Pares de Cooper Fotônicos

O entendimento microscópico do estado supercondutor (fenômeno descoberto em 1911) teve início em 1956, com o trabalho de Leon Cooper demonstrando  a formação e pares ligados de elétrons em um metal no estado fundamental. A minúscula interação entre elétrons mediada por vibrações (fônons) virtuais neutraliza e ultrapassa a repulsão coulombiana, formando os chamados pares de Cooper.  Uma teoria para supercondutividade foi formulada no ano seguinte por Bardeen, o próprio Cooper e Schrieffer, conhecida como teoria BCS. Como a luz também interage com vibrações da matéria (como no efeito Raman), é plausível imaginar que pares de fótons possam interagir trocando uma vibração virtual do meio, formandos pares de fótons. De fato, um grupo de cientistas brasileiros, numa colaboração entre o IF da UFRJ e da UFMG, demonstrou que a demonstração BCS da formação de pares de Cooper é idêntica para pares de férmions (elétrons) ou  bósons (fótons). No trabalho, foi possível detectar pares de fótons de um laser de frequência ω0 que passam por um meio transparente (água, por exemplo), emergindo simultaneamente e com frequências desviadas para o vermelho (ω0 – δ) e para o azul (ω0 + δ). Quando δ não é um número inteiro de qualquer modo vibracional das moléculas do meio, o que se configura é que houve  troca de uma vibração virtual. Os professores André Saraiva, Reinaldo de Souza e Melo (da UFF, na época pos-doc na UFRJ), Marcelo Santos e Belita Koiller, junto ao grupo de pesquisa de Minas liderado por Carlos Monken e Ado Jório, mostrou ainda que a correlação experimental (com água) pode ser entendida teoricamente através de um cálculo específico para o espectro vibracional da água, sem parâmetros ajustáveis, o que suporta o modelo adotado. A teoria de supercondutividade não é uma consequência direta do emparelhamento de Cooper. O trabalho evidencia apenas este emparelhamento, e não implica, embora não esteja excluida, a possibilidade de um estado supercondutor da luz.

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