Pular para o conteúdo principal

Solucionado paradoxo da luz: Das tecnologias fotônicas à aceleração do Universo


Ao atravessar um material isolante, a luz induz uma onda nos átomos do material, e essa onda carrega uma parte do momento da luz. [Imagem: Aalto University]

Onda de choque da luz na matéria

Cientistas da Finlândia desvendaram um paradoxo centenário sobre a transferência de força que ocorre quando a luz atinge a matéria - se você pesquisar nos livros de física, encontrará dois valores diferentes para o momento da luz conforme ela atravessa um meio transparente.

Tipicamente esses valores diferem por um fator de 10, e essa discrepância é conhecida como o paradoxo do momento da luz, ou debate Abraham-Minkowski, que trata de diferentes maneiras de formular o momento linear de um pulso eletromagnético conforme ele atravessa um material. Em 1908, Hermann Minkowski (1864-1909) calculou que o momento de um pulso de luz seria proporcional ao índice de refração; em 1909, Max Abraham (1875-1922) calculou que o mesmo momento seria inversamente proporcional ao índice de refração, o que iniciou um debate secular sobre o tema porque os dois cálculos produzem resultados diferentes.

Agora, Mikko Partanen e seus colegas da Universidade Aalto descobriram que a diferença entre os valores do momento segundo os dois cálculos deriva do fato de que ambos negligenciam o momento dos átomos no material que a luz percorre, átomos estes que se deslocam com o pulso de luz, carregando uma parte do momento.

Eles demonstraram que, em um meio transparente, cada fóton é acompanhado por uma onda de densidade de massa atômica - em outras palavras, o fóton gera uma onda na matéria. A força óptica do fóton coloca os átomos do material em movimento e os faz transportar 92% do momento total da luz, no caso do silício.

Paradoxo do momento da luz

Para resolver o paradoxo do momento da luz, Partanen e seus colegas provaram que a Teoria da Relatividade Especial exige uma densidade atômica extra que viaja com o fóton. Enquanto isso, nas simulações baseadas na física clássica, eles utilizaram o campo de força óptica e a segunda lei de Newton para mostrar que uma onda de densidade de massa atômica crescente se propaga através do meio juntamente com o pulso de luz.

A transferência de massa leva à divisão do momento total da luz em dois componentes. A parcela do campo eletromagnético do momento é igual ao momento de Abraham, enquanto o momento total, que inclui também o momento dos átomos impulsionados pela força óptica, é igual ao momento de Minkowski.

"Como o nosso trabalho é teórico e computacional, ele ainda deve ser verificado experimentalmente antes de se tornar o modelo padrão da luz em um meio transparente. Medir o impulso total de um pulso de luz não é suficiente, também é necessário medir a massa atômica transferida. Isso deve ser viável usando técnicas interferométricas e microscópicas atualmente disponíveis e materiais fotônicos comuns," considerou Partanen.


Os cálculos, que agora precisam ser validados experimentalmente, foram feitos levando em conta tanto a física newtoniana quanto a relatividade. [Imagem: Mikko Partanen et al. - 10.1103/PhysRevA.95.063850]

Da fotomecânica à aceleração do Universo

Se for validado, o trabalho deverá ter impactos teóricos e práticos muito além da mera atualização dos livros de física.

A equipe afirmou que já está trabalhando em possíveis aplicações optomecânicas alimentadas pela onda de choque óptica nos átomos.

Além disso, a teoria não se aplica apenas a líquidos e sólidos transparentes, mas também ao gás interestelar, com sua densidade muito baixa. Segundo Partanen, usando um cálculo cinemático simples é possível demonstrar que a perda de energia causada pelo efeito de transferência de massa no gás interstelar torna-se proporcional à energia do fóton e à distância percorrida pela luz.

"Isso requer novas simulações com parâmetros realistas para a densidade do gás interestelar, as propriedades do plasma e a temperatura. Atualmente, a lei de Hubble é explicada pelo efeito Doppler se tornando maior a partir de estrelas mais distantes. Isso efetivamente dá suporte à hipótese da expansão do Universo. Na teoria da luz [que inclui] a massa dos polaritons esta hipótese não é necessária, uma vez que o deslocamento para o vermelho se torna automaticamente proporcional à distância da estrela ao observador," explicou o professor Jukka Tulkki.

FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA

Comentários

Postagens mais visitadas deste blog

Uma Nova Etapa!

Passados dez anos, Ufos Wilson trocou de nome e plataforma! Agora nos chamamos Banco de Dados Ufológicos e Científicos (BDUC). Nosso conteúdo segue o mesmo, levando informações sérias com foco principal na Ufologia Científica, porém divulgando e abrangendo todas as disciplinas científicas! A seguir o link do site, compartilhem e divulguem: https://bancodedadosufologicosecientificos.wordpress.com/

Arquivo Ovni: Caso Jardinópolis

Jardinópolis esta distante 335 km da capital paulista, localizada na região de Ribeirão Preto foi palco de um acontecimento insólito na noite de 27 de dezembro de 2008, onde um grupo de adolescentes na época teriam presenciado a descida de luzes vermelhas e azuis num terreno baldio próximo de onde estavam, um dos garotos tomou uma imagem com seu celular, porém de baixa resolução. A seguir trecho extraído do blog feito por membros dos familiares dos jovens, contendo relatos e frame do vídeo feito. Relato dos envolvidos: "Por Luciene [AVISTAMENTO DE MEU FILHO] Sábado 27/12/2008, meu filho de 15 anos chega assustado em casa aproximadamente umas 23:45. Meu filho faz parte de um grupo de jovens da igreja católica, e acabando a missa, ele e seus amigos foram para uma pracinha. Essa pracinha fica em um bairro novo. E próximo daquele lugar tem uns terrenos baldios cheios de mato. Eles estavam conversando quando avistaram de longe luzes vermelhas e azuis no céu e logo essa luz

O caso Roswell nordestino: Queda de UFO na Bahia, em Janeiro de 1995

Por Ufo Bahia: Nessa data, as 09:00 horas, uma in­formante do G-PAZ, "M" da TV BAHIA me ligou contando uma mirabolante his­tória de queda de um UFO em Feira deSantana(BA) a 112 Km de Salvador. Umfazendeiro de apelido Beto, tinha ligadopara TV SUBAÉ daquela cidade oferecen­do – em troca de dinheiro – um furo dereportagem; um disco voador tinha caído na sua fazenda e ele tinha provas e ima­gens do fato! Apenas depois do meio dia, conse­gui – por fim – falar com Beto, que apóssua proposta de negócio, ante minha (apa­rente) frieza, me contou com bastante de­talhes o acontecido. Soube que tambémtentara vender suas provas a TV BAHIA,onde procurou o repórter José Raimundo: "Ontem pela madrugada caiu algu­ma coisa na minha fazenda, dentro de umalagoa. Era do tamanho de um fusca; aqui­lo ficou boiando parcialmente submerso,perto da beirada. Tentei puxar como pude,trazendo para perto de mim, com uma vara.Aquilo parecia um parto... (quando seabriu uma porta) começou primeiro a s