Os cristais fotônicos dobram a luz como se estivesse sob a influência da gravidade

Prévia do material em texto

1/2
Os cristais fotônicos dobram a luz como se estivesse sob a
influência da gravidade
Imagem conceitual do cristal fotônico distorcido e do cristal fotônico.
Um grupo colaborativo de pesquisadores manipulou o comportamento da luz como se estivesse sob a
influência da gravidade. Os resultados, que foram publicados na revista Physical Review A em 28 de
setembro de 2023, têm implicações de longo alcance para o mundo da ciência da óptica e dos materiais
e têm importância para o desenvolvimento das comunicações 6G.
A teoria da relatividade de Albert Einstein há muito tempo estabeleceu que a trajetória das ondas
eletromagnéticas – incluindo a luz e as ondas eletromagnéticas terahertz – pode ser desviada por
campos gravitacionais.
Os cientistas previram recentemente teoricamente que a replicação dos efeitos da gravidade – ou seja, a
pseudogravidade – é possível deformar cristais na região de energia (ou frequência) inferior
normalizada.
“Nós nos prossigamos a explorar se a distorção de rede em cristais fotônicos pode produzir efeitos de
pseudogravidade”, disse o professor Kyoko Kitamura, da Escola de Pós-Graduação em Engenharia da
Universidade de Tohoku.
Os cristais fotônicos possuem propriedades únicas que permitem aos cientistas manipular e controlar o
comportamento da luz, servindo como “controladores de tráfego” para a luz dentro dos cristais. Eles são
construídos organizando periodicamente dois ou mais materiais diferentes com habilidades variadas
2/2
para interagir e diminuir a luz em um padrão regular e repetido. Além disso, efeitos de pseudogravidade
devido a alterações adiabáticas foram observados em cristais fotônicos.
Kitamura e seus colegas modificaram cristais fotônicos introduzindo distorção de rede: deformação
gradual do espaçamento regular dos elementos, o que interrompeu o padrão de grade dos cristais
protônicos. Isso manipulou a estrutura da banda fotônica dos cristais, resultando em uma trajetória de
feixe curva no meio - assim como um raio de luz passando por um corpo celeste maciço, como um
buraco negro.
Especificamente, eles empregaram um cristal fotônico distorcido de silício com uma constante de rede
primal de 200 micrômetros e ondas terahertz. Os experimentos demonstraram com sucesso a deflexão
dessas ondas.
“Muito parecido com a gravidade dobra a trajetória dos objetos, nós chegamos com um meio de dobrar a
luz dentro de certos materiais”, acrescenta Kitamura. “Tal direção de feixe no plano dentro da faixa de
terahertz pode ser aproveitada na comunicação 6G. Academicamente, as descobertas mostram que os
cristais fotônicos poderiam aproveitar os efeitos gravitacionais, abrindo novos caminhos dentro do
campo da física gravíton”, disse o professor associado Masayuki Fujita, da Universidade de Osaka.