Entenda como os pesquisadores desenvolveram as pesquisas
Pesquisadores desenvolvem metodologia que permite resfriar espelhos usando-se luz
A luz se comporta como uma onda e como uma partícula. Como onda, ela apresenta características que a definem, como comprimento de onda e frequência, que determinam a "cor" do raio de luz. Além disso, ela apresenta as mesmas propriedades que outras ondas, como interferência. A luz também pode ser descrita como partículas, os fótons. Essas partículas têm uma energia caracterizada pela frequência associada à onda da luz. Quanto maior a frequência da onda, maior a energia associada ao fóton. Essas duas características foram exploradas por pesquisadores da Universidade Estadual de Moscou e da Universidade Leibniz (Rússia e Alemanha, respectivamente), de modo a criar um mecanismo para resfriar um espelho usando-se luz.
Do ponto de vista molecular, a temperatura é um conceito associado a vibrações e movimentação molecular. Quanto maior a velocidade com a qual os átomos e as moléculas se movem, maior a temperatura associada. Isso ocorre nas moléculas que compõem espelhos. Quanto maior a temperatura de um espelho, maior a velocidade com a qual elas se movem. Sendo assim, quando um espelho está "quente", ele tende a vibrar.
O método permite atingir temperaturas próximas do zero absoluto
Se o espelho for colocado em uma cavidade óptica, uma estrutura fechada que reflete raios de luz, ele pode ser resfriado incidindo luz com frequência específica na cavidade. Para essas frequências, chamadas de frequências de ressonância, os fótons que entram na cavidade podem ser absorvidos pelo espelho e ser reemitidos com uma frequência maior. Como frequência maior significa mais energia, isso significa que o fóton retira energia do sistema espelho-cavidade. Um espelho com menos energia se move menos e, portanto, tem uma temperatura menor. Essa forma de resfriar espelhos échamada de dispersiva.
Outra forma de usar luz para resfriar espelhos explora a interferência da luz. Considere que os raios de luz que entram em uma cavidade não estejam indo para uma direção específica. O raio que vai direto para o espelho percorre uma distância. Já o raio que bate na parede da cavidade e então érefletido em direção ao espelho percorre uma distância diferente. Isso significa que, quando cada um desses raios atinge o espelho, eles podem estar em fases diferentes da onda. Isso faz com que ocorra uma interferência entre os raios, a qual pode ser construtiva ou destrutiva. Pesquisadores da Rússia e da Alemanha viram que é possível escolher a frequência da onda de luz incidente de modo a garantir interferências destrutivas, e isso permite, por meio de um mecanismo descrito pela mecânica quântica, remover energia do espelho. Essa forma de remover energia é chamadadissipativa.
Os pesquisadores combinaram essas duas formas de remoção de energia do espelho para criar um dispositivo que é extremamente eficiente para resfriar espelhos. As temperaturas atingidas pelos espelhos chegam a 0,1K, o que corresponde a -273 ºC, uma temperatura próxima do zero absoluto. O trabalho completo encontra-se na edição de fevereiro de 2015 da revista Physical Review Letters.
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