Cientistas estão moldando fótons para desvendar os segredos da luz

A fim de testar como a luz interage com a matéria, pesquisadores da Universidade Nacional de Cingapura, descobriram que a forma específica de um fóton pode alterar seu efeito sobre um átomo.

Tal descoberta não só mostra mais sobre a natureza da luz, como também ajuda o presente desenvolvimento de tecnologias quânticas que planejamos usar no futuro, segundo informações da Science Alert.

As partículas individuais de luz, chamadas de fótons, não possuem massa, mas isso não impediu que os pesquisadores descobrissem como moldá-las em formas de até quatro metros de comprimento. A pesquisa é baseada no princípio de que, quando um fóton carregado atinge um átomo, a luz dele é transferida. O átomo, em seguida, emite fótons em comprimentos de onda diferentes e com novas propriedades.

Por vezes, esses novos fótons são refletidos e as cores são transmitidas de um objeto para nossos olhos. Enquanto que, em outras situações, podem ser absorvidos e utilizados em reações químicas de energia, como a fotossíntese – quando os fótons do Sol são convertidos em energia química por uma planta. No entanto, o que os pesquisadores queriam demonstrar era que a absorção de um fóton por um átomo deve ser espelhada. Eu outras palavras, os dois eventos devem ocorrer de forma inversa ao outro, bem como suas probabilidades de ocorrência devem estar relacionadas.

Para o teste, a equipe usou uma configuração complexa de lentes e reações químicas para gerar dois tipos de específicos de fótons infravermelhos. Ambas as partículas foram moldadas em forma de gota. Enquanto a primeira começou com uma luz fraca e terminou brilhante, a segunda funcionou exatamente ao contrário.

Após registrar centenas de milhões de medições, realizadas em mais de 1.500 horas, a equipe descobriu que os fótons que terminaram com a luz mais fraca era 50% mais propensos a serem absorvidos por um átomo de rubídio do que refletidos. Tal descoberta confirmou a hipótese do espelho e a simetria procurada pelos cientistas. Sobre a física quântica, embora muito dela ainda seja desconhecia, acredita-se que, ao manipular as interações da luz e matéria, podemos produzir uma nova geração sensores, redes de comunicação, computadores e outros tipos de dispositivos.

Ainda, ser capaz de manipular átomos em estado excitado poderia ser uma forma de armazenar dados em computadores quânticos no futuro, bem como aumentar o desempenho das máquinas de dados binários atuais, desde que saibamos como fazê-lo. Logo, o que resta aos cientistas é entender mais sobre fótons, átomos e suas interações.

“Você só pode projetar o que pode entender”, disse Alessandro Cere, membro da equipe. Os resultados do estudo foram publicados na Nature Communications.

[ Science Alert ] [ Fotos: Reprodução / CQT, NUS via Science Alert ]