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Físicos criam novo tipo de luz

Sólido, líquido e gasoso são estados da matéria. Assim como esses três, em 1995, cientistas descobriram um novo estado da matéria, chamado de “condensado de Bose-Einstein”. Naquela época, a condição foi atingida com átomos super resfriados de um gás. Os cientistas acreditavam que esse estado da matéria não poderia ser atingido com fótons, que são unidades básicas de luz.

As partículas em um tradicional estado condensado de Bose-Einstein são refrigeradas próximas ao zero absoluto, até que se juntam e tornam-se indistinguíveis, agindo como uma partícula gigante.

Os cientistas pensavam que os fótons – pacotes de luz – não seriam capazes de alcançar esse estado, porque parecia impossível resfriar a luz, e ao mesmo tempo concentrá-la. Como os fótons são partículas sem massa, quando eles são resfriados geralmente são absorvidos no seu entorno e desaparecem. Assim, os pesquisadores precisavam encontrar uma maneira de refrigerar os fótons sem diminuir o seu número.

Agora, físicos finalmente conseguiram criar um novo tipo de luz, partículas chamadas de “super fótons”. A luz foi criada através da refrigeração de fótons em estado de gota.

Para atingir o objetivo desejado, os pesquisadores desenvolveram um recipiente feito de espelhos colocados muito, muito próximos uns dos outros (cerca de um mícron, ou seja, um milionésimo de metro de distância), a fim de interceptar os fótons.

Entre os espelhos, os pesquisadores colocaram “moléculas corantes”, que são basicamente pequenos pedaços de pigmento de cor. Quando os fótons atingem essas moléculas, elas são absorvidas e re-emitidas.

Os espelhos “prendem” os fótons, fazendo-os saltar para frente e para trás em um estado confinado. Nesse processo, os pacotes de luz trocam energia térmica cada vez que batem em uma “molécula corante”, e, eventualmente, resfriam até a temperatura ambiente.

Claro que a temperatura ambiente está longe do zero absoluto, mas, segundo os físicos, é fria o suficiente para que os fótons se encaixem em um condensado de Bose-Einstein. É a densidade das partículas que indica o quão fria a temperatura deve ser para começar a condensação.

Por exemplo, gases atômicos ultra-frios são muito diluídos e, portanto, têm temperaturas de condensação muito baixas. O gás de fótons tem uma densidade milhões de vezes maior, e pode alcançar a condensação em temperatura ambiente.

A experiência foi considerada um marco da física. Condensar os fótons a este estado fez com que eles se comportassem mais como partículas de matéria normal. O experimento também mostrou a capacidade dos fótons, e certamente de todas as partículas, de se comportar como partícula e como onda, uma das revelações mais surpreendentes da física quântica moderna.

Segundo os pesquisadores, a física por trás da condensação de Bose-Einstein é a transição de um comportamento de partícula em altas temperaturas a um comportamento ondulatório em temperaturas frias.

Daqui a alguns anos, o experimento pode ter aplicações na criação de novos tipos de lasers, que geram ondas de luz muito curtas nas faixas de luz ultravioleta ou raios-X.