Pela primeira vez, físicos produzem “luz líquida” à temperatura ambiente

Pela primeira vez, em junho de 2017, uma equipe de físicos conseguiu alcançar a “luz líquida” à temperatura ambiente, tornando essa estranha forma de matéria mais acessível do que nunca.

Essa matéria é ao mesmo tempo um superfluido, que possui zero atrito e viscosidade, e uma espécie de Condensado de Bose-Einstein – muitas vezes descrito como o quinto estado da matéria –, que permite que a luz flua em torno de objetos e cantos.

O comportamento regular da luz funciona como uma onda e, por vezes, como uma partícula, sempre em uma viagem em linha reta. É por esse motivo que nossos olhos não conseguem ver em volta dos cantos ou objetos. No entanto, e sob condições extremas, a luz também pode agir como um líquido, fluindo em tornos dos objetos.

Os Condensados de Bose-Einstein despertam o interesse dos físicos porque, nesse estado, as regras mudam da física clássica para a física quântica, e a matéria começa a assumir propriedades semelhantes à das ondas.

Os Condensados são formados em temperaturas muito próximas do zero absoluto e existem apenas durante frações de segundos. No entanto, no estudo, os cientistas relatam a produção de um Condensado de Bose-Einstein à temperatura ambiente, usando uma mistura “Frankenstein” de luz e matéria.

“A observação extraordinária no nosso trabalho é que nós demonstramos que a superfluidez também pode ocorrer em temperatura ambiente, sob condições ambientais, utilizando partículas de luz chamadas polaritons“, disse a pesquisadora Daniele Sanvitto, do Instituto de Nanotecnologia da Itália.

A pesquisa, publicada na Nature em julho de 2017, envolveu a criação de polaritons, utilizando equipamentos de alta tecnologia e engenharia em nanoescala.

Os cientistas imprensaram uma camada de 130 manômetros de espessura de moléculas orgânicas entre dois espelhos ultrarreflexivos e aplicaram um pulso de laser de 35 femtosegundos – 1 femtossegundo corresponde a um quatrilionésimo de segundo.

“Dessa forma, podemos combinar as propriedades dos fótons – como a massa efetiva da luz e a rápida velocidade – com interações fortes devido aos elétrons que existem dentro das moléculas”, disse Stéphane Kéna-Cohen, da Escola Politécnica de Montreal, no Canadá, que participou na pesquisa.

O “superlíquido” resultante tinha algumas propriedades estranhas. Em condições normais, quando o fluído flui, cria ondulações e redemoinhos – mas isso não é o que acontece no caso de um superfluido.

Como retratado na imagem abaixo, o fluxo de politarons é perturbado como as ondas em situações regulares. No entanto, não assume o mesmo comportamento quando encontra um superfluido.

(dr) Polytechnique Montreal

Fluxo de polaritons encontra um obstáculo em um objeto não superfluido (imagem superior) e superfluido (imagem inferior)

“No superfluido, a turbulência sentida é suprimida em torno dos obstáculos, fazendo com que o fluxo continue inalterado”, explicou Kéna-Cohen.

O estudo mostra: o “superfluido” criado não se comporta como um fluido comum. A luz passou a se comportar como um líquido, posicionando-se em torno do obstáculo.

Os pesquisadores disseram ainda que esses resultados abrem caminho não só para novos estudos de hidrodinâmica quântica, mas também para aparelhos de polarização da temperatura ambiente para tecnologias avançadas no futuro, como a produção de materiais supercondutores para dispositivos como LEDs, painéis solares e lasers.

“O fato de esse efeito ter sido observado em condições ambientais pode desencadear uma enorme variedade de trabalhos futuros”, disseram os cientistas.

“Não só para estudar fenômenos fundamentais relacionados com os Condensados de Bose-Einstein, mas também para conceber e projetar futuros dispositivos baseados em superfluidos fotônicos, onde as perdas são completamente suprimidas e os novos e inesperados fenômenos podem ser explorados”, explicou.

Ciberia // ZAP

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