Desde sua base teórica original, a começar com Einstein nos anos 1920, passando pela concepção prática realizada por Charles Townes com os masers, nos anos 1950, o laser sempre foi visto como uma ótima ferramenta para revelar os segredos mais íntimos da luz e da matéria. Claro, no dia a dia, tamanha a gama de aplicações práticas dessa invenção, não pensamos muito em seus aspectos científicos básicos. Mas os físicos jamais perderam isso de vista.
Agora, um novo trabalho feito por pesquisadores brasileiros demonstrou pela primeira vez, com um experimento, que lasers convencionais podem produzir um fenômeno conhecido como quebra de simetria de réplicas e associada à presença de uma transição de fase ocorrendo simultaneamente, algo até então só previsto teoricamente.
A ideia de quebra de simetria de réplicas foi introduzida no final da década de 1970 por Giorgio Parisi para descrever a situação em que sistemas magnéticos com desordem, que tenham sido identicamente preparados, exibem medidas experimentais distintas.
Embora o conceito tenha sido originalmente apresentado para sistemas magnéticos, ele também foi estendido ao contexto fotônico, e a previsão teórica aí era de que duas possíveis fases com quebra de simetria de réplicas poderiam existir.
Uma delas apareceria na forma de uma fase vítrea da luz, similar aos vidros de spin magnéticos. “Esta fase foi detectada experimentalmente em 2015 em lasers aleatórios”, explica Ernesto Raposo, um dos co-autores do trabalho, ao lado de André Moura, Pablo Pincheira, Albert Reyna, Anderson Gomes e Cid Araújo. A pesquisa foi realizada no Departamento de Física da UFPE (Universidade Federal de Pernambuco).
A segunda fase nunca havia sido observada experimentalmente e seria análoga aos sistemas ferromagnéticos com ligações aleatórias – até a realização do trabalho brasileiro, que usou um laser convencional Nd:YAG Q-switched.
O artigo do grupo foi publicado em 20 de outubro no “Physical Review Letters” e abre perspectivas interessantes para a exploração de outras analogias entre sistemas fotônicos e magnéticos.
“Esses nossos resultados abrem a possibilidade para a existência de outras analogias teóricas e experimentais ainda inexploradas entre sistemas complexos em geral e fotônica”, diz Raposo. “Nesses casos, os sistemas fotônicos poderiam servir como plataforma para a observação experimental de fases ou de propriedades previstas teoricamente que, de outro modo, seriam de difícil detecção em outros contextos.”
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