A imperfeição de um simulador 3D de fenômenos ópticos não lineares em materiais, que no programa criava uma sombra a partir de uma imagem digital de um feixe de laser, fez os cientistas pensarem em um experimento que permitiria que um feixe de laser real projetasse uma sombra. Em condições normais, isso nunca acontece – objetos e fenômenos luminosos não criam sombras. Mas um experimento único fez o impossível e, pela primeira vez, um raio laser adquiriu sua própria sombra.
Sombra na parede de um rubi de um laser verde. Fonte da imagem: Raphael A. Abrahão
Um artigo científico sobre a descoberta foi aceito para publicação na revista Optica, com revisão por pares. O experimento foi realizado por cientistas do Laboratório Nacional Brookhaven dos EUA (BNL). O experimento passou a fazer parte de um projeto mais amplo para estudar as propriedades ópticas não lineares dos materiais.
«Um feixe de laser projetando uma sombra era anteriormente considerado impossível porque a luz normalmente passa por outra fonte de luz sem interagir, disse o líder da equipe de pesquisa Raphael A. Abrahao. “Nossa demonstração de um efeito óptico altamente contra-intuitivo nos encoraja a reconsiderar nossa compreensão da sombra.”
Sombra de laser na tela
Para configurar o experimento, os cientistas direcionaram um feixe de laser verde em um lado de um cubo de rubi (um material popular para experimentos com laser). Uma intensa luz laser azul foi direcionada para o outro lado do cubo perpendicular ao feixe verde. Depois disso, uma sombra do laser verde apareceu no lado oposto do cubo de rubi iluminado pelo laser azul. Era uma sombra real: deslizava pela tela acompanhando o movimento do raio verde, repetindo todas as curvas da tela.
Esquema da configuração experimental
Conforme explicaram os cientistas, o laser verde alterou as propriedades locais do rubi, aumentando a absorção do laser azul nessas áreas (ele excitou elétrons nos átomos de rubi que estavam “atrapalhando” o laser azul com um comprimento mais curto comprimento de onda).
«Nossa compreensão das sombras evoluiu de mãos dadas com a nossa compreensão da luz e da óptica”, explica Abrajao. “Esta nova descoberta pode ser útil em diversas aplicações, como comutação óptica, dispositivos nos quais a luz controla a presença de outra fonte de luz ou tecnologias que exigem controle preciso da transmissão de luz associada a lasers de alta potência.”