1596: Cientistas criaram o feixe de luz laser mais puro do mundo

Uma equipa de cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, criou o laser mais puro do mundo.

O dispositivo criado pelos investigadores, construído para ser portátil o suficiente para ser usado no Espaço, produz um feixe de luz laser que muda menos com o tempo do que qualquer outro laser até agora criado.

Em circunstâncias normais, mudanças de temperatura e outros factores ambientais fazem com que os feixes de laser oscilem entre os comprimentos de onda – num fenómeno conhecido por wiggle linewidth, que é medido em hertz ou ciclos por segundo. Enquanto outros lasers high-end atingem uma largura de linha entre os 1.000 e os 10.000 hertz, este laser tem uma largura de apenas 20 hertz.

Segundo o Live Science, para atingir esta pureza extrema, os cientistas usaram dois metros de fibras ópticas que já eram conhecidas por produzirem luz lazer com uma largura de linha muito reduzida.

Uma alta largura espectral é uma das fontes de erro em dispositivos de precisão que dependem de feixes de luz laser. Um relógio atómico ou um detector de ondas gravitacionais com um laser de alta linearidade não consegue produzir um sinal tão bom quanto uma versão de baixa largura de linha, uma vez que confunde os dados que o dispositivo produz.

Este era um dos obstáculos que a equipa teve de contornar. Num artigo científico, publicado no final de Janeiro na revista Optica, os investigadores escreveram que o dispositivo a laser já é “compacto” e “portátil”, mas, mesmo assim, estão a tentar reduzi-lo ainda mais.

Em relação ao uso futuro deste dispositivo, os especialistas respondem prontamente: Espaço. Os detectores de ondas gravitacionais percebem o impacto de eventos massivos e distantes no espaço-tempo. Quando dois buracos negros colidem, por exemplo, a onda de choque resultante desse impacto faz com que o espaço se espalhe como uma poça de água atingida por uma pedra.

O Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferómetro a Laser (LIGO) detectou pela primeira vez essas ondulações em 2015, com um dispositivo vencedor do Prémio Nobel, que se baseava na monitorização cuidadosa dos feixes de laser. A mudança da forma dos feixes era um sinal de que o próprio espaço-tempo havia sido perturbado.

Os investigadores querem detectores de ondas gravitacionais maiores e mais precisos em órbita – segundo os cientistas do MIT, este novo dispositivo seria perfeito para a tarefa.

ZAP //

Por ZAP
15 Fevereiro, 2019

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864: Físicos conseguiram amarrar raios laser em nós

(dr) University of Bristol
A figura demonstra ondas de luz a interagir umas com as outras em torno de “singularidades”

Uma equipa de físicos conseguiu torcer e manipular feixes de raio laser, amarrando-os em nós. Desta forma, criaram estruturas leves, complexas e tridimensionais.

Os cientistas recorreram a uma nova tecnologia holográfica. De forma mais simples, os investigadores descobriram uma forma de fazer com que as ondas de dois feixes de luz interfiram umas nas outras e, em última instância, que se conectem na forma de um laço ou nó.

O nó é um termo matemático que designa qualquer forma no espaço que gira em torno de si mesma de maneiras específicas. Ao explorar as formas complexas como as ondas de luz se formam quando vibram em duas direcções – para cima e para baixo e de um lado para o outro – e as maneiras pelas quais essas ondas interagem umas com as outras, os cientistas foram capazes de fazer “nós” de luz.

Os nós em questão eram suficientemente visíveis nas imagens captadas durante as investigações para que os físicos identificassem as formas como o número oito e o toróide. A descoberta também foi confirmada através da teoria matemática dos nós.

(dr) Nature Physics
Raios de laser “amarrados” durante a experiência

Processo da polarização

Para criar os nós, os cientistas ajustaram cuidadosamente os movimentos das ondas de dois feixes de luz – fenómeno matemático conhecido como polarização, usando comummente nos óculos de sol com lentes polarizadas.

A polarização diz exactamente respeito à direcção que a vibração das ondas tomam e, materiais polarizados – como os óculos de sol – bloqueiam as partículas de luz (fotões) que oscilam numa determinada direcção.

Assim, a luz polarizada é a luz que oscila num determinado ângulo. E, através de hologramas que moldam feixes de luz, os cientistas foram capazes de controlar a sua intensidade e comprimento, transformando esse feixe numa variedade de nós.

Os nós formavam-se em torno de “singularidades de polarização”, nas quais os feixes se cruzavam, locais onde os comprimentos de onda eram exactamente iguais, e vários outros comprimentos de onda de luz se formavam em volta deles. Nestes pontos exactos, a luz curvava-se exactamente da forma que os físicos queriam.

“Estamos todos familiarizados com amarrar nós em substâncias tangíveis, como fios ou fitas. No entanto, com a luz as coisas são um pouco mais complexas. Não se trata  apenas de um único feixe, mas de todo o espaço ou ‘campo’ em que este se move”, explicou o físico Mark Dennis, da Universidade de Bristol, no Reino Unido.

A pesquisa levada a cabo pela equipa de físicos, publicada no fim do mês de Julho na Nature Physics, estava interessada em estudar o topologia e a complexa modelagem matemática desse espaço. Os cientistas descobriram que a luz formava mais lacunas quando estava “atada” do que era esperado, deixando espaços sem energia significativa.

No futuro, os investigadores esperam desenvolver nós de luz ainda mais complexos. Na prática, a tecnologia pode acelerar o desenvolvimento de fontes de luz mais precisamente sintonizadas.

drainrat / Flickr

ZAP // Hype Science / Science Alert

Por ZAP
10 Agosto, 2018

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