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 quanta. A
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.
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