Em uma famosa para¡bola, três cegos encontram um elefante pela primeira vez. Cada um toca uma parte - o tronco, a orelha, o lado - e conclui que a criatura éuma cobra grossa, um leque ou uma parede. Esse elefante, disse Kang-Kuen Ni , écomo o mundo qua¢ntico. Mas os cientistas entendem que são podem explorar um pouquinho dessa vasta criatura desconhecida de cada vez. Agora, Ni revelou mais algumas para explorar.

Tudo começou em dezembro passado, quando ela e sua equipe construa­ram um novo aparelho capaz de atingir as reações químicas de temperatura mais baixa de qualquer tecnologia atualmente dispona­vel, e depois quebraram e formaram as ligações mais frias da história do acoplamento molecular. Um benefa­cio imprevisto foi que as temperaturas extremamente frias retardaram a reação tanto que os pesquisadores tiveram a primeira visão em tempo real do que acontece durante uma transformação química. Embora as reações fossem consideradas muito rápidas para medir, Ni conseguiu determinar a vida útil dessa - e resolver o mistério das moléculas ausentes no processo.

Com química ultra-fria, Ni, o professor associado de Quí­mica e Biologia Quí­mica e de Fa­sica de Morris Kahn, e sua equipe resfriaram duas moléculas de pota¡ssio-ruba­dio atéum pouco acima do zero absoluto e encontraram o "intermediário", o espaço em que os reagentes se transformam em produtos. por cerca de 360 ​​nanossegundos (quase um milha£o de vezes mais do que vivem em reações de temperatura mais alta). “Nãoéo reagente. Nãoéo produto. a‰ algo no meio ”, disse Ni. Observar essa transformação, como tocar o lado de um elefante, pode dizer aos pesquisadores algo novo sobre como as molanãculas, a base de tudo, funcionam.

Mas eles não apenas assistiram.

"Essa coisa dura tanto que agora podemos realmente mexer com ela ... com a luz", disse Yu Liu, estudante de graduação da Escola de Artes e Ciências e primeiro autor do estudo publicado na Nature Physics. “Complexos ta­picos, como aqueles em reação a  temperatura ambiente, não seriam capazes de fazer muito porque se dissociam em produtos tão rapidamente.”

Como os feixes de trator "Star Trek", os lasers podem capturar e manipular molanãculas. Na física ultracold, este éo manãtodo principal para capturar e controlar a¡tomos, observando-os em seu estado fundamental qua¢ntico ou forçando-os a reagir. Mas quando os cientistas passaram de manipular a¡tomos para mexer com molanãculas, algo estranho aconteceu: as moléculas começam a desaparecer de vista.

"Eles prepararam essas molanãculas, na esperana§a de realizar muitas das aplicações que prometiam - construir computadores qua¢nticos, por exemplo -, mas o que elas vaªem éperda", disse Liu.

atomos alcalinos, como o pota¡ssio e o ruba­dio Ni e o estudo de sua equipe, são fa¡ceis de esfriar no reino ultracold. Em 1997, os cientistas ganharam o Praªmio Nobel de física por resfriar e aprisionar a¡tomos alcalinos na luz do laser. Mas as moléculas são mais esquisitas do que os a¡tomos: elas não são apenas uma coisa esfanãrica sentada la¡, disse Liu. Eles podem girar e vibrar. Quando presos na luz do laser, as moléculas de gás se chocavam como esperado, mas algumas simplesmente desapareciam.

Os cientistas especularam que a perda molecular resultou de reações - duas moléculas se chocaram e, em vez de seguir em direções diferentes, elas se transformaram em algo novo. Mas como?

"O que encontramos neste artigo responde a essa pergunta", disse Liu. Acontece que a culpa éda luz.

Quando Liu e Ni usaram lasers para manipular esse complexo intermediário - o meio de sua reação química - eles descobriram que a luz forçava as moléculas a sair de seu caminho ta­pico de reação e a entrar em um novo. Um par de molanãculas, grudadas como um complexo intermediário, pode ficar "excitado por foto" em vez de seguir seu caminho tradicional, disse Liu. As moléculas alcalinas são particularmente suscetíveis devido ao tempo em que vivem em seu complexo intermediário.

"Basicamente, se vocêdeseja eliminar a perda, precisa apagar a luz", disse Liu. "Vocaª precisa encontrar outra maneira de prender essas coisas." ama£s, por exemplo, ou campos elanãtricos também podem prender molanãculas. "Mas tudo isso étecnicamente exigente", disse Liu. A luz éapenas mais simples.

Em seguida, Ni quer ver para onde esses complexos va£o quando desaparecem. Certos comprimentos de onda da luz (como o infravermelho que a equipe usou para excitar suas moléculas de pota¡ssio-ruba­dio) podem criar diferentes caminhos de reação - mas ninguanãm sabe quais comprimentos de onda enviam moléculas para as quais novas formações.

Eles também planejam explorar a aparaªncia do complexo em vários esta¡gios de transformação. "Para sondar sua estrutura, podemos variar a frequência da luz e ver como o grau de excitação varia", disse Liu. "A partir daa­, podemos descobrir onde estãoos na­veis de energia dessa coisa, que informa sobre sua construção meca¢nica qua¢ntica."

"Esperamos que isso sirva como um sistema modelo", disse Ni, um exemplo de como os pesquisadores podem explorar outras reações de baixa temperatura que não envolvem pota¡ssio e ruba­dio.

"Essa reação anã, como muitas outras reações químicas, um tipo de universo em si", disse Liu. A cada nova observação, a equipe revela uma pequena parte do elefante qua¢ntico gigante. Como existe um número infinito de reações químicas no universo conhecido, ainda existem muitas, muitas pea§as para explorar.