Nova versão do famoso experimento de física mostra que a luz interfere em seu próprio passado: WebCuriosos
Em 1801, o cientista britânico Thomas Young realizou um experimento de “fenda dupla” que entrou para a história da física: ao iluminar duas fendas em um material, ele mostrou que a luz se comportava como uma onda, seguindo caminhos diferentes simultaneamente, apenas para interferir formas previsíveis, uma vez que eles se recombinam.
Desde aquele momento pioneiro, o experimento foi repetido para demonstrar que a radiação eletromagnética apresenta comportamentos semelhantes a ondas e partículas. Dito de outra forma, a luz pode agir como bolas de gude rolando por uma encosta e como ondulações em um lago, dependendo de como são medidas.
Não são apenas os fótons que agem dessa maneira. Os cientistas usaram configurações semelhantes para mostrar elétrons, nêutrons e átomos inteiros se comportando da mesma maneira, estabelecendo um princípio central da física quântica como uma teoria baseada na probabilidade.
Agora os cientistas recriaram a experiência de Young com um toque moderno. Em vez de um par de fendas separadas no espaço, usaram “fendas de tempo” criadas por ajustes rápidos na refletividade de um material, testando a capacidade de uma onda de luz interferir no seu próprio passado e futuro.
“Nosso experimento revela mais sobre a natureza fundamental da luz, ao mesmo tempo que serve como um trampolim para a criação dos materiais definitivos que podem controlar minuciosamente a luz no espaço e no tempo”, disse ele. diz o físico Riccardo Sapienza do Imperial College London, no Reino Unido.
Sapienza e seus colegas utilizaram uma fina camada de óxido de índio e estanho, material usado em telas de smartphones. Os pulsos de laser alteraram sua refletividade para criar dois períodos distintos onde a luz pode ser medida atingindo o material, fornecendo caminhos distintos no tempo onde uma única onda de luz pode interferir consigo mesma.
Essas diferenças no tempo alteraram a frequência da luz ao atingir o material, com a interferência entre as diferentes ondas produzindo cores distintas em vez de diferenças no brilho. Os cientistas estudaram este padrão de interferência para fazer observações sobre o comportamento ondulatório da luz.
“O experimento de fendas duplas no tempo abre a porta para uma espectroscopia totalmente nova, capaz de resolver a estrutura temporal de um pulso de luz,” diz físico John Pendry do Imperial College London.
Curiosamente, as fendas abriram muito mais rápido do que os cientistas esperavam – entre 1 a 10 femtossegundos (quadrilionésimos de segundo). O facto de a experiência ter ultrapassado a modelação teórica sugere que parte dessa modelação precisa de ser repensada: os materiais não interagem necessariamente com a luz exactamente como os cientistas pensavam que o faziam (quando a intensidade ou a velocidade mudam, por exemplo).
Ter um material como este, que pode mudar a forma como reage à luz em escalas de tempo absolutamente mínimas, pode ser útil no desenvolvimento de novas tecnologias e no aprofundamento dos mistérios da física quântica.
Também será útil em escalas maiores, no estudo de fenômenos como buracos negros. Em seguida, a equipa quer experimentar a sua “reviravolta no tempo” noutro material, o cristal atómico, onde os átomos estão num padrão estrito – o que pode levar a rápidas melhorias na electrónica.
“O conceito de cristais de tempo tem o potencial de levar a interruptores ópticos paralelizados e ultrarrápidos,” diz físico Stefan Maier do Imperial College London.
A pesquisa foi publicada em Física da Natureza.
