Cientistas confirmam a incrível existência de reflexos temporais

Se você olhasse em um “espelho do tempo”, em vez de ver seu rosto, você veria a parte de trás da sua cabeça.

Cientistas confirmam a incrível existência de reflexos temporais
Crédito: MysteryPlanet

Por mais de 60 anos, os físicos teorizaram sobre um fenômeno conhecido como “reflexão do tempo”, um conceito que desafia nossa compreensão do tempo e do espaço. Agora, uma equipe de pesquisadores do Centro de Pesquisa em Ciências Avançadas do Centro de Pós-Graduação da CUNY, em Nova York, conseguiu observá-lo em laboratório, abrindo portas para novas possibilidades na manipulação de ondas eletromagnéticas.

O que são reflexos temporais?

Estamos familiarizados com reflexões espaciais: quando a luz ou o som atinge uma superfície, como um espelho ou uma parede, ele muda de direção, gerando uma imagem refletida ou eco. Entretanto, a reflexão temporal é um fenômeno completamente diferente. Ela ocorre quando o meio no qual uma onda eletromagnética viaja muda abrupta e uniformemente, fazendo com que parte da onda se inverta no tempo e sua frequência se transforme em outra.

Até agora, os cientistas acreditavam que alcançar a reflexão temporal exigia uma enorme quantidade de energia, o que tornava sua observação inviável. No entanto, a equipe do CUNY ASRC conseguiu isso enviando sinais de banda larga através de uma tira de metal de cerca de 6 metros de comprimento, impressa em uma placa e equipada com uma densa matriz de interruptores eletrônicos conectados a capacitores de buffer. Ao ativar todos os interruptores simultaneamente, eles dobraram a impedância da linha de transmissão, fazendo com que os sinais gerassem uma cópia invertida no tempo e transformassem sua frequência.

Uma reflexão que desafia a intuição

Esse fenômeno se comporta de maneira radicalmente diferente dos reflexos convencionais. Se você olhasse em um “espelho do tempo”, em vez de ver seu rosto, você veria a parte de trás da sua cabeça ou suas costas. No caso do som, seria semelhante a ouvir uma gravação ao contrário: rápido e com tom agudo. Além disso, a frequência da onda muda drasticamente; Se fosse perceptível aos nossos olhos, poderia causar uma transformação repentina nas cores, como passar do vermelho para o verde, do laranja para o azul ou do amarelo para o violeta.

Reflexões espaciais convencionais: Uma pessoa vê seu rosto quando se olha em um espelho ou, quando fala, o eco retorna na mesma ordem. (b) Reflexões temporais: A pessoa vê suas costas quando se olha no espelho e se percebe em cores diferentes. Ouça os ecos na ordem inversa, semelhante a uma fita rebobinada. (c) Ilustração da plataforma experimental usada para obter reflexões temporais: Um sinal de controle (em verde) é usado para ativar uniformemente um conjunto de interruptores distribuídos ao longo de uma linha de transmissão metálica. Ao fechar ou abrir os interruptores, a impedância eletromagnética desse metamaterial projetado é abruptamente reduzida/aumentada, fazendo com que um sinal de banda larga de propagação direta (em azul) seja parcialmente refletido de volta no tempo (em vermelho), com todas as suas frequências convertidas. Crédito: Andrea Alù et al.

Andrea Alù, distinto professor de física no The City University of New York Graduate Center e diretor fundador da CUNY ASRC Photonics Initiative, destacou a importância da descoberta: “Foi realmente emocionante ver isso em ação, considerando há quanto tempo isso foi teorizado e quão diferente é o comportamento das ondas refletidas no tempo em comparação com aquelas refletidas no espaço.”

Além disso, os pesquisadores demonstraram que a duração dos sinais refletidos foi esticada ao longo do tempo devido à conversão de frequência em um espectro de banda larga, o que expande as possibilidades de aplicação dessa tecnologia em vários campos.

Aplicações futuras

O interesse científico neste fenômeno não é meramente teórico. Alcançar um controle mais preciso sobre as ondas eletromagnéticas poderia revolucionar as telecomunicações, melhorando a eficiência das comunicações sem fio. Também poderia contribuir para o desenvolvimento de computadores baseados em ondas, que consomem menos energia e operam em velocidades sem precedentes.

“O principal obstáculo que impedia a observação de reflexões temporais em estudos anteriores era a crença de que uma grande quantidade de energia era necessária para criar uma interface temporal”, explicou Gengyu Xu, coautor do estudo e pós-doutorado na CUNY ASRC. “É muito difícil alterar as propriedades de um meio com rapidez suficiente, de maneira uniforme e com contraste suficiente para refletir sinais eletromagnéticos ao longo do tempo porque eles oscilam muito rapidamente. Nossa ideia era evitar modificar as propriedades do material base e, em vez disso, criar um metamaterial no qual os elementos pudessem ser rapidamente adicionados ou removidos por meio de trocas rápidas.

Shixiong Yin, outro coautor do estudo e aluno de pós-graduação na CUNY ASRC e no City College de Nova York, acrescentou: “As propriedades eletromagnéticas exóticas dos metamateriais foram projetadas até agora pela combinação inteligente de interfaces espaciais. Nosso experimento mostra que é possível incorporar interfaces temporais nessa equação, expandindo as possibilidades de manipulação de ondas.”

Essa descoberta não apenas valida uma teoria há muito especulada, mas também nos aproxima de uma compreensão mais profunda do tempo e sua relação com a física das ondas. Além disso, a introdução desta plataforma de metamateriais poderia levar aos chamados “cristais de tempo eletromagnéticos”, que poderiam abrir novos caminhos para a tecnologia fotônica e novas maneiras de melhorar a interação onda-matéria.

A pesquisa foi parcialmente financiada pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea dos EUA e pela Fundação Simons. O estudo resultante foi publicado na Nature Physics

fonte: https://mysteryplanet.com.ar/site/cientificos-confirman-la-increible