Educação e Cultura

UTFPR MEDIANEIRA

Físicos brasileiros ajudam a desvendar mistério da força da luz

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A ideia de que a luz possui momento não é nova, mas a natureza exata de como a luz interage com a matéria permaneceu um mistério por quase 150 anos. Uma nova pesquisa desenvolvida por pesquisadores do Brasil (UTFPR e UEM), Canadá e Eslovênia, recentemente publicada na Nature Communications, pode ter revelado a chave para um dos mais obscuros segredos da luz. Os efeitos são importantes para manipulação de pequenos objetos utilizando luz (método conhecido como pinça óptica), ou, quem sabe, para viagens interestelares utilizando velas solares.

O fato da luz possuir energia é facilmente aceito e observado em várias situações corriqueiras, como, por exemplo, quando nos aquecemos ao sol. No entanto, o fato da luz também transportar momento, e assim, exercer força sobre objetos, não é facilmente observado por se tratar de uma grandeza muito menor do que usualmente percebemos. Mas, uma evidência da luz exercer força sobre a matéria pode ser observada, por exemplo, no desvio na cauda de cometas.

Para medir essas interações extremamente fracas entre os fótons (partículas da luz) e a matéria, os pesquisadores construíram um espelho especial equipado com sensores que medem deformação. Eles então dispararam pulsos de laser no espelho e usaram os sensores para detectar as ondas mecânicas que se moviam pela superfície do espelho, semelhante as ondas que surgem em um terremoto.

Segundo o professor da UTFPR Câmpus Medianeira, Gustavo Vinicius Bassi Lukasievicz, devido ao impacto entre o feixe laser e o espelho, surge uma pressão superficial no espelho que deformada a superfície levemente na região em que o pulso laser incidiu. Essa interação produz ondas elásticas que se propagam pelo espelho. Com um sensor piezoelétrico (sensor que responde com uma ddp quando exercida uma pressão sobre ele) é possível medir deformações tão pequena quanto picometro (para comparação, 100 milhões de vezes menor do que um fio de cabelo). Sendo possível, assim, medir as ondas elásticas que se propagam pelo espelho. Até agora, não havia sido determinado como o momento do fóton era convertido em força ou movimento.

Na animação, podemos observar como é possível medir este efeito:

Artigo: https://www.nature.com/articles/s41467-018-05706-3

Gustavo Vinicius Bassi Lukasievicz é professor da UTFPR Medianeira, bacharel, mestre e doutor em Física pela Universidade Estadual de Maringá e desenvolveu parte da pesquisa do doutorado na Utah State University (Estados Unidos)

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