Físicos Observam Movimento Acima da Velocidade da Luz
Pela primeira vez, pesquisadores observaram que certos “buracos” na luz podem se mover mais rapidamente que a própria luz. Esses buracos são conhecidos como singularidades de fase ou vórtices ópticos. Desde os anos 1970, os cientistas preveem que, assim como redemoinhos em um rio podem se deslocar mais rápido que a correnteza, vórtices em uma onda luminosa também podem ultrapassar a velocidade da luz que os envolve.
O Que Não Viola a Teoria da Relatividade
Esse fato, entretanto, não quebra a teoria da relatividade, que determina que nada pode viajar mais rápido que a luz. Isso acontece porque os vórtices não carregam massa, energia ou informação, e seu movimento resulta da evolução da geometria do padrão da onda, e não de um movimento físico pelo espaço.
Dificuldades e Avanços Tecnológicos na Observação
Além disso, capturar esse fenômeno durante a sua ocorrência apresenta grande dificuldade, pois ele acontece em escalas minúsculas de espaço e tempo. Portanto, o feito representa um triunfo da microscopia eletrônica.
Progresso na Pesquisa
De acordo com Ido Kaminer, físico do Instituto de Tecnologia Technion Israel, “Nossa descoberta revela leis universais da natureza compartilhadas por todos os tipos de ondas, desde ondas sonoras e fluxos de fluidos até sistemas complexos como supercondutores”.
Além disso, Kaminer complementa que “esse avanço nos fornece uma ferramenta tecnológica poderosa: a capacidade de mapear o movimento de fenômenos delicados em escala nanométrica nos materiais, por meio de um novo método (interferometria eletrônica) que aprimora a nitidez das imagens”.
O Comportamento Complexo da Luz
Embora aos nossos olhos a luz pareça uniforme, ela exibe fenômenos complexos que geralmente não conseguimos perceber. Por exemplo, a luz pode sofrer distúrbios semelhantes aos observados em outros sistemas dominados pela dinâmica de fluxo, incluindo um tipo chamado vórtices ópticos.
A luz pode se comportar tanto como partícula quanto como onda. Um vórtice óptico surge quando a onda se torce ao se propagar, como um saca-rolhas. No centro dessa torção, a luz se anula, criando um ponto de intensidade zero – um tipo de “buraco escuro” na luz.
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Velocidades que Parecem Exceder a Luz
Matematicamente, sabe-se que duas singularidades em um quadro de referência tendem a se atrair, acelerando conforme se aproximam e alcançando velocidades que parecem ultrapassar a velocidade da luz no vácuo.
“À medida que singularidades de cargas opostas se aproximam, seus caminhos no espaço-tempo formam uma curva contínua no ponto de aniquilação, forçando a aceleração a alcançar velocidades ilimitadas imediatamente antes da aniquilação”, explicam os pesquisadores em seu artigo.
Esse fenômeno já foi observado em outros sistemas, mas seu estudo no campo luminoso é mais complexo. Assim, avanços em laboratórios de física enfrentam desafios para acompanhar a velocidade com que os vórtices se formam, movem e colidem.
Material e Técnica Utilizados na Pesquisa
Para superar essas dificuldades, Kaminer e colegas analisaram vórtices ópticos em um material bidimensional chamado nitreto de boro hexagonal.
Esse material suporta ondas luminosas incomuns chamadas fônon polaritons – híbridos de luz e vibrações atômicas – que se movem muito mais lentamente que a luz pura e podem ser confinadas com precisão. Portanto, isso cria padrões de interferência complexos, cheios de vórtices, o que possibilitou acompanhar seu movimento em detalhes.
Além disso, a equipe utilizou um microscópio eletrônico de alta velocidade com resolução espacial e temporal sem precedentes, capaz de registrar eventos que acontecem em apenas 3 quadrilionésimos de segundo.
Implicações e Aplicações Futuras
Esse avanço não apenas confirma previsões teóricas, mas também abre caminho para tecnologias capazes de mapear fenômenos nanossexuais delicados em materiais diversos. Portanto, essa pesquisa tem impacto direto em áreas como doença renal e tratamentos de ansiedade, em que compreender fenômenos em escala extremamente pequena é crucial.
Matéria original: https://www.sciencealert.com/physicists-found-something-that-can-move-faster-than-light-the-darkness-inside-it
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