Cientistas desaceleraram a luz em 10.000 vezes em um experimento: WebCuriosos

Os cientistas já estabeleceram que a luz pode ser desacelerada em determinados cenários, e um novo estudo demonstra um método para conseguir isso que promete ser uma das abordagens mais úteis até agora.

Os pesquisadores por trás da descoberta, da Universidade de Guangxi e da Academia Chinesa de Ciências na China, dizem que seu método pode beneficiar a computação e a comunicação óptica.

A luz que atravessa o vazio do espaço se move a uma velocidade e apenas a uma velocidade – 299.792 quilômetros (cerca de 186.000 milhas) por segundo. No entanto, se lançarmos uma confusão de campos eletromagnéticos no seu caminho, como os que rodeiam a matéria comum, essa velocidade extraordinária começa a diminuir.

A maioria dos materiais transparentes retarda a luz em uma pequena fração. São as mudanças na velocidade que fazem com que a luz se dobre ao passar de um meio para outro. Mas realmente pisar no freio requer materiais especiais, como cristais fotônicos ou até gases quânticos super-resfriados.

“Prevemos que nosso trabalho forneça uma direção inteiramente nova para a realização de interações luz-matéria ultrafortes em chips nanofotônicos,” escrever os pesquisadores em seu artigo publicado.

O novo método baseia-se no que é conhecido como transparência induzida eletromagneticamente (EIT), que usa um truque inteligente de laser para manipular elétrons dentro do gás armazenado no vácuo – essencialmente transformando-o de opaco em transparente.

Isso significa que a luz do laser pode passar, mas devido à forma como foi manipulada, ela também fica mais lenta. Isso o torna muito interessante para os físicos, mas a abordagem também significa que muita luz e energia são perdidas ao longo do caminho.

Para reduzir esta perda e melhorar a eficiência de todo o sistema, os investigadores pegaram em alguns dos princípios do EIT no controlo da luz e conceberam um novo material para desacelerar a luz. O material é uma espécie de metassuperfície – uma estrutura sintética 2D com propriedades diferentes de qualquer outra na natureza.

As metassuperfícies projetadas pela equipe foram feitas de camadas muito finas de silício – como os chips de computação atuais – e demonstraram ser muito melhores do que as opções existentes na forma como retêm e libertam energia (neste caso, da luz).

Com base nos resultados obtidos pelos pesquisadores, a luz pode ser desacelerada mais de 10 mil vezes neste sistema. Ao mesmo tempo, a perda de luz é reduzida em mais de cinco vezes em comparação com outros métodos comparáveis.

A chave para a nova abordagem é a forma como os menores blocos de construção da metassuperfície – conhecidos como metaátomos – são posicionados. Nesse caso, eles estão essencialmente próximos o suficiente para se fundirem, o que, por sua vez, afeta a maneira como a luz é tratada ao passar.

O resultado final é que toda essa ciência complexa é um melhor controle sobre como a luz viaja. Como a luz desempenha um papel fundamental em tudo, desde a Internet de banda larga até à computação quântica, há uma infinidade de aplicações potenciais.

Não é a única maneira que os cientistas encontraram para desacelerar ainda mais a luzalém da desaceleração natural que ocorre em substâncias como a água, mas sua eficácia e sua escalabilidade tornam-no uma opção promissora para estudos mais aprofundados.

“Com essas descobertas, nosso estudo abre um novo caminho para adaptar o fluxo de luz em metassuperfícies,” escrever os pesquisadores.

A pesquisa foi publicada em Nano-letras.