Uma equipe do Nanophotonics Technology Center da UPV descobriu uma nova simetria fundamental nas leis do eletromagnetismo, acústica e elasticidade: uma supersimetria temporal Crédito: UPV
Pesquisadores da Universidade Politécnica de Valência (UPV), pertencentes ao Centro de Tecnologia de Nanofotônica, deram um novo passo no projeto de materiais invisíveis omnidirecionais. Em seus laboratórios, eles descobriram uma nova simetria fundamental nas leis do eletromagnetismo, acústica e elasticidade: uma supersimetria temporal. Esta descoberta foi publicada na Nature Communications.
Segundo Carlos García Meca e Andrés Macho Ortiz, pesquisadores do NTC-UPV, essa nova simetria permite a conservação do momento linear entre sistemas físicos dramaticamente diferentes. Isso abre caminho para o design de dispositivos ópticos, acústicos e elásticos pioneiros, incluindo materiais omnidirecionais invisíveis e independentes de polarização, shifters de frequência ultracompactos, isoladores e transformadores de pulso.
“Esses dispositivos nos permitem modificar invulgarmente diferentes propriedades dos sinais de luz dentro dos circuitos fotônicos para processar a disseminação de informações. Isso é vital nos sistemas de comunicação. Além disso, podemos adaptar a funcionalidade desses dispositivos aos requisitos a qualquer momento, pois eles são configurável dinamicamente”, explicou Carlos García Meca.
Para projetar esses novos dispositivos, a chave está na alteração do índice de refração, que neste caso não é gerado no espaço, mas no tempo. “A técnica de supersimetria nos diz como variar o índice de refração de um objeto para que a luz seja completamente transmitida, evitando reflexos indesejados”, disse Andrés Macho Ortiz.
A propriedade da não reflexão é particularmente útil para projetar novos circuitos fotônicos. “Sua implementação nos permite aumentar a velocidade das comunicações internas e as torna mais compactas e configuráveis sem que o sinal que transporta os bits de informação seja refletido de volta”, explicou Carlos e Andrés.
Em geral, a reflexão de materiais cujas propriedades variam no tempo não depende da direção da propagação da luz. Portanto, “a ausência de reflexão nos materiais propostos está ligada a uma total transparência, o que resulta no conceito de invisibilidade omnidirecional: seja qual for a direção da luz que atinge esses materiais, sua presença é indetectável”, concluíram os autores.
Simetrias
A descoberta de simetrias na natureza é uma pedra angular da física que nos permite encontrar as leis de conservação que governam o universo. Por exemplo, carga elétrica, conservação de energia e massa (provenientes de simetrias nas leis físicas que regem o eletromagnetismo, termodinâmica e química) permitiram aos seres humanos a capacidade de desenvolver essa tecnologia (circuitos, centrais nucleares, drogas …).
Excepcionalmente, a supersimetria foi originalmente concebida na física quântica como uma simetria hipotética entre partículas que poderia explicar todas as interações na natureza: forças nucleares, gravidade e eletromagnetismo.
Publicado em 09/05/2020 17h46
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