La luz se dobla .. n el término se conoce como automezcla
¿Cómo funcionó esta auto-flexión? La luz es un revoltijo de olas, y sus picos y valles pueden interferir entre sí. Por ejemplo, un pico que pasa un canal se cancela entre sí para crear oscuridad; un pico que pasa a otro pico “interfiere constructivamente” para crear un punto brillante. Ahora, imagine la luz emitida desde una banda ancha, tal vez un tubo fluorescente o, mejor, un láser cuya salida se ha expandido. Al controlar cuidadosamente la posición inicial de los picos de las olas (la fase de las olas) en cada paso a lo largo de la franja, es posible hacer que la luz que viaja hacia el exterior interfiera constructivamente en solo puntos de una curva y se cancele en cualquier otro lugar. La función Airy, que contiene oscilaciones rápidas pero decrecientes, demostró ser una manera fácil de definir esas fases iniciales, excepto que la luz resultante se doblaría solo hasta aproximadamente 8 °.
Ahora, los físicos Mordechai Segev y sus colegas del Technion, Instituto de Tecnología de Israel, en Haifa, dicen que tienen una receta para hacer que la luz se doble automáticamente en cualquier ángulo, incluso a través de un círculo completo. El problema con la función Airy, dice Segev, es que la forma de sus oscilaciones especifica las fases correctas solo en ángulos pequeños; en ángulos muy superiores a 8 °, la forma se convierte en una aproximación cruda. Entonces, su grupo recurrió a las ecuaciones de Maxwell, el cuarteto de fórmulas matemáticas de 150 años que describe la propagación de ondas electromagnéticas como la luz. Después de laboriosas matemáticas y conjeturas, los investigadores encontraron soluciones a las ecuaciones de Maxwell que describen con precisión las fases iniciales requeridas para una luz verdaderamente autodeslizante, como informaron esta semana en Physical Review Letters.
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“La función Airy es una solución para un caso aproximado”, dice Segev. “Si desea que [la flexión] vaya a ángulos grandes, [la solución] debe tener la forma adecuada. La gente pensó que no había una forma adecuada, que la solución siempre se vendría abajo, pero hemos demostrado que eso está mal”. ”
El trabajo del grupo de Segev podría haber seguido siendo teórico, pero por coincidencia, un grupo dirigido por John Dudley en la Universidad de Franche-Comté en Besançon, Francia, ha estado realizando sus propios experimentos con luz de auto-flexión. Al modificar la función Airy existente, el grupo de Dudley logró encontrar valores de fase iniciales que coinciden con la solución del grupo israelí, a pesar de que no lo sabían. Usando un dispositivo llamado modulador de luz espacial para preajustar la fase de un haz de luz láser expandido, el grupo francés descubrió que la luz resultante se doblaba hasta 60 °, como informará más adelante este mes en Optics Letters.
La luz auto-doblable podría darle un toque especial a las pinzas ópticas. Estos dispositivos, que se desarrollaron en la década de 1980, utilizan la fuerza creada por la intensa luz láser para retener objetos microscópicos en el aire. Segev cree que al reemplazar los rayos láser con luz auto-curvable, los investigadores podrían forzar a los objetos atrapados a viajar a lo largo de caminos complejos sin tocarlos. Al hacerlo, la luz curva podría alejar selectivamente las células de una muestra biológica, una bendición para los bioingenieros.
El físico Pavel Polynkin de la Universidad de Arizona en Tucson sugiere otra aplicación: quemar un agujero curvo a través de un material, lo que sería imposible con un láser normal. Pero a pesar de tales aplicaciones, señala que la luz en sí no se curva realmente, solo parece, debido a la forma en que se alinean los puntos brillantes de interferencia. De hecho, dice, la mayor parte del poder de la luz no va hacia la curva brillante, sino hacia las áreas oscuras que han sido canceladas. “No estoy cuestionando la importancia científica del artículo”, agrega. “Informa una contribución importante … [Pero] hasta ahora no se han violado leyes fundamentales de física, y eso es algo bueno, en mi opinión”.