A maioria dos objetos reage de maneiras previsíveis quando a força é aplicada a eles - a menos que tenham "massa negativa". E então eles reagem exatamente de forma oposta ao que você esperaria.

Agora, os pesquisadores da Universidade de Rochester conseguiram criar partículas com massa negativa em um semicondutor atomicamente fino, fazendo com que ele interaja com a luz confinada em uma microcavidade óptica.

Isso por si só é "interessante e empolgante do ponto de vista da física, "diz Nick Vamivakas, um professor associado de óptica quântica e física quântica no Instituto de Óptica de Rochester. "Mas também descobrimos que o dispositivo que criamos apresenta uma maneira de gerar luz laser com uma quantidade cada vez menor de energia."

O dispositivo, descrito na Nature Physics, consiste em dois espelhos que criam uma microcavidade óptica, que confina a luz em diferentes cores do espectro dependendo de como os espelhos estão espaçados.

Pesquisadores no laboratório de Vamivakas, incluindo os co-autores principais Sajal Dhara (agora no Instituto Indiano de Tecnologia) e Ph.D. estudante Chitraleema Chakraborty, incorporou um semicondutor de disseleneto de molibdênio atomicamente fino na microcavidade.

O semicondutor foi colocado de forma que sua interação com a luz confinada resultasse em pequenas partículas do semicondutor - chamadas de excitons - combinando-se com os fótons da luz confinada para formar polaritons.

"Ao fazer com que um exciton ceda parte de sua identidade a um fóton para criar um polariton, acabamos com um objeto que tem uma massa negativa associada a ele, "Vamivakas explica." É uma coisa meio alucinante de se pensar, porque se você tentar empurrar ou puxar, vai na direção oposta do que sua intuição lhe diria. "

Outros grupos de pesquisa têm experimentado dispositivos semelhantes, Vamivakas diz, mas este é o primeiro dispositivo a produzir partículas com massa negativa.

Embora os aplicativos ainda estejam no futuro, "Vamivakas acrescenta, seu laboratório continuará a explorar:

• Como o dispositivo pode servir como substrato para a produção de lasers. "Com os polaritons que criamos com este dispositivo, a prescrição para fazer um laser funcionar é completamente diferente, "Vamivakas diz." O sistema começa a funcionar com uma entrada de energia muito menor "do que os lasers tradicionais agora em uso.
• As implicações físicas da criação de massa negativa no dispositivo. "Estamos sonhando com maneiras de aplicar empurrões e puxões - talvez aplicando um campo elétrico ao dispositivo - e, em seguida, estudando como esses polaritons se movem no dispositivo sob a aplicação de força externa."