#74 Físicos criam anéis de luz que se movem girando pelo ar 23/06/22

Anéis de vórtice, semelhantes aos anéis de fumaça, já foram observados em luz pulsante antes. Agora, os cientistas descobriram como fazê-los de propósito com lasers, espelhos e lentes especiais.

Um labirinto complexo de lasers, lentes e espelhos foi usado para transformar a luz em um vórtice em forma de rosquinha.

Anéis de vórtice são comuns em fluidos – pense em anéis de fumaça flutuando no ar ou anéis subaquáticos de bolhas de ar sopradas por golfinhos. Qiwen Zhan, da Universidade de Xangai para Ciência e Tecnologia, na China e seus colaboradores, criaram um anel de vórtice semelhante feito de luz.

Anéis de vórtice feitos de luz foram observados pela primeira vez em 2016 por pesquisadores que estudavam pulsos de luz intensos que se tornam mais focados à medida que viajam. Eles descobriram que a luz girava em um vórtice em forma de rosquinha em torno desses pulsos em forma de tubo.

Howard Milchberg , da Universidade de Maryland, um dos pesquisadores, diz que o trabalho matemático posterior do grupo mostrou que essas formas estranhas podem comumente aparecer em certos tipos de luz. A equipe de Zhan projetou um experimento para fazer esses anéis de vórtice de luz de propósito.

“Estávamos pensando, é possível construir uma coisa dessas com luz?” diz Zhan. “E aconteceu que tínhamos as ferramentas certas na hora certa.”

Ele e sua equipe começaram com um pulso de laser especialmente projetado. Eles a direcionavam através de uma sequência de grades, espelhos, lentes e instrumentos semelhantes a pequenas telas de cristal líquido, que alteravam as propriedades da luz.

Esse grupo de dispositivos primeiro transformou o pulso de laser em um vórtice longo, semelhante a um tubo, no qual as ondas de luz giravam como se estivessem se enrolando em torno da superfície de um cilindro. Depois de percorrer outro grupo de dispositivos, esse vórtice cilíndrico emergiu com extremidades conectadas, formando um anel.

Zhan compara o processo a esticar e depois dobrar um “furacão feito de ondas de luz” em vez de correntes de ar.

Huanyang Chen , da Universidade de Xiamen, na China, diz que é experimentalmente desafiador não apenas gerar um vórtice, mas também transformá-lo de um tubo em um anel. O protocolo para fazer isso neste novo experimento provavelmente pode ser estendido para gerar outras formas de vórtice, diz ele. Zhan diz que, por exemplo, pode ser possível projetar um nó em vez de apenas um anel liso.

Algo que até já está sendo pesquisado por outra equipe para criar um campo de força 3D nos reatores de fusão nuclear.

Zhan, o coordenador da equipe, adianta ainda que eles já estão planejando criar anéis de vórtice usando uma corrente elétrica ou um campo magnético.

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