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Velocidade da luz é superada com feixes de laser dentro de plasma

·3 minuto de leitura

Na Teoria da Relatividade Geral, Albert Einstein postulou que a velocidade da luz no vácuo é sempre a mesma e que nada pode superá-la. Entretanto, há algumas maneiras de “violar” essa lei fazendo com que as partículas de luz viajem através de meios capazes de alterar essa velocidade — por exemplo, a luz viaja ligeiramente mais devagar através de um prisma, ou mesmo da água. Um novo estudo agora revelou que a luz também pode ultrapassar sua velocidade máxima se estiver em um plasma.

A velocidade superior à da luz recebe de “superluminal” (para facilitar, vamos chamar a velocidade da luz de “c”, que é a representação utilizada pelos físicos), e alguns estudos já mostraram como atingir esses níveis recorde sem violar as regras da física, mexendo com a velocidade na qual o pico da onda de luz viaja. Os físicos chamam isso de "velocidade de grupo" do pulso de luz, e já conseguiram fazer com que um foco de laser superasse o valor de c, e também já puderam diminuir a velocidade da luz no ar.

Dessa vez, uma equipe liderada por Clément Goyon, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, Califórnia, usou o plasma como meio de propagação da luz para atingir uma velocidade supraluminal das ondas eletromagnéticas de um feixe de laser. O plasma é um dos estados da matéria no qual um gás, como hidrogênio ou hélio, é ionizado pelo calor. A equipe produziu um plasma através de um feixe de laser polarizado que atingiu uma certa quantidade de hidrogênio-hélio, e em seguida apontou um segundo feixe para esse plasma.

Animação de um feixe de luz contínuo dispersado por um prisma, se observarmos bem, cada onda terá velocidades ligeiramente diferentes (Imagem: Domínio Público)
Animação de um feixe de luz contínuo dispersado por um prisma, se observarmos bem, cada onda terá velocidades ligeiramente diferentes (Imagem: Domínio Público)

No trecho do percurso onde os caminhos dos dois feixes se cruzaram, o componente horizontal do segundo pulso de laser desacelerou em resposta a uma mudança no índice de refração do plasma. Essa desaceleração é decorrente das interações entre os dois lasers e o plasma. Medindo o atraso de tempo entre os componentes horizontal e vertical do segundo pulso de laser, a equipe observou que eles tinham velocidades diferentes.

Ao ajustar a diferença de frequência entre os dois feixes, eles descobriram que podiam ajustar essa velocidade de 0,995 c a valores entre 0,12 c e -0,34 c. Parece confuso, mas o resultado é que o pico do pulso viajou mais rápido que c. Esse experimento forneceu mais dados à física dos plasmas e ajudou a impor novas restrições à precisão dos modelos atuais, ao passo que ampliou as possibilidades de ajustar a velocidade da luz em diferentes meios.

Essa é um ótimo exemplo para os pesquisadores que buscam por evidências para trabalhar em tecnologias avançadas que envolvem a superação dos obstáculos impostos pelas leis estabelecidas pela Relatividade Geral. Não que a lei tenha sido derrubada — afinal, ela fala sobre a velocidade da luz no vácuo, e esta continua inviolável — mas, talvez, complementada. A demonstração também pode ajudar a melhorar o controle sobre os experimentos de fusão por confinamento inercial e pode aprimorar as ópticas baseadas em plasma para lasers de alta potência.

Fonte: Canaltech

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