sábado, 16 de novembro de 2013

O UNIVERSO DOS TÁQUIONS - Parte 11




4 - Finalmente, em quarto lugar, deixando de lado outros ramos do conhecimento, alguns grupos de engenheiros, entre eles, os chefiados respectivamente por Jian-yu Lu, Amr Shaarawi e Peeter Saari descobriram, em uma série de belos trabalhos, que as equações que descrevem o comportamento das ondas, tanto mecânicas (som, por exemplo) quanto eletromagnéticas (luz), admitem novas soluções, tanto subluminais quanto superluminais, além daquelas já conhecidas. 


 



Esses trabalhos indicam a possibilidade de existência de ondas localizadas superluminais – ou supersônicas –, que segundo a relatividade estendida, teriam a forma de ‘X’, como foi previsto em 1980. No esquema acima, está uma previsão teórica de ondas superluminais localizadas em forma de ‘X’ para o caso eletromagnético.

A figura abaixo demonstra esquema óptico do experimento que mostrou a produção no vácuo, com luz visível, das ondas descritas teoricamente na figura anterior. Observam-se à direita, representadas pelas linhas que formam ‘X’, as ondas superluminais (ondas ‘X’), que perseguem e alcançam as ondas planas, representadas pelas linhas verticais – as quais viajam regularmente com velocidade c. Um experimento análogo foi feito com microondas em Florença (Itália).





O trabalho OrtogonalX-waves” de Janne Salo, Ari T Friberg e Martti M Saloma, demonstra que o pulso superluminal resulta da superposição das frentes de onda cônicas, limitando a velocidade do sinal à velocidade da luz no vácuo.

Uma condição para a ortogonalidade de forma a originar pulsos não difratáveis e para apresentar um conjunto ortogonal de ondas X que possuem espectro temporal na forma polinomial em ω, dada por eαω é dado pelo “Pulso de Bessel em X” e pelas “Transformações de ondas em X”, apresentados na forma das “ondas ortogonais em X”.

Entre a família infinita de soluções superluminais exatas das equações de Maxwell, estão as ondas conhecidas como ondas-X.

 As ondas-X escalares foram medidas experimentalmente por Lu e Greenleaf em 1992, subsequentemente, Lu demonstrou que o pico de uma aproximação da abertura finita para uma onda acústica X pode viajar a uma velocidade maior do que o parâmetro da velocidade de som constante da equação de onda homogênea.

Rodrigues e Lu, também realizaram várias simulações para a propagação de ondas-X, demonstrando que os seus picos pode mover-se com velocidade superluminal; efeito posteriormente verificado por Saari e Reivelt .

Estes resultados não violam a relatividade especial , porque todas as ondas-X superluminais produzidas têm frentes de onda que viajam com o parâmetro velocidade c (velocidade da luz), presente na equação de onda correspondente.

 O movimento superluminal do pico é, portanto, um fenômeno transitório semelhante ao fenômeno reformulação que ocorre, em condições muito especiais, para ondas em meios dispersivos com absorção ou ganho e que é, neste caso, responsável por velocidades de grupo superluminais (ou mesmo negativo).

Nos últimos anos, dois tipos de movimento ondulatório superluminais foram previstos teoricamente e verificados experimentalmente: 

1 -  velocidades de grupo superluminais, observadas na propagação de ondas eletromagnéticas em meios dispersivos, de tunelamento de elétrons e de microondas e na propagação de microondas no ar;

2 - movimento superluminal de aproximações de abertura finitas para soluções superluminais das equações de Maxwell no vácuo.

O tema está explicado no trabalho “What is superluminal wave motion” conforme segue:

A origem das velocidades de grupo superluminais nestes dois casos é um fenômeno chamado de pulso reformulado, que explica naturalmente quase todas as velocidades de grupo superluminais encontradas (em condições adequadas)  também na propagação de ondas em meios dispersivos .  O pulso reformuado não implica na violação da causalidade ou na violação do princípio da teoria da relatividade de que a velocidade limite para o universo é a velocidade da luz.

É fundamental para a compreensão do significado das experiências que mostram velocidades de grupo superluminais  entender conceito de sinal. A partir do ponto de vista teórico,  demonstra-se que as ondas de banda de freqüência limitadas não tem começo nem fim no domínio temporal.

Para estas ondas (desde que em condições adequadas), podem estar associadas velocidades superluminais genuínas, porque estas ondas não possuem frentes, diferentemente do que ocorrem com as ondas de banda de freqüência largas (isto é, infinito) que são limitadas no domínio do tempo (sinais Brillouin-Sommerfeld) e cujas frentes propagam-se com a velocidade da luz no vácuo, pelo menos no tocante  ameios dispersivos.

No trabalho acima mostrou-se que um genuíno movimento de onda eletromagnética superluminal, ou seja, que não podem ser atribuída ao  fenômeno de pulso reformulado (ou análogo) viola o princípio da relatividade. 

No entanto, nenhuma das experiências analisadas no trabalho implicou qualquer violação do referido princípio.
 
Vale ainda ver os trabalhos "Quantum electromagnetic X-waves "  e "Localized waves: a storical and scientific introduction".