz do laser não pode ser intensificada devido a um fenômeno conhecido como autofocagem da lente de Kerr. Esse efeito ocorre quando um laser de alta intensidade é focalizado através de um meio e faz com que seu índice de refração mude, o que leva a um foco de feixe ainda mais estreito em uma área menor. Embora isso tenha alguma aplicação valiosa em áreas como corte a laser, impediu que os cientistas aumentassem a intensidade do laser sem causar danos ao equipamento.
A amplificação de pulso chilreado ajudou a romper essa barreira ao diluir a luz do laser para que ela pudesse ser amplificada para uma potência total maior sem atingir as mesmas intensidades nocivas. Ele faz isso primeiro estendendo os pulsos de laser ao longo do tempo, introduzindo “chirp” no sinal. Isso é feito usando um prisma ou uma grade de difração para dispersar o pulso de laser em suas cores constituintes, enviando os comprimentos de onda mais longos primeiro e os comprimentos de onda mais curtos por último. Esse alongamento reduz a intensidade do pulso, que passa por um amplificador e, em seguida, por um conjunto invertido de grades para recombinar os comprimentos de onda mais longos e mais curtos em um único pulso que agora possui potência amplificada com intensidades impossíveis de alcançar com segurança usando a amplificação direta.
Desde 2001, mais de 24 milhões de cirurgias oculares corretivas foram realizadas usando o laser de alta pulsação de Strickland e Mourou. “A amplificação de pulso com chiado mudou a potência em ordens de magnitude e mudou a forma como a luz e a matéria interagem”, disse ela durante a entrevista. “Eu estava tentando fazer um experimento óptico não linear de alta ordem, queríamos ver se poderíamos empurrar [the laser] mais alto.
“Sabíamos que seria grande no campo da física de laser de alta intensidade, mas não acho que pensávamos que nossas aplicações levariam a um Prêmio Nobel.”
Tornar a ciência acessível
A palestra de Strickland, intitulada não oficialmente, “Por que fui o aluno sortudo que ganhou o Prêmio Nobel?“, foi cativante. Ela conseguiu tornar conceitos científicos complexos acessíveis ao público em geral (muito apreciado como não-físico), enquanto tecia anedotas divertidas.
Por exemplo, ela contou a divertida história de como uma noite sua colega de laboratório escalou clandestinamente pelos dutos de ar do prédio para trazer os cabos de fibra de que precisava para o laboratório onde estava conduzindo seus experimentos. Ela também contou o tempo em que teve que desenrolar 2,2 km de fibra para garantir que a luz do laser realmente saísse do outro lado, apenas para descobrir que ela havia quebrado 1,4 km. “Continue, não deixe que pequenas coisas o impeçam”, foi seu conselho ao público.
Strickland tem falado no passado sobre a necessidade de os cientistas comunicarem seu trabalho ao público em geral, a fim de aumentar a alfabetização e a compreensão científica. “Eu não acho [the public] precisam conhecer física realmente técnica, mas precisam entender o papel da ciência na sociedade, e não sei se as pessoas hoje na América do Norte realmente entendem isso”, disse ela.
“Quando viajei para a Ásia, fiquei muito impressionado com a sintonia que eles têm com seus cientistas. Fiquei surpreso ao ver que, durante a semana do Prêmio Nobel, havia um vencedor japonês no meu ano, e ele estava cercado por seis a oito pessoas da mídia japonesa durante toda a semana, não apenas no dia em que ganhou – não sei como ele não enlouqueceu, mas pensei: ‘Meu Deus, esse cara é como um astro do rock no Japão’.
“Anos atrás, eu disse aos meus filhos quando eles estavam no ensino médio que eu era famosa, e meus filhos disseram que se você quer pensar que é famoso, vá em frente”, disse ela rindo. “E quando ganhei o Prêmio Nobel, perguntei, posso dizer agora?
“[But] nenhuma mídia americana ou canadense veio à Suécia, e eu realmente comecei a pensar sobre como a Ásia vê a ciência de maneira diferente em comparação com a América do Norte, e acho que poderíamos aprender algo com isso. Acho que o público precisa entender o quanto a ciência pode ajudar a economia — a Coreia é meu exemplo favorito de como eles usaram a ciência para impulsionar sua economia.
“Também fiquei consternado com a quantidade de pessoas que agora pensa sobre a ciência de um ponto de vista político, o que é tão bizarro porque a maioria dos cientistas diria que não deveria haver política na ciência. Dependendo da sua política, você acredita ou não nas mudanças climáticas, ou usaria ou não uma máscara durante o COVID-19, e acho que temos que começar a deixar as pessoas saberem mais sobre o processo científico para que possam pensar para si o que é melhor.”
Uma mudança social
Como uma das únicas quatro mulheres a ganhar o Prêmio Nobel de Física nos mais de 100 anos de história do prêmio, questões sobre a equidade de gênero e a sub-representação das mulheres no STEM inevitavelmente surgem.
Um editorial publicado em Natureza Revisões Física afirmou que, apesar do progresso feito nos últimos anos, “a sub-representação das mulheres na ciência e, em particular, na física, é profunda o suficiente para que não precisemos de estatísticas detalhadas para ver sua existência”.
Em entrevista concedida durante a semana do Prêmio Nobel, Strickland descreveu não ter tido uma professora mulher, seja na graduação ou na pós-graduação. “Agora, somos seis, acredito, no meu departamento de 40”, disse ela. “Isso ainda é apenas […] 15% e não é tão alto quanto deveria ser, mas o fato de haver até seis mulheres em vez de zero é uma grande mudança.”
numerosos estudos exploraram os fatores que levam a essas tendências, apesar de investimentos sustentados e esforços apoiados para melhorar a representação de meninas e mulheres em STEM. O problema é multifacetado e complexo e, de acordo com Strickland, requer uma mudança social significativa para realmente resolvê-lo.
“Para mudar a proporção de homens e mulheres nas ciências naturais, a sociedade teria que se importar”, disse Strickland durante nossa entrevista. “As pessoas sempre perguntam por que eu acho que mais mulheres não fazem física e […] a única vez que ouvi uma explicação que fazia sentido para mim foi quando um dos meus colegas do sexo masculino disse: ‘Bem, para que fazemos física? Não é pelo dinheiro, não ganhamos tão bem quanto em outras áreas. É para que possamos ir às nossas conferências para dizer, olha o que eu fiz!’ E os homens são ensinados desde o nascimento a se levantar e dizer: ‘Veja o que eu fiz!’, e as mulheres não.”
“Até que mudemos isso e façamos disso um grande objetivo nosso, [the gender ratio] permanecerá o mesmo”, acrescentou.
Qual é o próximo?
Todos os eventos que ocorreram nos últimos cinco anos foram surreais e estranhos para alguém que tentou levar uma vida tranquila, comentou Strickland. “Ainda estou tentando garantir que os pulsos sejam eficientes”, disse ela. “Tenho um colega ao lado [at Waterloo] a quem, talvez 20 anos atrás, eu disse que tentaria fazer pulsos únicos de laser de femtosegundo para fazer seus filmes moleculares.
“Ele ainda está esperando, basicamente não deu em nada porque eu nunca mais estou no laboratório. Mas ainda estou trabalhando para isso, se vou conseguir ou não, não tenho certeza.”
Ela também descreveu uma colaboração com Toshi Tajima, o pioneiro físico de plasma teórico que atualmente trabalha na Universidade da Califórnia, Irvine, conhecido por seu trabalho com John M. Dawson em 1979 na Aceleração Laser Wakefield – um método para produzir feixes de elétrons de alta energia. Até o momento, esse método encontrou aplicações em radiografia, produção de radioisótopos, física nuclear e a possível transmutação de lixo nuclear.
“O uso número um de grandes lasers”, explicou Strickland, “é para uso em Wakefield Acceleration. [Tajima] agora quer fazer isso em níveis baixos com meus lasers de fibra para ver se podemos usar […] aceleração de elétrons para remover tumores”.
A remoção do tumor usando elétrons acelerados geralmente requer que os cirurgiões cortem camadas de tecido saudável para garantir que nenhum tecido cancerígeno seja deixado para trás. “Eles erram por tomar demais, mas isso pode causar problemas”, disse Strickland. “[Tajima] espera que possamos usar [my] lasers para deixar a última camada. Não terei nada a ver com a aplicação médica – não chego nem perto de remédios porque não gosto de mole – mas estou tentando fazer um novo tipo de fonte de fibra que permanecerá curta e intensa diretamente da fibra e não precisa de compressores de gradiente.
“Também estou tentando preencher essa lacuna onde há muito poucas fontes apenas por diversão. Eu acho que, se eu fizer isso, as pessoas virão e as usarão. Eu só gosto de ter lasers que ninguém mais tem.”
Crédito da imagem em destaque: Universidade de Waterloo
