Novo avanço permite que os cientistas criem 'luz líquida' com facilidade

A obtenção de luz líquida em temperatura ambiente impulsionará a pesquisa em hidrodinâmica quântica.



Pessoas sob uma nuvem chovendo luz.Getty Images.

Qualquer pessoa que tenha feito algum tipo de física sabe que a luz pode viajar como fótons ou partículas, bem como ondas. Pode ser difícil de imaginar, mas sob certas condições, a luz pode realmente ser transformada em outra forma, um superfluido . Na forma líquida, em vez de parar em um objeto e iluminá-lo, a luz flui ao redor dos objetos, assim como a água. Esse estado é às vezes chamado de quinto estado da matéria ou, mais formalmente, condensado de Bose-Einstein.




A luz como superfluido tem muitas propriedades estranhas e úteis. Por exemplo, ele não tem curvas ou ondas e não experimenta atrito ou viscosidade. Como resultado, esse avanço pode revolucionar qualquer tecnologia baseada na transferência de luz ou eletricidade e talvez até mesmo lançar a próxima geração de supercondutores. A luz líquida tem sido excepcionalmente rara até agora. Ele só foi visto em condições extremas, em câmaras de laboratório seladas definidas para uma temperatura alguns graus acima do zero absoluto.



Antes, devido à necessidade de tais condições extremas, seu uso não era prático. Não apenas isso, a luz só existiria nessa forma por algumas frações de segundo. Neste estudo, milagrosamente, os cientistas foram capazes de atingir o mesmo estado em temperatura ambiente por um período sustentado. Os resultados foram publicados na revista Física da Natureza .



Topo: luz regular, em ondas. Embaixo: leve como um superfluido. École Polytechnique de Montreal.



Uma equipe internacional de pesquisadores trabalhou no projeto. Eles vieram do CNR Nanotec Institute e da Università del Salento, na Itália, da École Polytechnique de Montreal, no Canadá, da Aalto University na Finlândia e do Imperial College London.

Daniele Sanvitto, do CNR Nanotec, foi o pesquisador principal. Ele disse: 'A observação extraordinária em nosso trabalho é que demonstramos que a superfluidez também pode ocorrer à temperatura ambiente, em condições ambientais, usando partículas de matéria leve chamadas polaritons.'



Para criar um “fluxo de luz sem atrito”, os cientistas pegaram dois espelhos especiais que eram ultra-reflexivos. No meio, eles colocaram uma camada extremamente fina de moléculas orgânicas, com apenas 130 nanômetros de espessura. Eles filmaram isso com um pulso de laser com duração de 35 femtossegundos.

Um femtossegundo é igual a um quadrilionésimo de segundo. Esse processo permitiu que eles criassem um híbrido de luz e matéria. Em vez de fótons, você obtém polaritons. Stéphane Kéna-Cohen foi o principal pesquisador canadense neste projeto.



Ele disse em um comunicado,



Em condições normais, um fluido ondula e gira em torno de qualquer coisa que interfira em seu fluxo. Em um superfluido, essa turbulência é suprimida em torno dos obstáculos, fazendo com que o fluxo continue em seu caminho inalterado. As partículas neste estado se comportam como uma única onda macroscópica, oscilando na mesma frequência e, paradoxalmente, combinando os atributos de líquidos, sólidos e gases.



Essa descoberta pode levar à próxima geração de supercondutores. Wikipedia Commons.

As propriedades dos polaritons são surpreendentes. Ele combina a leveza e a velocidade de um fóton com o forte poder de ligação de um elétron, dando ao superfluido algumas características realmente únicas. A luz que pode se mover super-rápido sem ondas ou fricção pode causar o campo da hidrodinâmica quântica, permitindo que ela decole em direções novas e emocionantes.



Pesquisadores da École Polytechnique de Montreal disseram em um comunicado que estavam animados para trabalhar no projeto: “Não apenas para estudar fenômenos fundamentais relacionados aos condensados ​​de Bose-Einstein, mas também para conceber e projetar o futuro dispositivos baseados em superfluido fotônico onde as perdas são completamente suprimidas e novos fenômenos inesperados podem ser explorados. ”

A descoberta pode revolucionar lasers, painéis solares, computadores e até mesmo lançar a próxima geração de supercondutores. O estudo dos superfluidos pode até nos ajudar a resolver alguns dos problemas teimosos que a física está enfrentando, como o mistério da matéria escura. De acordo com o físico Justin Khoury, pode ser na verdade um superfluido.

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