Antônio Murilo Macedo
10/06/2016

Luz de uma lâmpada superposta à luz do sol. [1]
Luz de uma lâmpada superposta à luz do sol. [1]
Segundo a mecânica quântica a luz é formada por partículas denominadas fótons cuja energia é inversamente proporcional ao comprimento de onda da luz, portanto fótons de luz azul têm mais energia que fótons de luz vermelha. Fótons também podem ser caracterizados por seu momento angular, que fornece uma medida do estado de rotação da luz. Quando fótons podem se mover livremente no espaço o seu momento angular é sempre um múltiplo inteiro da constante de Planck. Partículas quânticas com esta propriedade são denominadas bósons. Além dos bósons existem também os férmions, que são partículas cujo momento angular, quando se movem no espaço, é sempre um múltiplo inteiro da metade da constante de Planck.

Pesquisadores da Irlanda [2] descobriram que confinando fótons em um plano, os seus momentos angulares assumem valores mínimos similares ao de férmions no espaço, ou seja metade da constante de Planck. Este resultado é extraordinário pois esta propriedade dos férmions está diretamente conectada à impossibilidade de dois férmions ocuparem o mesmo estado quântico, que é o princípio de exclusão de Pauli. Esta conexão, que foi provada na mecânica quântica de partículas no espaço, é obviamente falsa no plano visto que fótons confinados continuam sendo bósons e portanto não obedecem ao princípio de exclusão de Pauli.

Uma propriedade curiosa de partículas cujo momento angular é um múltiplo da metade da constante de Planck é que elas só voltam à sua configuração original após rodar duas vezes em torno de si mesmas, ou seja 720 graus. Será portanto interessante ver que novos efeitos óticos poderão ser obtidos com esta luz plana. Podemos também prever importantes aplicações em informação quântica onde a manipulação do momento angular de fótons tem sido a base para grandes avanços, como a produção de correlações puramente quânticas, supercompactação de códigos e identificação eficiente de objetos.

[1] Crédito da imagem: Pixabay / Creative Commons CC0. URL: https://pixabay.com/en/lamp-light-sun-sunlight-city-sky-2490/.

[2] KE Ballantine et al. There are many ways to spin a photon: Half-quantization of a total optical angular momentum. Science Advances 2, e1501748 (2016).

Como citar este artigo: Antônio Murilo Macedo. Luz planar é exótica. Saense. URL: http://www.saense.com.br/2016/06/luz-planar-e-exotica/. Publicado em 10 de junho (2016).

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