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Físicos conseguiram amarrar raios laser em nós

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(dr) University of Bristol

A figura demonstra ondas de luz a interagir umas com as outras em torno de “singularidades”

Uma equipa de físicos conseguiu torcer e manipular feixes de raio laser, amarrando-os em nós. Desta forma, criaram estruturas leves, complexas e tridimensionais.

Os cientistas recorreram a uma nova tecnologia holográfica. De forma mais simples, os investigadores descobriram uma forma de fazer com que as ondas de dois feixes de luz interfiram umas nas outras e, em última instância, que se conectem na forma de um laço ou nó.

O nó é um termo matemático que designa qualquer forma no espaço que gira em torno de si mesma de maneiras específicas. Ao explorar as formas complexas como as ondas de luz se formam quando vibram em duas direções – para cima e para baixo e de um lado para o outro – e as maneiras pelas quais essas ondas interagem umas com as outras, os cientistas foram capazes de fazer “nós” de luz.

Os nós em questão eram suficientemente visíveis nas imagens captadas durante as investigações para que os físicos identificassem as formas como o número oito e o toróide. A descoberta também foi confirmada através da teoria matemática dos nós.

(dr) Nature Physics

Raios de laser “amarrados” durante a experiência

Processo da polarização

Para criar os nós, os cientistas ajustaram cuidadosamente os movimentos das ondas de dois feixes de luz – fenómeno matemático conhecido como polarização, usando comummente nos óculos de sol com lentes polarizadas.

A polarização diz exatamente respeito à direção que a vibração das ondas tomam e, materiais polarizados – como os óculos de sol – bloqueiam as partículas de luz (fotões) que oscilam numa determinada direção.

Assim, a luz polarizada é a luz que oscila num determinado ângulo. E, através de hologramas que moldam feixes de luz, os cientistas foram capazes de controlar a sua intensidade e comprimento, transformando esse feixe numa variedade de nós.

Os nós formavam-se em torno de “singularidades de polarização”, nas quais os feixes se cruzavam, locais onde os comprimentos de onda eram exatamente iguais, e vários outros comprimentos de onda de luz se formavam em volta deles. Nestes pontos exatos, a luz curvava-se exatamente da forma que os físicos queriam.

“Estamos todos familiarizados com amarrar nós em substâncias tangíveis, como fios ou fitas. No entanto, com a luz as coisas são um pouco mais complexas. Não se trata  apenas de um único feixe, mas de todo o espaço ou ‘campo’ em que este se move”, explicou o físico Mark Dennis, da Universidade de Bristol, no Reino Unido.

A pesquisa levada a cabo pela equipa de físicos, publicada no fim do mês de julho na Nature Physics, estava interessada em estudar o topologia e a complexa modelagem matemática desse espaço. Os cientistas descobriram que a luz formava mais lacunas quando estava “atada” do que era esperado, deixando espaços sem energia significativa.

No futuro, os investigadores esperam desenvolver nós de luz ainda mais complexos. Na prática, a tecnologia pode acelerar o desenvolvimento de fontes de luz mais precisamente sintonizadas.

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