As ondas nem sempre se espalham uniformemente em todas as direções, mas pode formar um notável "fluxo ramificado". Na TU Wien (Viena), um método foi desenvolvido para controlar este fenômeno.

No espaço livre, a onda de luz de um feixe de laser se propaga em uma linha perfeitamente reta. Sob certas circunstâncias, Contudo, o comportamento de uma onda pode ser muito mais complicado. Na presença de um desordenado, ambiente irregular ocorre um fenômeno muito estranho:uma onda de entrada se divide em vários caminhos, se ramifica de uma maneira complicada, alcançando alguns lugares com alta intensidade, enquanto evita outros quase completamente.

Este tipo de "fluxo ramificado" foi observado pela primeira vez em 2001. Cientistas da TU Wien (Viena) desenvolveram agora um método para explorar esse efeito. A ideia central desta nova abordagem é enviar um sinal de onda exclusivamente ao longo de um único ramo pré-selecionado, de forma que a onda dificilmente é perceptível em qualquer outro lugar. Os resultados já foram publicados na revista PNAS .

Das partículas quânticas aos tsunamis

"Originalmente, este efeito foi descoberto ao estudar elétrons se movendo como ondas quânticas através de microestruturas minúsculas, "diz o Prof. Stefan Rotter, do Instituto de Física Teórica da TU Wien." Tais estruturas, Contudo, nunca são perfeitos e sempre vêm com certas imperfeições; e surpreendentemente, essas imperfeições fazem com que a onda de elétrons se divida em ramos - um efeito que é chamado de fluxo ramificado. "

Logo descobriu-se que esse fenômeno ondulatório não ocorre apenas na física quântica. Em princípio, pode ocorrer com todos os tipos de ondas e em escalas de comprimento completamente diferentes. Se, por exemplo, feixes de laser são enviados para a superfície de uma bolha de sabão, eles se dividem em vários feixes parciais, assim como as ondas do tsunami no oceano:as últimas não se espalham regularmente pelo oceano, mas, em vez disso, viajam de uma forma complicada, padrão ramificado que depende da forma aleatória do leito oceânico ondulado. Como resultado, pode acontecer que uma ilha distante seja duramente atingida por um tsunami, enquanto a ilha vizinha só é alcançada por frentes de onda muito mais fracas.

"Queríamos saber se essas ondas podem ser manipuladas de forma que viajem apenas ao longo de um único ramo selecionado, em vez de se propagar ao longo de toda uma rede ramificada de caminhos em direções completamente diferentes, "diz Andre Brandstötter (TU Wien), primeiro autor da publicação. "E ao que parece, de fato, é possível direcionar ramos individuais de forma controlada. "

Analisar e adaptar

O novo procedimento leva apenas duas etapas:primeiro, a onda pode se ramificar em todos os caminhos possíveis, como de costume. Em um dos locais que são alcançados com alta intensidade, a onda é medida em detalhes. O método desenvolvido na TU Wien pode então ser usado para calcular como a onda deve ser moldada na origem, para que na segunda etapa ele possa ser enviado ao longo de um caminho selecionado, evitando todos os outros caminhos.

"Usamos simulações numéricas para mostrar como encontrar uma onda que se comporta exatamente da maneira que queremos. Essa abordagem pode ser aplicada usando uma variedade de métodos diferentes, "diz Stefan Rotter." Você pode implementá-lo com ondas de luz que são ajustadas com sistemas de espelhos especiais ou com ondas sonoras que você gera com um sistema de alto-falantes acoplados. Ondas de sonar no oceano também seriam um possível campo de aplicação. Em todo o caso, as tecnologias necessárias já estão disponíveis. "

Com este novo método, todos esses diferentes tipos de ondas poderiam ser enviados ao longo de uma única trajetória pré-selecionada de uma complexa rede de caminhos. "Essa trajetória nem precisa ser reta, "explica Andre Brandstötter." Muitos dos caminhos possíveis são curvos - as irregularidades dos arredores agem como um conjunto de lentes pelas quais a onda é focalizada e desviada repetidamente. "

Mesmo sinais pulsados ​​podem ser enviados ao longo desses caminhos especiais, de modo que as informações possam ser transmitidas de maneira direcionada. Isso garante que um sinal de onda chegue exatamente onde deveria ser recebido; em outros locais dificilmente pode ser detectado, o que torna a escuta muito mais difícil.