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Energia

Físicos criam anéis de luz que se movem girando pelo ar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/06/2022

Físicos criam anéis de luz que se movem girando pelo ar
Se a luz em formato de parafuso já era interessante, imagine o que dá para fazer com um anel de luz livre.
[Imagem: Chenhao Wan and Qiwen Zhan]

Anéis de luz

Ao longo da última, tecnologias para manipular o momento angular orbital e a polarização circular (ou impulso angular de rotação) permitiram fazer com que a luz assumisse caminhos muito mais interessantes do que sua tradicional mania de andar sempre em linha reta.

O produto mais conhecido dessa linha de pesquisa é a chamada luz torcida, que já está sendo usada da transmissão de dados pelo ar e em promissores raios tratores.

Agora, Chenhao Wan e colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia de Shangai, na China, conseguiram construir uma outra estrutura livre formada unicamente por luz: Um anel de luz, uma estrutura em formato de rosquinha, que os físicos chamam de anéis de vórtice ou vórtices toroidais.

Esses vórtices toroidais já foram observados em inúmeros fluidos, de um fumante soltando anéis de fumaça no ar até golfinhos criando anéis de bolhas na água. Mas ninguém até agora havia conseguido criar um toroide de luz livre em um espaço 3D.

E, do mesmo modo que os anéis de fumaça movem-se para longe da boca do fumante e os anéis de bolhas movem-se para longe de onde os golfinhos os criaram, o anel se move à medida que o fluxo de energia gira no vórtice de luz .

Físicos criam anéis de luz que se movem girando pelo ar
A demonstração também tira proveito do momento angular orbital da luz.
[Imagem: Chenhao Wan et al. - 10.1038/s41566-022-01013-y]

Anéis de eletricidade e de magnetismo

Embora o experimento tenha exigido um complexo arranjo de lasers, lentes e espelhos para transformar a luz em um vórtice em forma de rosquinha, o princípio é simples: Primeiro é criado um vórtice em formato de tubo, uma estrutura semelhante a um tornado, que os físicos já sabem como criar há algum tempo, e então usam-se espelhos adicionais para dobrar o tubo e unir suas pontas, criando uma forma circular.

O arranjo montado pela equipe provavelmente pode ser estendido para gerar outras formas de vórtice, por exemplo, um nó de luz, em vez de apenas um anel liso - sim, é possível dar nós na luz, algo que até já está sendo pesquisado para criar um campo de força 3D nos reatores de fusão nuclear.

O professor Qiwen Zhan, coordenador da equipe, adianta ainda que eles já estão planejando criar anéis de vórtice usando uma corrente elétrica ou um campo magnético, eventualmente indo além dos já interessantíssimos skyrmions.

Bibliografia:

Artigo: Toroidal vortices of light
Autores: Chenhao Wan, Qian Cao, Jian Chen, Andy Chong, Qiwen Zhan
Revista: Nature Photonics
DOI: 10.1038/s41566-022-01013-y
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