Físicos quebraram a velocidade da luz com pulsos dentro do plasma quente

A maioria de nós cresce familiarizado com a lei vigente que limita a rapidez com que as informações podem viajar pelo espaço vazio: a velocidade da luz, que chega a 300.000 quilômetros (186.000 milhas) por segundo.

Embora os próprios fótons nunca quebrem esse limite de velocidade, existem características de luz que não jogam pelas mesmas regras. Manipulá-los não acelerará nossa habilidade de viajar para as estrelas, mas eles podem nos ajudar a abrir caminho para uma nova classe de tecnologia laser.

Físicos nos EUA mostraram que, sob certas condições, ondas compostas de grupos de fótons podem se mover mais rápido que a luz. Pesquisadores têm jogado duro e rápido com o limite de velocidade dos pulsos de luz por um tempo, acelerando-os e até mesmo retardando-os para um stand-still virtual usando vários materiais como gases atômicos frios, cristais refrativos e fibras ópticas.

Mas, impressionantemente, no ano passado, pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia, e da Universidade de Rochester, em Nova York, conseguiram isso dentro de enxames quentes de partículas carregadas, afinando a velocidade das ondas de luz dentro do plasma para qualquer lugar de cerca de um décimo da velocidade habitual de vácuo da luz para mais de 30% mais rápido.

Isso é mais – e menos – impressionante do que parece.

Para partir os corações daqueles que esperam que ele nos leva para Proxima Centauri e de volta no tempo para o chá, esta viagem superluminal está bem dentro das leis da física. Desculpa.

A velocidade de um fóton é bloqueada no lugar pela tecelagem de campos elétricos e magnéticos chamados de eletromagnetismo. Não há como contornar isso, mas pulsos de fótons dentro de frequências estreitas também se agitam de maneiras que criam ondas regulares.

A ascensão rítmica e a queda de grupos inteiros de ondas de luz se movem através de coisas em uma velocidade de grupo descrita como velocidade de grupo, e é essa "onda de ondas" que pode ser ajustada para desacelerar ou acelerar, dependendo das condições eletromagnéticas de seus arredores.

Ao retirar elétrons de um fluxo de íons de hidrogênio e hélio com um laser, os pesquisadores foram capazes de alterar a velocidade de grupo de pulsos de luz enviados através deles por uma segunda fonte de luz, colocando os freios ou agilizando-os ajustando a proporção do gás e forçando as características do pulso a mudar de forma.

O efeito geral foi devido à refração dos campos do plasma e à luz polarizada do laser primário usado para despojá-los. As ondas de luz individuais ainda se aproximavam do seu ritmo habitual, mesmo quando sua dança coletiva parecia acelerar.

A partir de uma posição teórica, o experimento ajuda a elaborar a física dos plasmas e colocar novas restrições na precisão dos modelos atuais. 

Na prática, esta é uma boa notícia para tecnologias avançadas esperando nas asas por pistas sobre como contornar obstáculos impedindo que eles se transformem em realidade.

Lasers seriam os grandes vencedores aqui, especialmente a variedade insanamente poderosa. Os lasers da velha guarda dependem de materiais ópticos de estado sólido, que tendem a ficar danificados à medida que a energia aumenta. Usar fluxos de plasma para amplificar ou alterar características da luz contornaria esse problema, mas para aproveitar ao máximo, precisamos realmente modelar suas características eletromagnéticas.

Não é coincidência que o Laboratório Nacional Lawrence Livermore esteja interessado em entender a natureza óptica dos plasmas, sendo o lar de algumas das mais impressionantes tecnologias de laser do mundo.

Lasers cada vez mais poderosos são exatamente o que precisamos para um monte de aplicações, desde aumentar aceleradores de partículas até melhorar a tecnologia de fusão limpa. Pode não nos ajudar a nos mover pelo espaço mais rápido, mas são essas descobertas que nos acelerarão para o tipo de futuro que todos sonhamos.

Fonte: sciencealert.com