Eletrônica

Velocidade da luz cai a zero em "pontos excepcionais"

Redação do Site Inovação Tecnológica -  27/02/2018

A chamada "luz congelada" - a luz totalmente parada - já está sendo usada em experimentos de computação óptica, que prometem de processadores de luz a vídeos holográficos 3D.[Imagem: U. Buffalo]

Parar a luz

Há algum tempo os físicos vêm conseguindo instalar aceleradores e freios na luz - já se demonstrou ser possível, por exemplo, diminuir velocidade da luz ou, no extremo oposto, fazer a luz viajar com velocidade infinita.

Agora, um trio do qual faz parte o professor Alexei Mailybaev, do Instituto Nacional de Matemática Pura e Aplicada (IMPA), no Rio de Janeiro, demonstrou como a luz pode ser brecada e até mesmo parada completamente usando uma técnica que envolve a captura da luz dentro de cristais ou de nuvens ultrafrias de átomos.

Ainda que alguns físicos venham defendendo que a velocidade da luz pode ser menor do que se calculava, é bom lembrar que os cálculos atuais estabelecem que a luz viaja a uma velocidade 299.792.458 metros por segundo.

Mailybaev e seus colegas demonstraram que o ponteiro desse velocímetro pode ser trazido a zero no que eles chamam de "pontos excepcionais", que são pontos onde dois modos de luz se juntam e coalescem. E esses pontos podem ser criados dentro de guias de ondas com a simetria adequada.

Pontos excepcionais

Ao contrário da maioria dos outros métodos que são usados para parar a luz, o trio garante que sua nova técnica poderá ser ajustada para funcionar com uma ampla gama de cores e larguras de banda, o que pode ser uma vantagem importante para futuras aplicações práticas.

Os pontos excepcionais para a parada da luz poderão ser criados nas guias de ondas variando os parâmetros de perda e ganho, de modo que dois modos de luz coalesçam - combinem-se em um novo modo único. Para evitar a perda da luz, algo comum nesse tipo de experimento, Mailybaev e seus colegas propõem guias de onda com simetria de tempo-paridade, uma vez que essa simetria garante que o ganho e a perda sejam sempre equilibrados. Como resultado, a intensidade da luz permanece constante quando a luz se aproxima do ponto excepcional, eliminando perdas.

Para liberar a luz parada e acelerá-la de volta à sua velocidade normal, basta que os parâmetros de ganho/perda sejam revertidos.

A característica mais importante do novo método, no entanto, é que os pontos excepcionais podem ser ajustados para funcionar com qualquer frequência de luz, novamente simplesmente ajustando os parâmetros de ganho e perda.

Agora que todos os cálculos estão feitos, resta que os físicos experimentalistas construam as guias de ondas e testem o novo método na prática.

A equipe afirma que este método também poderá funcionar com outros tipos de ondas, como as ondas sonoras - eles planejam investigar essa possibilidade a seguir.

Bibliografia:

Light Stops at Exceptional Points
Tamar Goldzak, Alexei A. Mailybaev, Nimrod Moiseyev
Physical Review Letters
Vol.: 120, 013901
DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.013901