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Os surpreendentes 'redemoinhos de luz' que podem ser chave no avanço da física quântica

21/12/2020 17h55

Em escalas subatômicas, a luz pode formar redemoinhos e vórtices - Getty - Getty
Em escalas subatômicas, a luz pode formar redemoinhos e vórtices
Imagem: Getty

Vivemos bombardeados de luz. É ela que torna possível desde a fotossíntese das plantas até a existência do aparelho em que você lê este texto.

Por esse motivo, é essencial para os cientistas aprender cada vez mais sobre a luz e seu comportamento, especialmente no nível subatômico.

O que à primeira vista parece um raio de luz, em escala nanométrica se revela um comportamento particular dos fótons, que é como são chamadas as partículas de luz.

Assim, com a ajuda de microscópios poderosos, físicos especializados em óptica notaram que a luz é capaz de formar vórtices e redemoinhos que prendem e transportam informações.

Arte - tecnologia e domínio da luz - Getty - Getty
Hoje, muito de nossa tecnologia depende do domínio da luz
Imagem: Getty

Podem até formar figuras que parecem um "saca-rolhas", como explica à BBC News Mundo (serviço em língua espanhola da BBC) Kobus Kuipers, diretor do Departamento de Nanociências Quânticas da Universidade de Tecnologia de Delft, na Holanda.

O que são esses redemoinhos e como eles podem ser úteis para o futuro da tecnologia?

Redemoinhos e saca-rolhas

A luz viaja pelo espaço como uma onda eletromagnética que interage com a matéria que atravessa seu caminho, bem como com outras ondas de luz.

Uma forma de interação, por exemplo, é quando a luz de uma lâmpada ilumina uma mesa.

No nível microscópico, acontece a mesma coisa: um feixe de luz interage com as nanopartículas que encontra.

Luz pode se comportar como redemoinhos - L. de Angelis, F. Alpeggiani, L. Kuipers - L. de Angelis, F. Alpeggiani, L. Kuipers
Ao interagir com outras partículas, a luz pode se comportar como redemoinhos
Imagem: L. de Angelis, F. Alpeggiani, L. Kuipers

Quando essas interações ocorrem, a luz pode girar em torno de um ponto, formando espirais que em alguns casos podem se parecer com redemoinhos ou saca-rolhas.

Em um experimento recente, Kuipers e seus colegas notaram que, em alguns lugares, a luz também forma círculos perfeitos, chamados de "pontos C".

E para que serve disso?

Para pesquisadores como Kuipers, o objetivo é ter maior controle da luz como meio de transmissão de informações.

A luz, ao contrário do que ocorre com aparelhos eletrônicos que são usados hoje, pode transmitir dados de forma mais eficiente, limpa, com menos perda de informações e sem desperdício de energia.

A computação quântica, que já mostrou seu potencial para criar máquinas muito mais potentes do que as que usamos atualmente, conta com o controle preciso da luz como uma das formas mais eficientes de transporte e processamento de dados.

Como Kuipers explica, redemoinhos e saca-rolhas de luz "permitem que a informação seja transportada em um nível quântico de maneira mais eficiente".

Outra pesquisa também mostrou que redemoinhos de luz têm a capacidade de aumentar centenas de vezes o volume de informações transmitidas.

Em 2017, um experimento da Universidade de Córdoba, na Espanha, conseguiu criar uma espécie de vórtice de luz que oferece usos em áreas como a microusinagem, o "aprisionamento" de átomos ou a iluminação de nanopartículas, conforme relatou o Serviço de Informação e Notícias Científicas da Espanha.

Esses desenvolvimentos podem oferecer avanços em áreas como computação ou medicina.

A captura de partículas e dados em espiral de luz pode ser usada para transportá-los sem perda de informações, explica Kuipers.

Para o pesquisador, o grande objetivo é dominar a luz da mesma forma que hoje dominamos a eletricidade.

"(Queremos) manter a luz como luz e pular a etapa de convertê-la em eletricidade", diz Kuipers.

O especialista reconhece que ainda faltam 15 ou 20 anos para que seus estudos sobre redemoinhos de luz tenham aplicação no dia a dia, mas garante que dominá-los nos permitiria ter uma internet mais eficiente, melhorar o desempenho das células fotovoltaicas e melhorar os diagnósticos médicos baseados em óptica.