Refluxo óptico de luz é demonstrado pela primeira vez

Pesquisadores da Universidade de Tel Aviv demonstraram pela primeira vez o refluxo óptico da luz projetada para a frente. O fenômeno, teorizado há mais de 50 anos pelos físicos quânticos, nunca foi demonstrado com sucesso em nenhum experimento – até agora.

“Este fenômeno de ‘refluxo’ é bastante delicado e requer um controle primoroso sobre o estado de uma partícula, por isso sua demonstração foi impedida por meio século”, explica o Dr. Alon Bahabad, do Departamento de Eletrônica Física da Faculdade de Engenharia Elétrica da TAU, que liderou a pesquisa para o estudo.

“Este fenômeno revela um comportamento não intuitivo de um sistema composto por ondas, seja uma partícula em mecânica quântica ou um feixe de luz”.

“Nossa demonstração poderia ajudar os cientistas a sondar a atmosfera emitindo um raio laser e induzindo um sinal que se propaga para trás em direção à fonte laser a partir de um determinado ponto na frente da fonte laser. Também é relevante para casos em que o controle fino dos campos de luz é necessário em pequenos volumes, como microscopia óptica, sensoriamento e pinça óptica para mover pequenas partículas”, diz o Dr. Bahabad.

O estudo, publicado em 16 de janeiro na Optica, foi conduzido pelos estudantes de pós-graduação do Dr. Bahabad, Dr. Yaniv Eliezer, agora na Universidade de Yale, e Thomas Zacharias.

A luz é semelhante às partículas quânticas na medida em que ambas podem ser construídas a partir de ondas interferentes. Tal construção, na qual várias ondas são somadas para produzir uma nova onda, é conhecida como uma sobreposição. Se uma superposição especial de ondas, todas propagando para a frente, for construída, a onda global pode realizar o que é chamado de “refluxo óptico”.

Em sua experiência holográfica, os cientistas dividiram e remontaram um raio laser na forma de ondas de luz que se propagavam em ângulos positivos em relação a um eixo. Os diferentes feixes de luz tiveram que ser construídos com muito cuidado, com valores precisos para a sua força e atraso. Uma vez criada a sobreposição, uma pequena fenda foi colocada e movida perpendicularmente ao feixe para, de fato, medir a direção do feixe em diferentes locais.

A luz que escapava da fenda era detectada na maioria dos locais movendo-se em um ângulo positivo. Mas em alguns locais, a luz que escapava da fenda propagou-se num ângulo negativo, mesmo que a luz que atingia o outro lado da fenda fosse constituída por uma sobreposição de feixes que se propagavam todos num ângulo positivo.

“Usamos a holografia para criar uma manifestação clara do efeito de refluxo”, acrescenta o Dr. Bahabad. “Percebemos em algum momento que podemos utilizar um estudo prévio nosso, onde descobrimos o fenômeno matemático conhecido como suboscilação, para nos ajudar a projetar um feixe de luz com refluxo”.

“Para concluir, se ondas interferentes, todas indo em uma direção, são construídas de uma maneira especial, e você deveria medir a direção da propagação da onda geral em locais e horários específicos, você pode apenas encontrar a onda indo para trás. Esta onda pode descrever uma partícula usando a mecânica quântica. Este comportamento surpreendente viola qualquer intuição que adquirimos da nossa experiência diária com o movimento de objetos macroscópicos. No entanto, ainda obedece às leis da natureza.”

Por TEL AVIV UNIVERSITY.

O artigo científico foi publicado na revista Optica, clique aqui para acessá-lo.