p Quando você bate em uma pele simples, certamente fará barulho, mas você provavelmente não chamaria esse ruído de nota musical. p "Você acertou, e gera todas essas vibrações em relacionamentos aleatórios entre si. Como resultado, você recebe um baque, "disse Frank Wise, o Samuel B. Eckert Professor de Engenharia no Departamento de Física Aplicada e Engenharia.

p Por que um tambor faz um baque, quando clarinetes e guitarras podem produzir notas e acordes? A diferença é a dimensionalidade:em um tubo estreito ou corda esticada, as oscilações do ar dentro do tubo ou da corda são unidimensionais. Em contraste, uma pele de tambor é bidimensional, e suas vibrações geralmente são mais complicadas.

p "Mas imagine se todas as vibrações da pele se encaixassem, "ele disse." Então você conseguiria uma coisa diferente - uma nota. "

p Essencialmente, é isso que Wise e o estudante de doutorado Logan Wright fizeram com seu instrumento de escolha:o laser. Esse é o assunto do artigo deles, "Modo Spatiotemporal-Locking in Multimode Fiber Lasers, "publicado em 6 de outubro em Ciência .

p Também contribuiu Demetrios Christodoulides, professor de ótica e fotônica na University of Central Florida. Wise e Wright apresentaram um pedido de patente para este método de laser potencialmente revolucionário.

p Os lasers com os quais a maioria das pessoas está familiarizada são o resultado de fótons (partículas de luz) operando em coerência - em outras palavras, as cristas e vales das ondas de luz estão em sincronia. Luz comum, como a de uma lâmpada, compreende vários, comprimentos de onda não coerentes em três dimensões, e assim se espalha.

p Os modos de um ressonador a laser são tridimensionais, também, com variações ao longo do eixo do ressonador, bem como duas dimensões transversais - para cima e para baixo, e lado a lado.

p Mas o laser comum - como o encontrado em um apontador laser - restringe a operação a um único modo transversal. "Nada está mudando nas dimensões transversais, "Wise disse, "portanto, é essencialmente um dispositivo unidimensional."

p Isso não significa que os outros padrões de luz não estejam lá, e o grupo de Wise provou a capacidade de bloquear essas outras "cores, "ou comprimentos de onda, juntos. E não apenas todos os comprimentos de onda estão bloqueados, mas também o são os diferentes padrões espaciais tridimensionais da luz laser. "É o bloqueio de tempo e espaço, "Wise disse.

p "A luz em altas intensidades se comporta de maneira diferente do que estamos acostumados, "Wright disse." Fomos capazes de projetar o laser de forma que esse bloqueio de modo aconteça por si mesmo - as interações entre esses modos realmente fazem com que a luz no laser se auto-organize. "

p Wright chama isso de "o primeiro laser tridimensional de modo bloqueado do mundo, "mas para que serve? Algumas coisas, disseram Wise e Wright - que foram rápidos em apontar que o que eles fizeram é demonstrar um conceito, não inventar uma nova ferramenta útil. "Vai dar muito mais trabalho para isso, "Wise disse.

p As aplicações potenciais incluem:

• Lasers de super alta potência, já que a luz dentro do laser pode ser mais espalhada e, portanto, o pico de intensidade (concentração de energia) pode ser muito menor.
• Controlar a emitância do feixe de modo a criar um padrão específico no espaço-tempo. Em teoria, isso poderia ser usado para primeiro catalisar uma reação em uma molécula complicada com um pulso de luz (para excitar vibrações específicas ou níveis de energia), em seguida, registre os detalhes dessa reação com outro pulso alguns femtossegundos (quatrilionésimos de segundo) depois. "Isso pode ser útil para estudar reações de moléculas muito complexas, como são encontrados em sistemas biológicos, "Wise disse.

p Wise e Wright acreditam que sua ideia pode impulsionar uma tecnologia que está praticamente bloqueada em um modo por mais de 50 anos, desde a invenção do laser.

p "Assim como você ficaria surpreso ao ouvir uma nota saindo de um tambor, "Wise disse, "as pessoas ficarão surpresas ao ouvir um pulso espaço-temporal saindo de um laser. Estamos usando graus de liberdade que não tinham sido usados ​​antes."