Nos últimos anos, os cientistas encontraram maneiras de fazer a luz viajar mais rápido ou mais devagar que seu limite de velocidade usual. Agora, pesquisadores da Universidade de Rochester publicam um artigo na Science desta sexta-feira (12) descrevendo como fizeram a luz viajar para trás. E como que para desafiar o senso comum, o pulso de luz que se movimenta para trás viaja mais rápido que a luz. Confuso? Você não está sozinho.
“Eu vi alguns especialistas mundiais coçando a cabeça depois dessa”, disse Robert Boyd, professor de óptica na Universidade de Rochester. “A teoria predizia que poderíamos fazer a luz viajar para trás, mas ninguém sabia se a teoria resistiria, ou mesmo se isso poderia ser observado em condições laboratoriais”.
Boyd mostrou recentemente como se pode diminuir a velocidade de um pulso de luz para abaixo da velocidade de um avião, ou acelerá-lo até ficar mais rápido que seu limite, utilizando técnicas e materiais exóticos. Desta vez, ele pegou algo que já foi apenas uma excentricidade matemática – velocidade negativa – e mostrou isso funcionando no mundo real.
“Einstein disse que a informação não pode viajar mais rápido que a luz, e neste caso, como todos os experimentos com a luz rápida, nenhuma informação está realmente viajando mais rápido que a luz”, disse Boyd. “O pulso de luz tem o formato de uma corcova, com um pico, uma cauda atrás e um prolongamento anterior. A extremidade dianteira carrega consigo toda a informação do pulso e entra na fibra óptica primeiro. No momento em que o pico entra na fibra, essa extremidade já está bem à frente, saindo. Com a informação desta extremidade, a fibra essencialmente ‘reconstrói\’ o pulso no final, enviando uma versão para fora da fibra, e outra para trás, de volta ao início”.
Boyd, junto com estudantes, enviou um raio laser por uma fibra óptica que havia sido impregnada com o elemento érbio. Quando o pulso saiu do laser, ele foi dividido em dois. Um pulso entrou na fibra com érbio, e o segundo seguiu sem ser incomodado, para servir de referência. O pico do pulso emergiu no final da fibra antes de ter entrado pela frente, e muito antes do pico do pulso de referência.
Mas para descobrir se o pulso estava realmente viajando para trás pela fibra, Boyd e seus alunos tiveram que cortar a fibra a cada poucos centímetros, e medir novamente os picos do pulso quando eles saíram de cada seção. Arrumando esses dados e analisando-os em uma seqüência de tempo, Boyd pôde mostrar, pela primeira vez, que o pulso de luz estava se movendo para trás dentro da fibra óptica.
Para entender como a velocidade da luz pode ser manipulada, pense em uma casa de espelhos que faz você parecer gordo. Quando você anda até o espelho, parece normal, mas quando passa pela porção curvada no centro, seu reflexo se estica, com a extremidade externa do espelho parecendo saltar à sua frente por um momento.
Da mesma maneira, um pulso de luz disparado através de materiais especiais se move à velocidade normal até que atinge a substância, onde é esticado para alcançar e sair do outro lado do material. Da mesma forma, se a casa dos espelhos fosse do tipo que faz você parecer mais magro, seu reflexo pareceria repentinamente espremido, como a extremidade dianteira de seu reflexo desacelerando quando você passasse pela seção curvada. Assim, um pulso de luz pode ser feito para se contrair e diminuir a velocidade dentro de um material, saindo do outro lado muito depois do que faria naturalmente.
Para visualizar a viagem reversa de um pulso de luz feita por Boyd, substitua o espelho por uma grande tela de TV e uma câmera de vídeo. Como você pode ter notado quando passa por tal dispositivo na vitrine de uma loja de eletroeletrônicos, enquanto caminha na frente da câmera, sua imagem na tela aparece no lado mais distante da TV. Ela caminha em sua direção, passa por você no meio, e continua se movendo na direção oposta até que saia do outro lado da tela.
Um pulso de luz de velocidade negativa age da mesma forma. Quando o pulso entra no material, um segundo pulso aparece no lado mais distante da fibra e viaja para trás. O pulso revertido não apenas se propaga para trás, como solta um pulso para fora do extremo oposto da fibra. Dessa maneira, o pulso que entra na fibra aparece no fim quase instantaneamente, aparentemente viajando mais rápido que a velocidade normal da luz. Para usar a analogia com a TV novamente: é como se você andasse na frente da vitrine da loja, visse sua imagem vindo em sua direção da extremidade oposta da tela da TV, e a TV criasse um clone no lado distante, andando na mesma direção que você, vários passos à frente. “Eu sei que tudo soa estranho, mas essa é a maneira como o mundo funciona”, disse Boyd.
