Experiência com Laser Mostra que a Luz Lança a sua Própria Sombra

A sombra de um raio laser pode ser vista como uma pequena linha escura que atravessa a luz azul. R. A. Abrahão, H. P. N. Morin, J. T. R. Pagé, A. Safari, R. W. Boyd, J. S. Lundeen

Uma nova experiência demonstrou algo aparentemente impossível: a luz que projecta a sua própria sombra. Quando um laser é manipulado de uma forma específica e iluminado lateralmente por outra fonte de luz, é possível criar este efeito ótico invulgar.

Embora estejamos habituados a ver sombras na vida quotidiana, estas aparecem como áreas escuras numa superfície onde um objeto bloqueia a entrada de luz. A palavra-chave aqui é “objeto” – seja sólido, líquido ou gasoso, as sombras são normalmente criadas por objectos com massa.

Ultrapassar o requisito de massa das sombras

Isto deveria excluir a luz, uma vez que os fotões não têm massa. No entanto, os investigadores do Laboratório Nacional de Brookhaven descobriram uma forma de fazer com que a luz, paradoxalmente, projecte a sua própria sombra.

“A ideia de a luz laser projetar uma sombra era anteriormente considerada impossível, uma vez que a luz normalmente passa através de outra luz sem interagir”, explicou Raphael Abrahao, autor principal do estudo. “A nossa demonstração deste efeito ótico contra-intuitivo convida-nos a reconsiderar a nossa compreensão das sombras”.

Para criar esta sombra laser, a equipa projectou um laser verde de alta potência através de um cubo de rubi, iluminando-o lateralmente com um laser azul. Nesta configuração, a luz verde bloqueia parte da luz azul, projectando o seu contorno num ecrã.

Critérios para uma sombra verdadeira

A equipa explica que esta projeção satisfaz certos critérios de uma sombra: é visível a olho nu, segue os contornos da superfície sobre a qual incide e reflecte a posição e a forma do feixe de laser verde. Atinge mesmo um contraste máximo de cerca de 22% – comparável à sombra de uma árvore num dia de sol.

Um diagrama que ilustra o funcionamento da instalação experimental. R. A. Abrahão, H. P. N. Morin, J. T. R. Pagé, A. Safari, R. W. Boyd, J. S. Lundeen

O efeito deve-se a uma física ótica intrigante. Quando o laser verde atinge o rubi, aumenta a quantidade de luz azul que o cristal absorve. Quando esta luz azul atinge o ecrã, deixa um contorno ligeiramente mais escuro na forma e posição do laser verde. Isto leva a uma questão interessante sobre a natureza do bloqueio.

É de facto a luz que projecta a sombra?

“O efeito de sombra do laser requer que o rubi seja o mediador do bloqueio, o que levanta a questão de saber se são os fotões do próprio laser ou os átomos do rubi que bloqueiam a luz iluminante“,escreve a equipa.

As ondas de luz que passam através de um material interagem com os seus átomos, criando quasipartículas chamadas polaritões. Tecnicamente, são estes polaritões – que têm massa – que estão a lançar a sombra. No entanto, os polaritões continuam a ser parcialmente constituídos por fotões, e a sombra não seria possível sem estes fotões. A sombra também mantém a aparência do feixe de laser inicial, cumprindo as condições delineadas pelos investigadores.

Embora as aplicações práticas imediatas não sejam claras, a equipa sugere que esta investigação pode abrir novas possibilidades em áreas como o fabrico, a imagiologia e a iluminação.

Leia o Artigo Original: New Atlas

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