Físicos descobrem como fazer lasers mais potentes a partir do som

Uma equipe de físicos avançou na criação de lasers mais potentes utilizando som em vez de luz, o que pode trazer diversas aplicações práticas no futuro.

Apesar das diferenças entre som e luz, especialistas estão trabalhando no desenvolvimento de lasers sonoros através da manipulação de fônons.

Andrew N. Cleland, Professor de Inovação e Empreendimento em Engenharia Molecular na Universidade de Chicago, explicou esse conceito em um artigo para o The Conversation.

Assim como os fótons, que formam os feixes de luz, os fônons são partículas quânticas indivisíveis que compõem um feixe de som.

Essas partículas surgem do movimento sincronizado de trilhões de átomos, similar ao efeito de “onda de estádio” causado pelo movimento de milhares de pessoas em um evento esportivo.

Quando escutamos uma música, o que ouvimos é um fluxo dessas pequenas partículas quânticas.

Cleland também ressalta que os fônons seguem “as mesmas leis da mecânica quântica que os fótons”.

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Lasers mais potentes de som

Para testar essa teoria na prática, o especialista Andrew N. Cleland e sua equipe utilizaram uma pequena esfera de óxido de silício (SiO₂), que foi suspensa no ar por meio de feixes de luz.

Essa técnica fez com que a esfera vibrasse, gerando um som interno semelhante a um bipe muito agudo, além de produzir frequências sonoras fora da faixa da audição humana.

Em seguida, os pesquisadores manipularam a microesfera vibrante com um campo elétrico alternado, induzindo ressonância e amplificando as ondas sonoras em até mil vezes.

O experimento foi realizado no vácuo, o que permitiu uma medição mais precisa das ondas sonoras confinadas dentro da esfera.

Essa pesquisa representa um avanço significativo rumo à criação de lasers sônicos, que poderiam ter várias aplicações, como exploração e mapeamento dos oceanos ou melhorias nas técnicas de imagens médicas.

Além disso, o uso de lasers mais potentes sonoros, ou lasers de fônons, pode abrir portas para inovações em áreas como sensores de fônons de banda larga, pentes de frequência de fônons e diagnóstico biomédico ultrassônico.

Por isso, os pesquisadores concluíram que esse trabalho é um passo fundamental para controlar e utilizar lasers de fônons não lineares em diversas aplicações. O estudo foi publicado na revista eLight.

O que são lasers?

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Lasers  é a sigla para Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, ou Amplificação da Luz por Emissão Estimulada de Radiação. Trata-se de dispositivos que produzem feixes de luz extremamente intensos, coerentes e colimados.

Diferentemente da luz comum, que se espalha em várias direções e contém muitas frequências, a luz de um laser possui um alto direcionamento, de uma única cor (monocromática) e composta por ondas que vibram em sincronia (coerência).

Os lasers funcionam baseados no princípio da emissão estimulada, um conceito desenvolvido por Albert Einstein. Em um laser, átomos ou moléculas de um material são excitados por uma fonte de energia externa, como eletricidade ou outro feixe de luz.

Quando esses átomos ou moléculas retornam ao seu estado de energia mais baixo, liberam fótons (partículas de luz).

Se esses fótons encontrarem outros átomos excitados, podem induzir a liberação de mais fótons, resultando em uma cascata de emissão de luz amplificada.

A luz laser tem propriedades únicas, sendo uma única frequência de cor, o que a diferencia da luz comum. Além disso, sua sincronia permite que viaje na mesma direção, sem dispesar.

O feixe de luz se espalha muito pouco, o que ajuda a manter o foco. Por isso, é uma ferramenta que tem várias aplicações, desde uso médico, nas cirurgias, industrial, como nos cortes a laser, até na comunicação com os sinais ópticos e no dia a dia, como nos leitores de código de barras.

Assim, com o surgimento de lasers mais potentes, poderemos aprimorar ainda mais o uso dessa ferramenta.

Fonte: Olhar Digital

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