Luz faz curvas sem truques e sem manipulações

A luz pode fazer curvas sozinha, apenas ajustando as ondas na sua origem, sem precisar de espelhos, lentes ou metamateriais. [Imagem: Kaminer et al./D. N. Christodoulides]

Luz que faz curvas
Cientistas já conseguiram fazer a luz passear por caminhos complexos e até forçar a luz a fazer retornos completos em forma de U.
Nesses casos, porém, eles sempre usaram materiais artificiais, ou metamateriais, para guiar as ondas de luz.
Agora, cientistas demonstraram pela primeira vez que a luz sozinha, sem nenhuma interferência externa, pode fazer curvas suaves e precisas.
E, ao contrário das guinadas radicais que a difração força na luz, por exemplo, quando ela passa do ar para a água em um copo, fazendo as colheres parecerem quebradas, estas curvas suaves e precisas podem se dar mesmo no vácuo.
A ideia não é exatamente nova: nos anos 1970, Michael Berry e Nandor Balazs descobriram uma onda que descreve como as partículas se movem, que pode se curvar "ligeiramente", de forma quase imperceptível.
Mas isso era só o começo e, agora, descobriu-se a luz pode até mesmo fazer círculos completos.
Com fazer a luz fazer curvas
Mas como fazer a luz sair de sua tradicional rota em linha reta?
É preciso lembrar que a luz é um aglomerado de ondas, e os picos e vales de cada onda interferem uns com os outros.
Por exemplo, se o pico de uma onda encontra-se precisamente com o vale de outra, elas cancelam-se mutuamente, e da luz surge a escuridão. Já um pico que encontra outro pico cria um ponto mais brilhante - as duas ondas interferem-se construtivamente, como dizem os cientistas.
Usando um feixe grosso de luz - um feixe de laser expandido por filtros e lentes, por exemplo - é possível controlar a posição inicial dos picos de cada onda.
Fazendo com que as ondas que estejam viajando para fora do feixe interfiram construtivamente apenas nos pontos sobre uma curva, e cancelando-se em todos os demais pontos, é possível fazer o feixe resultante fazer uma curva suave.
Mas uma curva muito discreta, de não mais do que 8°.

O modulador óptico espacial permite ajustar a fase de um feixe ampliado de laser com muito mais precisão, gerando curvas de até 60 graus. [Imagem: Frohely et al./Optics Express]

Modulador óptico espacial
Uma guinada realmente radical na luz só veio agora, com o trabalho Luc Froehly e sua equipe da Universidade Franche-Comté, na França.
Eles construíram um equipamento, chamado modulador óptico espacial, que lhes permitiu ajustar a fase de um feixe ampliado de laser com muito mais precisão.
Indo além de todos os cálculos teóricos, eles chegaram a um resultado impressionante: a luz curvou-se sozinha em até 60°.
Primeiro a prática, depois a teoria
Coincidentemente, apenas um mês depois, Ido Kaminer e seus colegas teóricos resolveram mexer com as equações de Maxwell, elaboradas há mais de 150 anos, e descobriram soluções que mostram que as ondas de luz podem na verdade se curvar em qualquer ângulo.
Segundo seus cálculos, a luz pode até mesmo fazer um círculo completo, sem qualquer interferência externa.
Os cálculos de Kaminer batem exatamente com os experimentos e com as soluções de manipulação das ondas que Froehly realizou em seu laboratório.
Com muita razão, a equipe francesa está ainda mais entusiasmada agora: eles já começaram a trabalhar em seu modulador óptico espacial para fazê-lo demonstrar na prática o restante da teoria e, quem sabe, descobrir formas de fazer a luz sair fazendo curvas à vontade, ou mesmo andar em círculos.
Aplicações da luz curva
As aplicações da descoberta são muitas: além de lanternas com um botão que lhe permitirão iluminar a si próprio, sabe-se lá para quê, é possível pensar em processadores fotônicos que, ao contrário dos chips atuais de silício e conexões de cobre, não precisarão trocar dados apenas por caminhos diretos e retos.
Os biochips, que frequentemente usam luz para lidar com biomoléculas, não mais precisarão depender de minúsculos espelhos em seu interior.
E poderá ser dar um novo impulso ao campo das pinças ópticas, a manipulação de objetos com luz, muito usada em biologia e em vários campos das nanociências.
E os raios laser, largamente usados na indústria para fazer cortes e furos, poderão fazer furos curvos no interior de um material.