Luz apresenta comportamento emergente interagindo consigo mesma

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 27/02/2023

Comportamento emergente da luz

Fsicos descobriram uma tcnica para fazer com que a luz interaja consigo mesma, abrindo uma nova rota que poder vir a ser til para a computao ultrarrpida, para as telecomunicaes e tambm revelando meandros da prpria fsica que s agora estamos nos dando conta.

O consenso geral tem sido que, como a luz no costuma interagir consigo mesma, ela pode ser muito boa para mover informaes rapidamente, mas nunca ser boa o suficiente para o processamento de informaes, que inteiramente baseado na interao das unidades da informao de uma forma lgica.

claro que h muitas formas criativas de contornar isso, e, embora com limitaes em relao a um processador convencional, hoje a luz j largamente usada em processadores fotnicos e em formas mais exticas de computao, como na massivamente paralela computao difrativa.

Marius Jrgensen e colegas da Universidade do Estado da Pensilvnia, nos EUA, descobriram agora que as coisas podem ficar muito interessantes quando a luz dirigida sobre uma pastilha de vidro adequadamente estruturada com ranhuras cuidadosamente projetadas: O vidro funciona como um meio que permite que, para todos os efeitos prticos, os ftons interajam uns com os outros.

Luz interagindo com luz

Ao contrrio dos eltrons, os ftons normalmente no interagem uns com os outros porque no tm carga. No entanto, se voc tiver um laser forte o suficiente e o fizer passar por um material que responda a essa potncia, os ftons se comportam como se estivessem interagindo, uma vez que o vidro efetivamente medeia a interao entre eles.

Em outras palavras, os ftons influenciam-se mutuamente influenciando o material pelo qual eles esto atravessando. Para isso, basta dotar o vidro de ranhuras que funcionam como guias de onda, um equivalente das fibras pticas, s que embutido no vidro bruto. Essas guias orientam as ondas de luz de modo que os ftons se agrupam, formando quasipartculas chamados “slitons“, um tipo de onda solitria que pode ser muito persistente.

“Normalmente, a luz de um laser se espalha – ou difrata – de sua fonte, mas os slitons no difratam,” explicou o professor Mikael Rechtsman. “Eles se propagam atravs do vidro em algo como a velocidade da luz, mantendo uma largura fixa.”

Efeito Hall quntico fracionrio

E tem mais: Os slitons observados pela equipe apresentam um comportamento que lembra o efeito Hall quntico fracionrio, um fenmeno que ganhou o Prmio Nobel de fsica em 1998 quando foi demonstrado com eltrons e do qual hoje tiramos proveito em vrias tecnologias.

A luz do laser torna-se “fracionada” ao passar pelo vidro, uma propriedade emergente que aumenta nossa compreenso fundamental da fsica que emerge de ambientes complexos.

“Os eltrons so partculas com carga e sua carga uma constante fundamental da natureza. No efeito Hall quntico fracionrio, foi demonstrado que os eltrons que interagem entre si sob certas condies se comportam como partculas com alguma frao dessa carga, e podem potencialmente ser usados para uma computao quntica mais robusta. Acabamos de demonstrar um fenmeno que, embora fundamentalmente distinto da verso eletrnica, sugere que um tipo diferente de fracionamento pode ocorrer com a luz que interage consigo mesma,” disse o professor Rechtsman.

E tirar proveito desse novo fenmeno no complicado: Os guias de onda so criados com unidades repetitivas em duas dimenses. Primeiro, cada guia de onda individual estende-se atravs do vidro em um padro de zigue-zague que se repete periodicamente ao longo da direo da luz que viaja. Em segundo lugar, grupos dessas ranhuras similares a fibras pticas, que so idnticas entre si, repetem-se atravs do vidro em ambos os lados do feixe de laser.

Outras notcias sobre:

Mais tópicos