A velocidade da luz pode variar no vácuo

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Crédito da foto: Glasgow / Heriott-Watt Universidades. Remodelada luz chega à linha de chegada mais lenta do que com uma frente de onda plana

Por Stephen Luntz

A luz pode mudar a velocidade, mesmo no vácuo, relata um novo artigo. A descoberta pode mudar a maneira como pensamos sobre uma das constantes do universo.

A importância da velocidade da luz para física dificilmente pode ser exagerada. O número de 2.997 x 108 m / s rege nossas vidas, mesmo que raramente notemos. Ele forma o limite de velocidade do universo; o c na famosa equação E = mc², e também define a forma como medir a distância. A física que aprendemos no ensino médio nos ensina que esta velocidade não é bastante universal – quando se viaja através da água ou vidro, luz desacelera; um efeito bem utilizado em lentes e prismas.

Por este motivo, c é corretamente referida como “a velocidade da luz no vácuo”. No entanto, em um trabalho no site arXiv, Miles Padgett da Universidade de Glasgow tem mostrado que mesmo este conceito necessita de uma reformulação. Ele manipulou a estrutura da onda de alguns fótons e enviou-os em um caminho do mesmo comprimento que os pacotes inalterados da luz. Os fótons manipulados chegaram mais tarde, o que indica que eles estavam viajando mais lentamente.

A manipulação ocorreu torcendo uma onda plana (aquela em que a frente de onda é um plano paralelo em ângulos retos para a direção de viagem) a uma frente de onda cônica, que é análoga a focagem de uma onda emitida por uma fonte  propagando-se para um único ponto.

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Crédito: Giovannini et al. Um feixe de Bessel é criada quando uma frente de onda cónica é criado para um único fóton com ângulo α.

A desaceleração ocorre a uma taxa de cerca de uma parte em cem mil. Assim, no tempo que a luz modificada leva para viajar a distância de um metro, a luz ajustada viaja 0,01 milímetros a menos. Com um pouco de eufemismo, Padgett e seus co-autores observam, “Medir o tempo de chegada dos fótons individuais com precisão femtosegundo  (10^{-15} segundos) é um desafio.” A equipe conseguiu isso através da produção de pares de fótons fortemente correlacionados e com eles se encontram no destino, para que pequenas variações nos seus horários de chegada seria revelado como diferenças de fase.

Crédito: Giovannini et al. Fótons onda plana foram separados daqueles convertidos para frente de ondas cônicas e em seguida se reuniram, assim a velocidade das duas poderiam ser comparadas.
Crédito: Giovannini et al. Fótons onda plana foram separados daqueles convertidos para frente de ondas cônicas e em seguida se reuniram, assim a velocidade das duas poderiam ser comparadas.

Não é a primeira vez que foi mostrado que a velocidade da luz no vácuo pode ser variável. A velocidade da luz pode ser reduzida dentro de um guia de ondas ocas, e discrepâncias no momento da chegada da luz e neutrinos levaram a sugestões de efeitos gravitacionais não reconhecidos, embora em escala muitas vezes menor do que Padgett propõe.

Professor Robert Boyd, da Universidade de Rochester, Nova York, disse Science News: “Eu não estou surpreso existe o efeito. Mas é surpreendente que o efeito é tão grande e robusto. “

“Nosso trabalho destaca que, mesmo em um espaço livre, a invariância da velocidade da luz só se aplica a ondas planas,” os autores concluem. Não está claro se o trabalho tem qualquer aplicação prática. Não há indícios que sugerem que desde que a velocidade da luz pode ser reduzida, ela também pode ser aumentada ou violada para viagens interestelares.

Link para o texto original: http://www.iflscience.com/physics/speed-light-can-vary-vacuum

Link para o artigo original: http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1411/1411.3987.pdf

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