O círculo colorido representa o holograma, do qual emerge o vórtice óptico trançado em um nó. [Imagem: Dennis et al./Bristol University]
Amarrando a luz
Cientistas conseguiram pela primeira vez dar um nó na luz. E não um nó em uma fibra óptica ou qualquer meio por onde a luz esteja passando, mas um nó em um feixe livre e puro de luz.
A proeza parece mais notável em razão do senso comum de que a luz sempre viaja em linha reta. De fato é isso o que acontece na maior parte das vezes. Mas frequentemente não significa sempre.
"Em um raio de luz, o fluxo de luz que viaja através do espaço é semelhante ao fluxo da água que flui em um rio. Embora ela frequentemente flua em uma linha reta - saindo de uma lanterna, de uma fonte de laser etc. - a luz também pode fluir em turbilhões e redemoinhos, formando estruturas no espaço chamadas vórtices ópticos," explica o Dr. Mark Dennis.
Dennis, da Universidade de Bristol, na Inglaterra, foi um dos responsáveis pelo feito de dar nós na luz, que contou ainda com a participação de seus colegas das universidades de Glasgow e Southampton. O experimento foi publicado neste domingo na revista Nature Physics.
Redemoinhos de luz
A compreensão precisa das propriedades da luz, permitindo seu controle a ponto de lhe dar nós, tem implicações importantes para a tecnologia dos raios laser, usados em uma ampla gama de indústrias, na medicina, nas telecomunicações e em outras pesquisas científicas.
Mas, para entender os nós na luz, é preciso retornar aos vórtices ópticos. Ao longo dessas "linhas" - desses redemoinhos de luz - a intensidade da luz é zero, o que significa que não há iluminação, fica tudo escuro. Toda a luz ao nosso redor é repleta dessas linhas escuras - porém, por serem escuras, nós obviamente não podemos vê-las.
É possível criar vórtices ópticos artificialmente e de forma controlada usando hologramas, que direcionam o fluxo de luz.
O círculo colorido representa o holograma, do qual emerge o vórtice óptico trançado em um nó. [Imagem: Dennis et al./Bristol University]Teoria dos Nós
Os pesquisadores britânicos empregaram a Teoria dos Nós, um ramo da matemática inspirado nos nós que amarram e embaraçam cordas e cadarços de sapato, para criar hologramas especialmente projetados para dirigir os vórtices ópticos, fazendo-os criar nós não de cordões, mas de luz.
Com isto, além dos interesses na área do laser e da fotônica em geral, a nova pesquisa demonstra uma aplicação física de um ramo da matemática anteriormente considerado completamente abstrato.
"O sofisticado holograma necessário para este experimento de 'amarrar' a luz demonstra uma capacidade de controle óptico extremamente avançada, que sem dúvida poderá ser usada em dispositivos a laser no futuro," diz o Dr. Miles Padgett, que coordenou os estudos.
"O estudo dos vórtices ópticos começou com o Lord Kelvin por volta de 1867, em sua busca por uma explicação dos átomos", acrescenta Dennis. "O nosso trabalho abre um novo capítulo nessa história".
Bibliografia:
Isolated optical vortex knots
Mark R. Dennis, Robert P. King, Barry Jack, Kevin O'Holleran, Miles J. Padgett
Nature Physics
17 January 2010
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphys1504
