sexta-feira, 14 de junho de 2019

LUZ como partícula e onda

PELA 1a. VÊZ FOI FEITA IMAGEM DA LUZ COMO PARTÍCULA E ONDA AO MESMO TEMPO
Quem já ouviu nas aulas de física do ensino médio, aprendeu que a luz se comporta tanto como uma partícula quanto como uma onda. Por exemplo, quando a luz ultravioleta atinge uma superfície de metal, provoca uma emissão de elétrons. Albert Einstein explicou esse efeito “fotoelétrico” propondo que a luz – pensada para ser apenas uma onda – é também um fluxo de partículas.Cientistas da Escola Politécnica Federal de Lausana, na Suíça, liderados por Fabrizio Carbone, conseguiram capturar a primeira imagem na história da luz nesse seu comportamento duplo. O trabalho inovador foi publicado na revista Nature Communications.A equipe de pesquisa usou elétrons para criar uma imagem da luz. O experimento foi configurado assim: um pulso de luz laser foi disparado em um pequeno nanofio metálico. O laser adicionou energia para as partículas carregadas no nanofio, fazendo-lhes vibrar. No experimento, esta onda estacionária se tornou a fonte de luz, irradiando em torno do nanofio. 
CRIARAM A LUZ SÓLIDA:
Nesse ponto, um truque foi usado: os cientistas dispararam um fluxo de elétrons perto do nanofio, utilizando-o para fazer a imagem da onda estacionária de luz. Como os elétrons interagem com a luz confinada no nanofio, acelerando ou desacelerando, a equipe pode visualizar a onda estacionária com um microscópio de imagem ultrarrápida, a qual atua como uma impressão digital da natureza de onda da luz. Embora este fenômeno mostre a natureza ondulatória da luz, também simultaneamente demonstra seu aspecto de partícula. À medida que os elétrons passam perto da onda estacionária de luz, eles “acertam” partículas da luz, os fótons. Como dito acima, isso afeta a sua velocidade, acelerando-os ou desacelerando-os. Esta mudança de velocidade aparece como uma troca de energia entre elétrons e fótons. A própria ocorrência destes "pacotes de energia" mostra a luz sobre o nanofio se comportando como uma partícula.
O COMPORTAMENTO DÚBIO DA LUZ:

O princípio da dualidade onda partícula da velha física quântica afirma que matéria e luz exibem os comportamentos de ondas e partículas, dependendo das circunstâncias do experimento. É um tema complexo, mas entre os mais intrigante na física. Veremos agora um pouco da história da luz e a corda de guerra entre a sua natureza dual. Em 1600, Christiaan Huygens e Isaac Newton propuseram teorias para o comportamento da luz concorrente. Huygens propôs uma teoria ondulatória da luz,enquanto Newton uma teoria "corpuscular" (partículas) da luz. A teoria de Huygens teve alguns problemas na observação de harmonização. O prestígio de Newton ajudou dar apoio à sua teoria, por isso há mais de um século a sua teoria era dominante. Surgiram complicações para a teoria corpuscular da luz. A Difração havia sido observado, por um lado, que tinha dificuldade em explicar adequadamente ( experiência de fenda dupla de Thomas Young) resultou em comportamento ondulatório óbvio e parecia apoiar firmemente a teoria ondulatória da luz sobre a teoria de partículas de Newton. Em 1905, Albert Einstein publicou seu artigo explicando o efeito fotoelétrico, que propôs que a luz viaja em pacotes discretos de energia os quantaA energia contida dentro de um fóton estava relacionada com a frequência da luz. Esta teoria veio a ser conhecida como a teoria do fóton de luz (embora a palavra fóton não foi inventado até anos mais tarde). Com esse trabalho, mais tarde, em 1921, Einstein ganharia o seu Nobel da Paz.
ONDA DUALIDADE PARTÍCULA NA MATÉRIA:

A questão de saber se tal dualidade também mostrou-se em assunto foi abordado pela ousada hipótese de Broglie, que se estendeu a obra de Einstein para relacionar o comprimento de onda observado na matéria para o seu dinamismo. Os experimentos confirmaram a hipótese em 1927, resultando em um Prêmio Nobel de 1929 para Broglie. Assim como a luz, parecia que o assunto exibiu ambas as propriedades das ondas e partículas, sob as circunstâncias corretas. Obviamente, objetos maciços apresentam comprimentos de onda muito pequenos, tão pequenos no fato de que é bastante inútil pensar neles de uma forma de onda. Mas para pequenos objetos, o comprimento de onda pode ser observável e significativo, como o atesta o experimento da fenda dupla com elétrons.