Pesquisadores demonstram refluxo óptico de luz

refluxo óptico de luz
Crédito: CC0 Public Domain

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

“Esse fenômeno de ‘refluxo’ é bastante delicado e requer controle requintado sobre o estado de uma partícula; portanto, sua demonstração foi prejudicada por meio século”, explica o Dr. Alon Bahabad, do Departamento de Eletrônica Física da Escola de Engenharia Elétrica da TAU, que liderou a pesquisa para o estudo.

“Esse fenômeno revela um comportamento não intuitivo de um sistema composto por ondas , seja uma partícula na mecânica quântica ou um feixe de luz . Nossa demonstração pode ajudar os cientistas a sondar a atmosfera emitindo um feixe de laser e induzindo um sinal propagando-se para trás em direção à fonte do laser”. a partir de um determinado ponto em frente à fonte de laser. Também é relevante nos casos em que o controle fino dos campos de luz é necessário em pequenos volumes, como microscopia ótica, sensoriamento e pinças ópticas 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, pois ambas podem ser construídas a partir de ondas interferentes. Essa construção, na qual várias ondas são adicionadas para produzir uma nova onda, é conhecida como superposição. Se uma superposição especial de ondas, toda propagada para frente, for construída, a onda geral poderá realizar o que é chamado de “refluxo óptico”.

Em seu experimento de holografia, os cientistas dividiram e remontaram um feixe de 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 sua força e atraso. Depois que a superposição foi criada, uma pequena fenda foi definida e movida perpendicularmente à viga para, com efeito, medir a direção da viga em diferentes locais.

A luz que escapou da fenda foi revelada na maioria dos locais como se movendo em um ângulo positivo. Mas em alguns locais, a luz que sai da fenda se propaga em um ângulo negativo, mesmo que a luz que atinge o outro lado da fenda seja composta por uma superposição de feixes que se propagam em um 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 anterior, onde descobrimos o fenômeno matemático conhecido como suboscilação, para nos ajudar a projetar um feixe de luz com refluxo”.

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