Durante mais de um século, uma previsão bizarra da relatividade especial de Einstein – o efeito Terrell-Penrose – permaneceu puramente teórica. Este efeito sugere que os objetos que se aproximam da velocidade da luz não pareceriam comprimidos (conforme a contração de Lorentz), mas sim girados. Agora, os pesquisadores demonstraram esse fenômeno pela primeira vez em laboratório, confirmando uma peculiaridade de longa data da física relativística.
Da ficção científica à realidade científica
O experimento originou-se de um pensamento desencadeado pela história de H.G. Wells de 1901, “O Novo Acelerador”, que imaginava uma droga desacelerando o tempo. Os investigadores questionaram-se se tal desaceleração poderia revelar efeitos relativísticos, especificamente o efeito Terrell-Penrose, que só existia em simulações. O avanço veio através da colaboração com o projeto SEEC, focado na visualização do movimento da luz, e no uso de fotografia ultrarrápida para “desacelerar” efetivamente a velocidade aparente da luz.
Por que o efeito Terrell-Penrose é importante
A confusão surge de dois conceitos-chave: contração de Lorentz (objetos encolhendo em altas velocidades) e efeito Terrell-Penrose (objetos que aparecem girados). Os primeiros trabalhos teóricos de físicos como Anton Lampa e Hendrik Lorentz debateram se estes efeitos seriam sequer visíveis. Mais tarde, Roger Penrose e James Terrell calcularam independentemente que a contração não seria observada diretamente; em vez disso, as diferenças no tempo de viagem da luz criariam a ilusão de rotação. Esta previsão aparentemente contra-intuitiva permaneceu sem verificação até agora.
O experimento: imitando velocidades relativísticas
A equipe usou um laser pulsado, emitindo luz em rajadas de picossegundos, e uma câmera ultrarrápida capaz de capturar imagens em apenas 300 picossegundos. Ao capturar rapidamente “fatias” de objetos – uma esfera e um cubo – à medida que se moviam, eles imitaram as distorções esperadas próximo à velocidade da luz. A chave foi o tempo: cada imagem capturou a luz de um momento ligeiramente diferente, criando um efeito de lapso de tempo.
Para garantir que o efeito fosse visível, os pesquisadores comprimiram intencionalmente os objetos ao longo da direção do movimento. Sem esta etapa, o alongamento teria cancelado a rotação. A esfera foi movida a 99,9% da velocidade da luz, enquanto o cubo foi movido a 80% da velocidade da luz. As imagens resultantes confirmaram o efeito Terrell-Penrose: ambos os objetos pareciam rodados, correspondendo às previsões teóricas. O cubo também exibia curvatura hiperbólica em suas bordas, detalhe previsto em 1970 por Ramesh Bhandari.
Implicações e pesquisas futuras
Esta experiência não só valida uma previsão centenária, mas também abre novos caminhos para o estudo da relatividade. Os pesquisadores sugerem que técnicas semelhantes poderiam testar a dilatação do tempo, a aberração estelar e até mesmo os experimentos mentais de Einstein sobre simultaneidade. Ao reduzir artificialmente a velocidade da luz através de imagens rápidas, eles trouxeram efetivamente a física relativística para o laboratório, transformando a ficção científica em realidade observável.
O sucesso destaca o poder de combinar tecnologia avançada com curiosidade teórica. Esta experiência prova que a relatividade continua a oferecer surpresas, mesmo depois de mais de um século de estudo.
