A luz que move a matéria

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/08/2012

Efeitos quânticos incidem sobre um oscilador mecânico: as regiões de cor amarela/vermelha mostram a amplificação, e as regiões azuis mostram a compressão. À esquerda estão representados os dados reais e, à direita, o que a teoria dizia que deveria ter acontecido.
[Imagem: Stamper-Kurn group]

Nano-raio trator

Um raio trator capaz de desviar um asteroide em rota de colisão com a Terra ainda é um sonho distante.

Mas, aos poucos, o conceito de um raio capaz de puxar materiais sem contato começa a ser testado nos laboratórios, sendo já uma realidade para as nanopartículas.

Assim, levando em consideração que os raios-tratores da realidade são viáveis no reino da nanotecnologia, a descoberta feita por Daniel Brooks e seus colegas é um marco na área.

Usando um sistema de pinças ópticas, capaz de aprisionar átomos ultra-frios, os pesquisadores registraram as primeiras observações diretas de efeitos ópticos quânticos distintos - amplificação e compressão - atuando sobre um sistema mecânico.

Em outras palavras, a luz atua sobre um dispositivo mecânico de forma controlada e vice-versa. Assim, tanto a luz pode controlar o mecânico, como o mecânico pode ser usado para domar a luz, eventualmente fazendo-a mudar de frequência.

Raio trator óptico

A luz é aprisionada dentro de uma cavidade óptica em frequências de ressonância específicas, mais ou menos como pressionar a corda de uma guitarra produz tons específicos.

Quando uma pequena barra flexível - um ressonador mecânico - é colocada dentro da cavidade, a frequência de ressonância da luz que está passando se altera - mais ou menos como correr o dedo pela corda da guitarra muda os tons emitidos.

O que chama a atenção, contudo, é que, ao passar através da cavidade óptica, a luz funciona como um raio trator, puxando e empurrando a barra metálica do ressonador mecânico.

Com um sistema desses, construído com a precisão suficiente, é possível detectar o mais leve movimento mecânico - eventualmente até mesmo o movimento gerado pelas elusivas ondas gravitacionais.

O inverso também é verdadeiro, com as menores flutuações da luz fazendo com que os átomos vibrem ligeiramente, controlando o movimento da matéria com luz.

Tudo acontece em um sistema montado no interior de um chip, contendo milhares de átomos ultra-frios.
[Imagem: Stamper-Kurn Group]

Tecnologias de ficção científica

A demonstração não apenas abre o caminho para estudos fundamentais da mecânica quântica - como os processadores quânticos - como também pode nos dizer muito sobre o mundo clássico com que interagimos.

"Têm sido feitas propostas para usar aparelhos optomecânicos como transdutores, acoplando o movimento a micro-ondas ou luz visível, permitindo converter fótons de uma frequência em outra," conta Brooks.

"Há também propostas para frear ou armazenar a luz nos graus de liberdade mecânicos, o equivalente à transparência induzida eletromagneticamente, onde um fóton é armazenado dentro dos graus internos de liberdade."

O pesquisador conclui afirmando que o experimento abre possibilidades de "tecnologias que parecem ficção científica hoje".

Os resultados também têm impacto na teoria, uma vez que as observações diferem significativamente dos dados obtidos com as equações de modelos lineares.

A equipe, da Universidade de Berkeley e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, observaram que as interações optomecânicas geram luz não-clássica, sugerindo ser necessária uma nova teoria optomecânica não-linear para explicar seus dados.

• Mecânica quântica aplica-se ao movimento de objetos macroscópicos

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