Luz se torna superfluida a temperatura ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/06/2017

Esquema da microcavidade orgânica onde a luz se torna um superfluido.
[Imagem: Polytechnique Montreal]

Luz líquida

Não é novidade para ninguém que a luz pode ser interpretada como onda ou como partícula.

Já o fato de que a luz também pode se comportar como um líquido, ondulando e espiralando em torno de obstáculos como a corrente de um rio em volta de uma pedra, é uma descoberta muito mais recente e que ainda é motivo de muita controvérsia.

Essas propriedades "líquidas" da luz emergem em circunstâncias muito especiais, quando os fótons que formam a onda luminosa têm oportunidade de interagir uns com os outros - da mesma forma que ocorre no caso da luz solidificada.

A novidade agora é que, quando a luz recebe uma espécie de "roupa de elétrons", o efeito que ocorre é muito mais dramático: a luz se torna um superfluido, fluindo sem fricção ao redor de um obstáculo e se reconectando depois de passar por ele, sem qualquer ondulação.

E talvez ainda mais surpreendente, tudo acontece à temperatura ambiente - a superfluidez é um fenômeno que tipicamente ocorre a temperaturas muito próximas do zero absoluto.

• Moléculas de luz, cristais de pura luz e... sabres de luz

Luz superfluida

"A superfluidez, que permite que um fluido, na ausência de viscosidade, literalmente vaze para fora de seu recipiente, está ligada à capacidade de todas as partículas se condensarem em um estado chamado condensado de Bose-Einstein, também conhecido como o quinto estado da matéria, em que partículas se comportam como uma única onda macroscópica, oscilando à mesma frequência," explica o professor Daniele Sanvitto, do Conselho Nacional de Pesquisas da Itália, em Lecce.

Mas condensados de Bose-Einstein só se formam próximo do zero absoluto.

"Para obter a superfluidez a temperatura ambiente, ensanduichamos um filme fino de moléculas orgânicas entre dois espelhos altamente reflexivos. A luz interage fortemente com as moléculas conforme rebate para trás e para frente entre os espelhos, e isso nos permitiu formar um fluido híbrido de luz e matéria.

"Desta forma, podemos combinar as propriedades dos fótons, como a sua leve massa efetiva e alta velocidade, com fortes interações devidas aos elétrons dentro das moléculas. Sob condições normais, um fluido ondula e gira em torno de qualquer coisa que interfira com seu fluxo. Em um superfluido, essa turbulência é suprimida ao redor dos obstáculos, fazendo com que o fluxo continue inalterado em seu caminho," explicou o professor Stéphane Kéna-Cohen, da Escola Politécnica de Montreal, no Canadá, membro da equipe.

• Moléculas de luz se parecem com moléculas de hidrogênio

O efeito é dramático quando a luz se torna superfluida (embaixo).
[Imagem: Giovanni Lerario et al. - 10.1038/nphys4147]

Polaritons

A conclusão da equipe é que a luz se torna superfluida mediada por quasipartículas muito leves chamadas polaritons, que são essencialmente meio matéria e meio luz.

Como os polaritons estão diretamente envolvidos com uma tecnologia emergente chamada plasmônica, que promete nada menos do que chips à velocidade da luz, a expectativa é que o novo fenômeno possa ser explorado em futuros dispositivos fotônicos - sobretudo porque ele ocorre a temperatura ambiente.

De acordo com a equipe, o fenômeno que ocorre com a luz parece ser semelhante ao que acontece nos supercondutores, quando os elétrons se unem dando origem a superfluidos ou supercorrentes, conduzindo eletricidade sem perdas. Se a coisa pode acontecer com a luz a temperatura ambiente, isso pode ser um indício de que a supercondutividade também possa se tornar mais quente, já que até agora ela só foi registrada em temperaturas criogênicas.

• Supercondutor a temperatura ambiente é mesmo possível

Mais tópicos