Pulsos superluminais ludibriam física para viajar mais rápido que a luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/10/2012

Só recentemente os físicos conseguiram desvendar com precisão o formato de um fóton, que é considerado informação pura.
[Imagem: M. Bellini/National Inst. of Optics]

Ludibriando a física

Pesquisadores do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia dos Estados Unidos desenvolveram uma nova maneira de produzir pulsos de luz "superluminais".

Embora, em certo sentido, esses pulsos de luz viajem mais rapidamente do que a velocidade da luz, o feito não afeta em nada a Teoria da Relatividade e não induz nenhum abalo no edifício teórico da física atual.

A técnica, chamada de mixagem de quatro ondas, remodela parte dos pulsos de luz, fazendo-os saltar adiante em relação ao ponto no espaço onde eles estariam se tivessem sido deixados trafegando normalmente através do vácuo.

O novo método tem aplicações práticas, podendo ser usado, por exemplo, para melhorar a temporização dos sinais de comunicação por fibras ópticas, além de permitir estudos sobre a propagação de correlações quânticas.

Não é a primeira vez que esse truque é usado para fazer "fótons viajarem mais rápido do que a luz", mas a nova técnica é mais simples, mais limpa e mais prática.

Limite de velocidade universal

De acordo com a teoria especial da relatividade de Einstein, a luz viajando no vácuo representa o limite de velocidade universal. Nenhuma informação pode viajar mais rápido do que a luz.

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Mas há um tipo de brecha que permite relativizar um pouco as coisas.

Um curto brilho de luz emerge geralmente como uma espécie de curva simétrica, como a famosa curva em formato de sino muito comum nas estatísticas.

O "bordo de ataque" dessa curva não pode exceder a velocidade da luz, mas a saliência principal, o pico do impulso, pode ser inclinado para a frente ou para trás, chegando mais cedo ou mais tarde do que o faria normalmente.

É mais ou menos como se uma nave fosse enviada da Terra para o exoplaneta GJ 667Cc à velocidade da luz mas, ao longo da viagem, um astronauta sentado na última poltrona fosse para a primeira fila - ele então chegaria lá mais rapidamente do que a velocidade da luz em relação à sua posição original.

O novo método tem aplicações práticas, podendo ser usado, por exemplo, para melhorar a temporização dos sinais de comunicação por fibras ópticas.
[Imagem: NIST]

Reformatando pulsos de luz

Experimentos recentes têm gerado pulsos "desformatados" mais rápidos do que a luz amplificando a parte frontal do pulso e atenuando sua porção final.

Mas isso gera uma quantidade de ruído muito grande, sem um aumento na velocidade aparente que suscite interesses em aplicações práticas - nas telecomunicações, por exemplo.

Os pesquisadores agora demonstraram que, usando a mixagem de quatro ondas, é possível produzir pulsos mais limpos - com menos ruídos - e com um maior aumento na velocidade aparente.

Isto é feito reorganizando as ondas de luz que compõem o pulso - "refaseando" a luz, dizem os cientistas, ou seja, alterando as fases das ondas.

Sementes e bombas

No experimento, os picos dos pulsos de luz chegaram 50 nanossegundos mais rápido do que a luz viajando através do vácuo.

Na mixagem de quatro ondas, os pesquisadores enviaram pulsos de luz laser - chamados pulsos "semente" - para uma célula contendo um vapor de átomos de rubídio, juntamente com um conjunto chamado pulsos de "bombeamento".

Os dois feixes são separados por frequência.

O vapor amplifica o pulso semente e muda seu pico para a frente, tornando-o superluminal.

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