Ondas sonoras acústicas de luz e alta frequência em uma minúscula estrutura de vidro podem se acoplar fortemente umas às outras e executar uma dança no mesmo ritmo.

Uma equipe de pesquisadores do Imperial College London, a Universidade de Oxford, e o Laboratório Físico Nacional alcançaram experimentalmente um objetivo antigo de demonstrar o chamado "regime de acoplamento forte" entre a luz e as vibrações acústicas de alta frequência.

A pesquisa da equipe terá impacto no processamento de informações clássicas e quânticas e até mesmo no teste da mecânica quântica em grandes escalas. Os detalhes de suas pesquisas são publicados hoje na prestigiosa revista. Optica .

No centro da pesquisa da equipe estão as 'ressonâncias em modo de galeria sussurrante', onde a luz é refletida muitas vezes ao redor da superfície de uma minúscula estrutura de vidro redonda mostrada na figura acima.

Este fenômeno leva o nome de um efeito que foi observado na catedral de São Paulo no século XIX, onde se podia sussurrar ao longo da parede do prédio redondo da galeria e ser ouvido do outro lado.

"É fascinante que esses ressonadores de anel de vidro possam armazenar quantidades excessivas de luz, que pode 'sacudir' as moléculas do material e gerar ondas acústicas, "disse o co-autor do projeto, Dr. Pascal Del'Haye, do Laboratório Nacional de Física.

Conforme a luz circula ao redor da circunferência da estrutura de vidro, ela interage com uma vibração acústica de 11 GHz que faz com que a luz seja espalhada na direção reversa. Essa interação permite que a energia seja trocada entre a luz e o som em uma determinada taxa. Contudo, tanto os campos de luz quanto os de som irão decair devido a processos semelhantes ao atrito, impedindo os dois de dançarem no mesmo passo.

A equipe superou esse desafio utilizando duas dessas ressonâncias de modo de galeria sussurrante e alcançou uma taxa de acoplamento que é maior do que esses processos semelhantes a fricção, permitindo que as assinaturas da dança luz-som sejam observadas.

Autor principal do projeto, Georg Enzian da Universidade de Oxford, disse:"Alcançar este regime de acoplamento forte foi um momento emocionante para nós." Professor Ian Walmsley, co-autor do projeto, e Reitor do Imperial College London, disse:"Estou animado com as perspectivas de curto e longo prazo para esta nova plataforma experimental."

Olhando para a frente, a equipe está preparando agora a próxima geração desses experimentos que operarão em temperaturas próximas do zero absoluto. "Isso permitirá que o comportamento da mecânica quântica de alta sensibilidade seja explorado e utilizado para o desenvolvimento de tecnologias quânticas, "disse o investigador principal do projeto, Dr. Michael Vanner do Quantum Measurement Lab no Imperial College London.