Luz é solidificada e vira um supersólido pela primeira vez

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/03/2025

Fases da luz

Se lhe parece estranho que a luz possa apresentar transi??es de fase - as fases da mat?ria, como g?s, l?quido e s?lido - ? bom lembrar que h? cerca de uma d?cada os cientistas solidificaram a luz, e tamb?m v?m explorando a luz l?quida, que pode unificar a eletr?nica e a fot?nica, por exemplo, entre muitas outras utilidades.

Em 2017, as coisas ficaram ainda mais interessantes, com a primeira demonstra??o da luz se tornando superfluida, ou seja, fluindo como um l?quido sem qualquer viscosidade.

Agora, aquela mesma equipe demonstrou que a luz pode alcan?ar um estado conhecido como supers?lido. Um material supers?lido s? foi obtido experimentalmente no ano passado, depois de mais de 50 anos de buscas. Esse estado ex?tico da mat?ria combina a rigidez de um s?lido com o fluxo sem atrito de um superfluido, um fluido com viscosidade zero.

"N?s realmente transformamos a luz em um s?lido. Isso ? muito incr?vel," disse o professor Dimitris Trypogeorgos, do Conselho Nacional de Pesquisa (CNR) da It?lia.

Supers?lidos s?o materiais muito estranhos, dependendo inteiramente das regras igualmente estranhas do reino qu?ntico para existirem. Afinal, eles t?m uma estrutura cristalina regular, como um s?lido, mas simultaneamente t?m superfluidez, ou seja, viscosidade zero. N?o por acaso, sua demonstra??o experimental envolve ?tomos resfriados a temperaturas pr?ximas do zero absoluto, onde os efeitos qu?nticos se tornam dominantes.

Mas tornar a luz um supers?lido exigiu uma pitada adicional de solidez.

Luz supers?lida

Em vez de usar arranjos peri?dicos de ?tomos superfrios, tamb?m conhecidos como cristais de luz ou "mat?ria ?ptica", Trypogeorgos e seus colegas usaram uma camada ultrafina do semicondutor arseneto de g?lio-alum?nio (AlGaAs) e um laser.

Pequenas ranhuras cuidadosamente esculpidas no semicondutor permitem que a luz do laser interaja com a mat?ria de modo a criar uma part?cula h?brida chamada pol?riton, uma quasipart?cula resultante da intera??o entre um f?ton (luz) e um ?xciton (mat?ria).

? justamente o padr?o das ranhuras que ? crucial, devendo ter uma geometria que restringe como as quasipart?culas se movem e quais energias elas conseguem atingir. Dosando tudo com muito cuidado, a equipe finalmente conseguiu que os pol?ritons formassem um supers?lido.

A equipe explica que um supers?lido ? uma fase contraintuitiva da mat?ria, na qual as part?culas constituintes s?o organizadas em uma estrutura cristalina, mas s?o livres para fluir sem atrito. Isso requer que as part?culas compartilhem uma fase macrosc?pica global, ao mesmo tempo sendo capazes de reduzir sua energia total por auto-organiza??o espacial espont?nea.

Finalmente, foi necess?rio usar um aparato estado da arte para medir com precis?o as propriedades dessa luz capturada e solidificada, para comprovar que ela era simultaneamente s?lida e fluida.

Trypogeorgos afirma que supers?lidos feitos com luz s?o mais f?ceis de manipular do que os criados com ?tomos resfriados. Com isto, o experimento pode se tornar uma plataforma que permitir? entender uma s?rie de novos e surpreendentes tipos de mat?ria e suas transi??es. "Estamos realmente no come?o de algo novo," entusiasma-se ele.

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