CNRS comprova teoria sobre variação da velocidade da luz

A luz não se propaga com a mesma velocidade em todas as direções, sob o efeito de um campo eletromagnético.

taniager

12 Maio 2011 | 16h41

Cavidade óptica utilizada na experiência. Crédito: Cécile Robilliard / CNRS.

Cavidade óptica utilizada na experiência. Crédito: Cécile Robilliard / CNRS.

A luz não se propaga com a mesma velocidade em todas as direções, sob o efeito de um campo eletromagnético. Este efeito contra intuitivo, mas previsto pela teoria, foi verificado experimentalmente pela primeira em um gás por uma equipe do laboratório “Collisions agrégats réactivité” (CNRS / Universidade Paul Sabatier). Os pesquisadores mediram com extrema precisão – da ordem de um bilionésimo de metros por segundo – o gap entre as velocidades de propagação da luz em uma direção e na direção inversa. Os resultados abrem o caminho para pesquisas mais aprofundadas visando melhorar o modelo que descreve as interações entre partículas elementares. O artigo do estudo, publicado na revista Physical Review Letters recentemente, permite divisar as aplicações inéditas em óptica.

No vácuo absoluto, a luz se propaga a uma velocidade constante igual a 299.792.458 m/s. O fato de se mover a uma mesma velocidade em todas as direções pode parecer natural, mas existem casos em que essa propriedade não é observada, principalmente quando um campo elétrico e um campo magnético são aplicados. Esses casos são previstos pela teoria desde o final dos anos 70 e deveriam ser observados no vácuo. Mas estas variações muito pequenas são difíceis de serem verificadas experimentalmente.

Hoje, os avanços na tecnologia permitem detectar estes efeitos em um gás – no caso, o azoto. Para observar, os pesquisadores desenvolveram uma cavidade óptica que é um dispositivo onde certos raios luminosos ficam confinados graças aos espelhos sobre os quais são refletidos. Nesta cavidade, os feixes de luz cruzam um dispositivo com ímãs e eletrodos que permitem gerar campos elétrico e magnético intensos – 20 mil vezes maiores que o da Terra.

Ao utilizar esta tecnologia, os pesquisadores conseguiram mostrar experimentalmente pela primeira vez que a luz não se propaga na mesma velocidade quando se dirige em uma direção ou em direção contrária dentro de um gás onde um campo eletromagnético foi aplicado.  A diferença de velocidade máxima medida foi cerca de um bilionésimo de metro por segundo. Este gap ínfimo, predito pela teoria, foi causado pelos campos elétrico e magnético.

Os resultados do experimento abrem novas perspectivas, como possibilitar a medição da anisotropia da propagação luminosa, observar a invariância de Lorentz e testar certas proposições teóricas para melhorar o modelo que descreve o conjunto de interações entre partículas elementares. Também, certa anisotropia direcional regida por um campo eletromagnético poderia permitir aplicações inéditas em óptica.