Luz é solidificada e vira um supersólido pela primeira vez

Fases da luz

Se lhe parece esquisito que a luz possa apresentar transições de fase – as fases da matéria, como gás, líquido e sólido – é bom lembrar que há cerca de 100 anos os cientistas solidificaram a luz, e também vêm explorando a luz líquida, que pode unificar a eletrônica e a fotônica, por exemplo, entre muitos outros usos.

Em 2017, as coisas ficaram ainda mais interessantes, com a primeira demonstração da luz se tornando superfluida, ou seja, fluindo como um líquido sem qualquer viscosidade.

Agora, aquela mesma equipe demonstrou que a luz pode alcançar um estado conhecido como supersólido. Um material supersólido só foi obtido experimentalmente no ano passado, depois de mais de meia década de buscas. Esse estado exótico da matéria combina a rigidez de um sólido com o fluxo sem atrito de um superfluido, um fluido com viscosidade 0(zero).

“Nós realmente transformamos a luz em um sólido. Isso é muito incrível,” fala o professor Dimitris Trypogeorgos, do Conselho Nacional de Pesquisa (CNR) da Itália.

Supersólidos são materiais muito esquisitos, dependendo inteiramente das regras do reino quântico para existirem. Afinal, eles têm uma estrutura cristalina regular, como um sólido, mas simultaneamente têm superfluidez, ou seja, viscosidade 0(zero).

Não por acaso, sua demonstração experimental envolve átomos resfriados a temperaturas próximas do zero absoluto, onde os efeitos quânticos se tornam dominantes.

Mas tornar a luz um supersólido exigiu uma pitada adicional de solidez.

Luz supersólida

Em vez de utilizar arranjos periódicos de átomos superfrios, também conhecidos como cristais de luz ou “matéria óptica”, Trypogeorgos e seus colegas usaram uma camada ultrafina do semicondutor arseneto de gálio-alumínio (AlGaAs) e um laser.

Pequenas ranhuras cuidadosamente esculpidas no semicondutor permitem que a luz do laser interaja com a matéria de modo a criar uma partícula híbrida chamada poláriton, uma quasipartícula resultante da interação entre um fóton (luz) e um éxciton (matéria).

É justamente o padrão das ranhuras que é crucial, devendo ter uma geometria que restringe como as quasipartículas se movem e quais energias elas conseguem atingir. Dosando tudo com muito cuidado, a equipe finalmente conseguiu que os poláritons formassem um supersólido.

A equipe diz que um supersólido é uma fase contraintuitiva da matéria, na qual as partículas constituintes são organizadas em uma estrutura cristalina, mas são livres para fluir sem atrito. Isso requer que as partículas compartilhem uma fase macroscópica global, ao mesmo tempo sendo capazes de reduzir sua energia total por auto-organização espacial espontânea.

Finalmente, foi necessário usar um aparato estado da arte para medir com precisão as propriedades dessa luz capturada e solidificada, para comprovar que ela era simultaneamente sólida e fluida.

Trypogeorgos diz que supersólidos feitos com luz são mais fáceis de conduzir do que os criados com átomos resfriados. Com isto, o experimento pode se tornar uma plataforma que permitirá entender uma série de novos e surpreendentes tipos de matéria e suas transições. “Estamos realmente no começo de algo novo”.

Fonte: inovacaotecnologica.com.br