Cientistas usam um cristal para curvar a luz, como um minúsculo buraco negro: WebCuriosos
Os físicos distorceram um tipo de material conhecido como cristal fotônico para desviar o caminho da luz da mesma forma que faria ao passar por um campo gravitacional, conforme descrito pela teoria geral da relatividade de Einstein.
O resultado, de acordo com uma equipe liderada pelo engenheiro eletrônico Kanji Nanjyo, do Instituto de Tecnologia de Kyoto, tem implicações para o controle da luz, especialmente no que se refere à tecnologia óptica e de comunicações.
“Queremos explorar se a distorção da rede em cristais fotônicos pode produzir efeitos de pseudogravidade”, explica a professora Kyoko Kitamura da Universidade de Tohoku.
“Assim como a gravidade curva a trajetória dos objetos, criamos um meio de curvar a luz dentro de certos materiais.”
Em teoria, qualquer objeto com massa deveria afetar o caminho da luz. Podemos ver esse efeito quando olhamos para o cosmos, à medida que objetos gigantescos como galáxias e aglomerados de galáxias curvam o espaço-tempo tão pronunciadamente que qualquer luz que viaja através dele fica manchada e distorcida.
À medida que a massa dos objectos diminui, a fraqueza da gravidade torna-se cada vez mais aparente, sendo os seus efeitos de deformação cada vez mais difíceis de observar.
Os cientistas pensaram que poderiam replicar o efeito em menor escala usando cristais fotônicos. São nanoestruturas altamente ordenadas e repetitivas nas quais o índice de refração da luz muda periodicamente, produzindo um efeito iridescente; exemplos na natureza incluem opalas, penas de pavãoe o asas brilhantes de borboletas.
Esses cristais são relativamente fáceis de criar artificialmente, organizando dois materiais diferentes que interagem de maneira diferente com a luz. Os cientistas notaram antes disso, os próprios cristais poderiam servir como uma analogia para o espaço-tempo, suas estruturas representando um caminho conhecido como geodésico. À medida que a luz passa através de sua estrutura, seu caminho normalmente reto pode se desviar tanto quanto a luz pode se curvar através do espaço no que é descrito como uma espécie de pseudogravidade.
Os pesquisadores decidiram tentar criar e manipular a pseudogravidade do cristal fotônico distorcendo experimentalmente seus cristais fotônicos. Eles criaram cristais fotônicos de silício e introduziram distorção ao deformar o espaçamento entre os elementos ordenados.
Isto alterou a forma como o cristal interagia com a luz, produzindo um feixe curvo – como a passagem da luz em torno de um minúsculo buraco negro.
Experimentos em que passaram um feixe através do cristal e observaram como e onde ele emergiu validaram os esforços da equipe. Isto poderia ajudar no estudo da gravidade – um fenômeno que ainda não entendo completamente – mas também tem implicações para o desenvolvimento tecnológico, diz a equipe.
“Essa direção de feixe no plano dentro da faixa de terahertz poderia ser aproveitada na comunicação 6G”, diz o físico Masayuki Fujita da Universidade de Osaka.
“Academicamente, as descobertas mostram que os cristais fotônicos podem aproveitar os efeitos gravitacionais, abrindo novos caminhos no campo da física dos grávitons”.
A pesquisa foi publicada em Revisão Física A.
