Pesquisadores da Aalto University, Finlândia, criaram um condensado de luz de Bose-Einstein juntamente com elétrons de metal, os chamados polaritons de plasmon de superfície. Quase 100 anos atrás, Albert Einstein e Satyendra Nath Bose previram que a mecânica quântica poderia forçar um grande número de partículas a se comportar em conjunto como se fossem apenas uma única partícula. Esta forma de matéria foi chamada de condensação de Bose-Einstein, e não foi até 1995 que os pesquisadores criaram o primeiro condensado de um gás de átomos alcalinos.

Embora condensações de Bose-Einstein tenham sido observadas em vários sistemas, pesquisadores estão empurrando os limites do fenômeno - para escalas de tempo mais rápidas, temperaturas mais altas, e tamanhos menores. Como criar esses condensados ​​se torna mais fácil, rotas mais interessantes abertas para novas aplicações tecnológicas. Novas fontes de luz, por exemplo, pode ser extremamente pequeno em tamanho e permitir um processamento rápido de informações.

Os pesquisadores da Aalto fizeram partículas condensadas de misturas de luz e elétrons em movimento dentro de nanobastões de ouro organizados em uma matriz periódica. Ao contrário da maioria dos condensados ​​de Bose-Einstein experimentais anteriores, o novo condensado não precisa ser resfriado a temperaturas próximas do zero absoluto - porque as partículas são principalmente leves, a condensação pode ser induzida em temperatura ambiente.

"A matriz de nanopartículas de ouro é fácil de criar com métodos modernos de nanofabricação. Perto dos nanobastões, a luz pode ser focada em pequenos volumes, mesmo abaixo do comprimento de onda da luz no vácuo. Essas características oferecem perspectivas interessantes para estudos fundamentais e aplicações do novo condensado, "diz o professor da Academia Päivi Törmä.

O principal obstáculo para obter provas do novo tipo de condensado é que ele surge com extrema rapidez. "De acordo com nossos cálculos teóricos, o condensado se forma em apenas um picossegundo, "afirma o doutorando Antti Moilanen.

"Como poderíamos verificar a existência de algo que dura apenas um trilionésimo de segundo?"

Transformando distância em tempo

Uma ideia chave era iniciar o processo de condensação com um chute para que as partículas que formavam o condensado começassem a se mover.

"À medida que o condensado toma forma, ele emitirá luz por todo o arranjo de nanorods de ouro. Ao observar a luz, podemos monitorar como a condensação ocorre no tempo. É assim que podemos transformar distância em tempo, "explica o cientista Tommi Hakala.

A luz que o condensado emite é semelhante à luz do laser. "Podemos alterar a distância entre cada nanobastão para controlar se ocorre a condensação de Bose-Einstein ou a formação de luz laser comum. Os dois são fenômenos intimamente relacionados, e ser capaz de distingui-los é crucial para a pesquisa fundamental. Eles também prometem diferentes tipos de aplicações tecnológicas, "explica o professor Törmä.

Tanto o laser quanto a condensação de Bose-Einstein fornecem feixes brilhantes, mas as coerências da luz que eles oferecem têm propriedades diferentes. Esses, por sua vez, afetar as maneiras como a luz pode ser ajustada para atender aos requisitos de uma aplicação específica. O novo condensado pode produzir pulsos de luz extremamente curtos e pode oferecer velocidades mais rápidas para processamento de informações e aplicações de imagem. O professor da Academia Törmä já está explorando essas perspectivas.