Uma simples gota de azeite em um sistema de fótons saltando entre dois espelhos revelou aspectos universais das transições de fase na física. Os pesquisadores da AMOLF usaram uma cavidade óptica cheia de óleo na qual a luz passa por transições de fase semelhantes às da água fervente. O sistema que estudaram tem memória porque o óleo faz com que os fótons interajam entre si. Variando a distância entre os dois espelhos e medindo a transmissão da luz através da cavidade, eles descobriram uma lei universal que descreve as transições de fase em sistemas com memória. Esses resultados são publicados em 15 de abril em Cartas de revisão física .

O grupo de pesquisa Interacting Photons do AMOLF estuda não linearidade e ruído em sistemas fotônicos. Um desses sistemas é uma cavidade, formada por dois espelhos voltados um para o outro a uma curta distância. Dentro da cavidade, a luz salta para frente e para trás conforme é refletida pelos espelhos. Colocar algo dentro dessa cavidade óptica, altera as propriedades do sistema. “Criamos um sistema com memória, colocando uma gota de azeite dentro da cavidade, "diz o líder do grupo Said Rodriguez." O óleo medeia interações fóton-fóton eficazes, que podemos ver medindo a transmissão da luz do laser através desta cavidade. "

Velocidade de digitalização

Rodriguez e seu Ph.D. os alunos Zou Geng e Kevin Peters analisaram a transmissão enquanto aumentavam e diminuíam a distância entre os dois espelhos em velocidades diferentes. Eles descobriram que a quantidade de luz transmitida pela cavidade depende da direção do movimento dos espelhos. “A transmissão da luz através da cavidade é não linear. A uma certa distância entre os espelhos, a quantidade de luz transmitida depende se estamos abrindo ou fechando a cavidade, "Rodriguez explica." Esse comportamento é chamado de histerese. Também é observado em certas transições de fase, como água fervente ou materiais magnéticos. "

Universal

Contudo, na cavidade com azeite, histerese nem sempre está presente, os pesquisadores observaram quando aumentaram a velocidade com que a cavidade abre e fecha. Rodriguez:"Em varreduras mais rápidas, vimos a histerese desaparecer em função da velocidade de varredura. Isso acontece em uma taxa universal, independente de parâmetros como intensidade da luz ou a força da não linearidade. As equações que descrevem como a luz se comporta em nossa cavidade cheia de óleo são semelhantes às que descrevem coleções de átomos, supercondutores e até física de alta energia. Portanto, o comportamento universal que descobrimos provavelmente também será observado em tais sistemas. "

Cavidades de acoplamento

Embora seja interessante investigar o comportamento de escala universal em outros sistemas com memória, Rodriguez vai manter seu foco nas cavidades cheias de óleo. "Nosso sistema tem uma forte não linearidade óptica em temperatura ambiente, que oferece oportunidades para aplicações potenciais, "ele diz." No momento, estamos investigando o que acontece quando acoplamos duas ou mais cáries. Porque cada sistema tem memória, uma matriz de cavidades pode eventualmente ser útil como uma ferramenta computacional, ou talvez até mesmo em aplicações de detecção. "