MADRID 5 maio (EUROPA PRESS) -
Na Universidade de Tecnologia de Viena, um truque técnico foi usado para simular uma velocidade da luz de apenas 2 m/s no laboratório para recriar o efeito Terrell-Penrose pela primeira vez.
Quando um objeto se move extremamente rápido, próximo à velocidade da luz, certas suposições básicas que tomamos como certas não são mais válidas. Essa é a principal consequência da teoria da relatividade especial de Albert Einstein. O objeto, então, tem um comprimento diferente do que tem em repouso, e o tempo passa de forma diferente para ele do que no laboratório. Tudo isso tem sido repetidamente confirmado por experimentos.
Entretanto, uma consequência interessante da relatividade ainda não havia sido observada: o chamado efeito Terrell-Penrose. Em 1959, os físicos James Terrell e Roger Penrose (Prêmio Nobel em 2020) concluíram independentemente que os objetos em movimento rápido deveriam parecer girar. Entretanto, esse efeito nunca foi demonstrado.
Agora, uma colaboração entre a Universidade Técnica de Viena (TU Wien) e a Universidade de Viena conseguiu, pela primeira vez, reproduzir esse efeito usando pulsos de laser e câmeras de precisão, a uma velocidade efetiva da luz de 2 metros por segundo.
"Suponhamos que um foguete passe por nós a noventa por cento da velocidade da luz. Para nós, o comprimento não é mais o mesmo de antes da decolagem, mas 2,3 vezes menor", explica o professor Peter Schattschneider, da TU Wien, em um comunicado. Essa é a contração relativística do comprimento, também conhecida como contração de Lorentz.
Entretanto, essa contração não pode ser fotografada. "Se você quisesse tirar uma foto do foguete enquanto ele passa, teria que levar em conta que a luz de diferentes pontos levaria tempos diferentes para chegar à câmera", explica Peter Schattschneider. A luz que vem de diferentes partes do objeto e atinge a lente ou nosso olho simultaneamente não foi emitida simultaneamente, o que produz efeitos ópticos complexos.
Imagine", diz ele, "que o objeto super-rápido seja um cubo. Nesse caso, o lado voltado para o exterior está mais distante do que o lado voltado para nós. Se dois fótons chegarem ao nosso olho ao mesmo tempo, um do canto frontal do cubo e outro do canto posterior, o fóton do canto posterior percorreu uma distância maior. Portanto, ele deve ter sido emitido antes. E, naquele momento, o cubo não estava na mesma posição de quando a luz foi emitida pelo canto frontal.
"Isso nos dá a impressão de que o cubo girou", diz Peter Schattschneider. Isso se deve à combinação da contração relativística do comprimento e aos diferentes tempos de viagem da luz de diferentes pontos. Juntos, esses fatores levam a uma rotação aparente, conforme previsto por Terrell e Penrose.
É claro que isso é irrelevante na vida cotidiana, mesmo quando se fotografa um carro extremamente veloz. Mesmo o carro de Fórmula 1 mais veloz se moverá apenas uma pequena fração da distância na diferença de tempo entre a luz emitida pelo lado oposto e o lado que está olhando para nós. Mas com um foguete viajando próximo à velocidade da luz, esse efeito seria claramente visível.
O TRUQUE DA VELOCIDADE EFETIVA DA LUZ
Tecnicamente, atualmente é impossível acelerar foguetes a uma velocidade em que esse efeito possa ser visto em uma fotografia. No entanto, o grupo liderado por Peter Schattschneider do USTEM da TU Wien encontrou outra solução inspirada na arte: eles usaram pulsos de laser extremamente curtos e uma câmera de alta velocidade para recriar o efeito em laboratório.
"Movemos um cubo e uma esfera pelo laboratório e usamos a câmera de alta velocidade para registrar os flashes de laser refletidos de diferentes pontos desses objetos em momentos diferentes", explicam Victoria Helm e Dominik Hornof, os dois estudantes que realizaram a experiência. Se você cronometrar corretamente, poderá criar uma situação que produza os mesmos resultados como se a velocidade da luz não fosse maior do que 2 metros por segundo.
É fácil combinar imagens de diferentes partes de uma paisagem em uma única imagem grande. O que foi feito aqui pela primeira vez foi incluir o fator tempo: o objeto é fotografado em vários momentos diferentes. Em seguida, as áreas iluminadas pelo flash do laser no momento em que a luz teria sido emitida daquele ponto se a velocidade da luz fosse de apenas 2 m/s são combinadas em uma única imagem estática. Isso torna visível o efeito Terrell-Penrose.
"Combinamos as imagens estáticas em clipes de vídeo curtos dos objetos ultrarrápidos. O resultado foi exatamente o esperado", diz Peter Schattschneider. "Um cubo parece torcido, uma esfera ainda é uma esfera, mas o Polo Norte está em um lugar diferente.
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