O fluxo de polaritons encontra um obstáculo no regime supersônico (topo) e superfluido (baixo). Crédito:Polytechnique Montreal
Os cientistas sabem há séculos que a luz é composta de ondas. O fato de que a luz também pode se comportar como um líquido, ondulando e espiralando em torno de obstáculos como a corrente de um rio, é uma descoberta muito mais recente que ainda é um assunto de pesquisa ativa. As propriedades "líquidas" da luz emergem em circunstâncias especiais, quando os fótons que formam a onda de luz são capazes de interagir uns com os outros.
Pesquisadores do CNR NANOTEC de Lecce, na Itália, em colaboração com a Polytechnique Montreal, no Canadá, mostraram que, para a luz "vestida" com elétrons, ocorre um efeito ainda mais dramático. A luz se torna superfluida, mostrando um fluxo sem atrito ao fluir através de um obstáculo e se reconectar atrás dele sem quaisquer ondulações.
Daniele Sanvitto, liderando o grupo de pesquisa experimental que observou este fenômeno, afirma que "a superfluidez é um efeito impressionante, normalmente observada apenas em temperaturas próximas do zero absoluto (-273 graus Celsius), como no Hélio líquido e gases atômicos ultracold. A observação extraordinária em nosso trabalho é que demonstramos que a superfluidez também pode ocorrer à temperatura ambiente, sob condições ambientais, usando partículas de matéria leve chamadas polaritons. "
"Superfluidez, que permite que um fluido na ausência de viscosidade vaze literalmente de seu recipiente ", adiciona Sanvitto, "está ligado à capacidade de todas as partículas se condensarem em um estado denominado condensado de Bose-Einstein, também conhecido como o quinto estado da matéria, em que as partículas se comportam como uma única onda macroscópica, oscilando tudo na mesma frequência.
Os cientistas sabem há séculos que a luz é composta de ondas. O fato de que a luz também pode se comportar como um líquido, ondulando e espiralando em torno de obstáculos como a corrente de um rio, é uma descoberta muito mais recente que ainda é um assunto de pesquisa ativa. As propriedades 'líquidas' da luz surgem em circunstâncias especiais, quando os fótons que formam a onda de luz são capazes de interagir uns com os outros. Crédito:Polytechnique Montreal
Algo semelhante acontece, por exemplo, em supercondutores:elétrons, em pares, condensar, dando origem a superfluidos ou supercorrentes capazes de conduzir eletricidade sem perdas. "
Esses experimentos mostraram que é possível obter superfluidez em temperatura ambiente, ao passo que, até agora, essa propriedade era alcançável apenas em temperaturas próximas do zero absoluto. Isso pode permitir seu uso em dispositivos fotônicos futuros.
Stéphane Kéna-Cohen, o coordenador da equipe de Montreal, afirma:"Para alcançar a superfluidez à temperatura ambiente, Colocamos um filme ultrafino de moléculas orgânicas entre dois espelhos altamente reflexivos. A luz interage muito fortemente com as moléculas conforme ela salta para frente e para trás entre os espelhos e isso nos permitiu formar o fluido híbrido de luz-matéria. Desta maneira, podemos combinar as propriedades dos fótons, como sua massa efetiva de luz e velocidade rápida, com fortes interações devido aos elétrons dentro das moléculas. Em condições normais, um fluido ondula e gira em torno de qualquer coisa que interfira com seu fluxo. Em um superfluido, esta turbulência é suprimida em torno de obstáculos, fazendo com que o fluxo continue inalterado ".
“O fato de tal efeito ser observado em condições ambientais”, diz a equipe de pesquisa, "pode desencadear uma enorme quantidade de trabalho futuro, não apenas para estudar fenômenos fundamentais relacionados aos condensados de Bose-Einstein com experimentos de mesa, mas também para conceber e projetar futuros dispositivos baseados em superfluidos fotônicos, onde as perdas são completamente suprimidas e novos fenômenos inesperados podem ser explorados ".
O estudo é publicado em Física da Natureza .
