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Físicos fazem luz viajar com velocidade infinita

Tópico em 'Ciência & Tecnologia' iniciado por Oromë, 23 Nov 2012.

  1. Oromë

    Oromë Purge 'em all

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    Infinitamente rápido


    Albert Polman e seus colegas do Instituto de Física Atômica e Molecular em Amsterdã, na Holanda, fizeram algo que parece impossível.

    Eles criaram um dispositivo no qual a luz se comporta como se viajasse a uma velocidade nada mais, nada menos do que infinita.

    É claro que, como de praxe, eles começam alertando que seu dispositivo não contraria em nada as teorias de Einstein - nem tampouco é o mecanismo que falta para que nossas naves espaciais viajem em velocidade de dobra.

    Mas como conciliar uma "velocidade infinita" da luz com o limite de velocidade universal imposto por Einstein?

    É certo que já se demonstrou que superar a velocidade da luz é matematicamente possível, além do que vários experimentos têm "ludibriado" a física para criar pulsos superluminais, que viajam mais rápido do que a luz.

    Mas "velocidade infinita" da luz é algo inédito.

    Índice de refração = 0

    No espaço, a luz viaja a 299.792.458 metros por segundo. Em outros materiais - na água ou no vidro, por exemplo - ela viaja mais lentamente.

    A razão entre a velocidade da luz no vácuo e no material em questão define o índice de refração do material, que é tipicamente maior do que 1.

    Contudo, os cientistas já descobriram meios de manipular as interações entre a luz e a matéria para criar índices negativos de refração - o que é feito usando materiais artificiais conhecidos como metamateriais.

    Polman e seus colegas criaram uma espécie de túnel em nanoescala onde o índice de refração da luz é zero - assim, as ondas de luz de um comprimento de onda específico movem-se a uma velocidade infinita.

    O dispositivo consiste em uma barra retangular, medindo 2.000 nanômetros de comprimento por 85 nanômetros de espessura, feita de dióxido de silício - que é isolante - recoberto com prata.

    Tecnicamente trata-se de um guia de ondas, uma câmara condutora de luz.

    Luz com velocidade infinita

    A luz se comporta de forma diferente no interior desse guia de ondas porque os campos eletromagnéticos devem obedecer a condições precisas nas extremidades do dispositivo.

    A luz com comprimentos de onda menores reflete-se entre as extremidades do guia de ondas, e os picos e vales da luz que está indo sobrepõem-se com os picos e vales da luz que está vindo, criando uma banda de interferência, um padrão de claros e escuros parecido com um código de barras - o brilho aumenta onde as ondas se somam e desaparece onde as ondas se anulam.

    Acima de um determinado comprimento de onda "de corte", a luz não se propaga mais.

    E é justamente nesse comprimento de onda de corte que as coisas ficam interessantes.

    Em vez de produzir uma banda de interferência - a alternância de claros e escuros - o comprimento de onda inteiro brilha intensamente.

    Isso significa que, em vez de se comportar como ondas com picos igualmente espaçados, as ondas de luz se comportam como se seus picos se movessem infinitamente rápido.

    Assim, a luz oscila em sincronia ao longo de todo o dispositivo, estando literalmente ao longo de todo o seu comprimento ao mesmo tempo.

    Salve a Relatividade

    O professor Nader Engheta, membro da equipe, explica que isso não viola a relatividade porque a luz tem duas velocidades.

    A "velocidade de fase" descreve a rapidez com que as ondas de um determinado comprimento de onda se movem, enquanto a "velocidade de grupo" descreve a velocidade com que a luz transporta energia - ou informação.

    Somente a velocidade de grupo deve obedecer ao limite universal de velocidade, diz Engheta, e isso ocorre no interior do guia de ondas que ele e seus colegas construíram.

    O pesquisador acrescenta que a tecnologia poderá ter vários usos, por exemplo, como uma antena que emita ondas de luz "formatadas" com precisão para uso em circuitos lógicos ópticos, ou seja, processadores à base de luz.

    A equipe também não descarta a possibilidade de fabricação de um metamaterial de dimensões macroscópicas com índice zero de refração.

    Fonte:
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  2. Caramba! As possiblidades de novas tecnologias a partir esse experimento podem ser imensas também!
     
  3. Anna De Courcey

    Anna De Courcey Usuário

    Gostaria de entender por que não assumir publicamente que as teorias de Einstein estão sendo superadas. Onde reside a dificuldade?
     
  4. dermeister

    dermeister Ent cara-de-pau

    Porque não estão; elas continuam válidas dentro do seu escopo de aplicação. Qualquer pesquisador que encontrasse uma falha real na Relatividade publicaria imediatamente os resultados e, mais importante, os procedimentos/demonstrações/etc. em uma revista peer-reviewed. Uma confirmação desses resultados pela comunidade científica significaria
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    reconhecimento universal (e provavelmente um Prêmio Nobel também).

    Agora, há alguns
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    (isso é, não pesquisadores sérios seguindo métodos formais, demonstráveis, etc.) que já começam artigos afirmando demonstrar, por métodos exóticos, que a Relatividade Especial/Geral estão erradas. Suspeito que essas revistas/sites de divulgação citem logo que não se trata de um desses casos para que ninguém desista de ler o artigo. O
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    , por sinal, sequer cita a compatibilidade relativística porque assume que o leitor está familiarizado com o termo -- ei, é uma Physical Review Letters, qualquer coisa que chega lá é quente!

    PS. Eu não sou físico e posso ter escrito besteira.
     
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  5. Morfindel Werwulf Rúnarmo

    Morfindel Werwulf Rúnarmo Geofísico entende de terremoto

    Peraí! Alguma mina pira em físicos?
     
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  6. Haran Alkarin

    Haran Alkarin Usuário

    Esse site Inovação Tecnológica é muito mal falado e conhecido por exagerar no título e nos textos da matéria. Vendo o título do artigo de referência percebe-se que ele é bem menos pretensioso.

    A questão da velocidade de fase é que ela é muitas vezes uma velocidade de uma entidade puramente abstrata e não detectável. Ela é útil cientificamente porque a partir dela consegue-se entender e prever o comportamento de entidades empíricas, e essas entidades obedecem ao limite de velocidade*. E isso não é algo surpreendente e existe até no eletromagnetismo clássico, que respeita a relatividade mas ainda assim trabalha com entidades abstratas instantâneas em alguns momentos - descrever essas entidades abstratas por si só é inútil, mas a partir dessa descrição pode-se descrever outras entidades, essa sim empíricas e relativísticas.

    *Porém, há certo tipo de exceções, mesmo entidades empíricas podem se mover com velocidade superior à da luz. Um exemplo clássico é o seguinte: se um inseto tiver com uma velocidade normal, e uma fonte de luz projetar sua sombra num anteparo, a sombra no anteparo pode se locomover com velocidade superior à da luz se o anteparo tiver suficientemente longe. A sombra é um objeto empírico que se move à velocidade superior à da luz, mas isso não quer dizer nada também, pois não se trata de informação ou relações causais. Se o inseto parar, a sombra continuará andando naquela velocidade anormal até que a informação (se propagando com velocidade não superior à da luz) chegue ao anteparo e a sombra pare. Poderia até ser que alguns aspectos da luz sejam desse tipo.

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    Outro exemplo seria um grande "hola" de uma torcida grandíssima de um estádio também grandíssimo. Se alguém se desse ao trabalho de fazer cálculos e avisasse cada um dos torcedores um intervalo de tempo correto para permanecer em pé e falando "hola", pode ser que a onda de "hola" se mova com velocidade superior a da luz. É claro que isso não é um meio eficiente de passar informação, porque o próprio sujeito já perdeu tempo falando com um por um quando ficar de pé. Alguém poderia até se arriscar a dizer que a luz seja um grande "hola" de torcedores de fótons (mas já seria uma comparação simplista ou talvez até errônea, já que a velocidade de grupo, que no caso é o 'hola', é justamente aquela que é limitada).

    De qualquer forma então a frase do artigo "a 'velocidade de fase' descreve a rapidez com que as ondas de um determinado comprimento de onda se movem" ou é incorreta ou no mínimo induz ao erro, pois essas ondas com velocidade anormal não são como a luz que se move da lâmpada até o seu olho, não são sinais luminosos, enfim, não são a luz propriamente dita - não são entidades empíricas, do mundo 'real', você nunca veria ou detectaria essa tal onda, apesar de revelarem aspectos da onda real; ou no máximo (embora ache que sequer seja o caso) elas se traduzem sim aspectos empíricos da luz, mas são aspectos secundários (como a sombra ou o hola) que não nos autoriza a dizer que a própria luz tem velocidade superior ao normal, ou que ela descreve “a rapidez com que a onda de luz se move”.

    Nesse mesmo sentido há a frase "a razão entre a velocidade da luz no vácuo e no material em questão define o índice de refração do material, que é tipicamente maior do que 1". Essa interpretação só vale para valores "comuns" de índice de refração, índice este que pode até ser um número negativo ou mesmo um número complexo, daí é óbvio que a frase perderia a validade já que então teríamos também uma velocidade complexa ou negativa. Decerto é necessário o mesmo cuidado de interpretação para o caso do n=0, que evitaria o conceito de 'velocidade infinita'.
     
    Última edição: 25 Nov 2012
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