Rota de colisão: ondas eletromagnéticas interagem em experimento inovador

Por Advanced Science Research Center, GC/CUNY16 de agosto de 2023

Pesquisadores da CUNY ASRC descobriram um método para manipular fótons para que possam colidir e interagir usando metamateriais personalizados. Este avanço poderá levar a avanços significativos nas telecomunicações, na computação óptica e nas aplicações de energia. (Desenho esquemático de uma colisão de fótons em uma interface de tempo.) Crédito: Anna Umana, Centro de Pesquisa Científica Avançada do CUNY Graduate Center

Pesquisadores mostram que é possível fazer com que fótons que se cruzam interajam, abrindo caminho para avanços tecnológicos.

A research team at the Advanced Science Research Center at the CUNY Graduate Center (CUNY ASRC) has demonstrated that it is possible to manipulate photons so that they can collide, interacting in new ways as they cross paths. Detailed in the journal Nature PhysicsAs the name implies, Nature Physics is a peer-reviewed, scientific journal covering physics and is published by Nature Research. It was first published in October 2005 and its monthly coverage includes articles, letters, reviews, research highlights, news and views, commentaries, book reviews, and correspondence." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Nature Physics em 14 de agosto, a descoberta permitirá aos cientistas que desenvolvem tecnologias enraizadas na propagação de ondas eletromagnéticas fazer avanços significativos em telecomunicações, computação óptica e aplicações de energia.

A descoberta ocorreu no laboratório de Andrea Alù, Distinto Professor e Professor Einstein de Física no Centro de Pós-Graduação da Universidade da Cidade de Nova York e diretor fundador da CUNY ASRC Photonics Initiative. Ele se baseou em outro experimento recente que demonstrou reflexões no tempo para ondas eletromagnéticas.

“Our work is building on a series of experiments that show how we can create metamaterialsMetamaterials are engineered materials that have properties not usually found in nature." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> metamateriais com propriedades únicas que emergem de variações abruptas no tempo de suas propriedades eletromagnéticas. Estas variações permitem-nos manipular a propagação das ondas de formas nunca vistas na natureza”, explicou Alù. “Este trabalho mais recente mostra que podemos usar mudanças temporais abruptas em metamateriais personalizados – conhecidos como interfaces de tempo – para fazer as ondas colidirem como se fossem objetos massivos. Também conseguimos controlar se as ondas trocaram, ganharam ou perderam energia durante essas colisões.”

Normalmente, quando duas ondas eletromagnéticas se cruzam, elas se movem uma através da outra sem interagir. Isto é muito diferente do que acontece quando dois objetos massivos, como duas bolas, colidem um com o outro. Neste último caso, as partículas colidem e as suas características mecânicas determinam se a energia é conservada, perdida ou aumentada na colisão. Por exemplo, quando duas bolas de bilhar colidem, a energia total do sistema é conservada, enquanto quando duas bolas de borracha colidem, normalmente perdem energia na colisão.

Although photons would be expected to go through each other without any interaction, by triggering a time interface the scientists were able to demonstrate strong photonA photon is a particle of light. It is the basic unit of light and other electromagnetic radiation, and is responsible for the electromagnetic force, one of the four fundamental forces of nature. Photons have no mass, but they do have energy and momentum. They travel at the speed of light in a vacuum, and can have different wavelengths, which correspond to different colors of light. Photons can also have different energies, which correspond to different frequencies of light." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"photon-photon interactions and control the nature of the collision./p>