Físicos crean ondas de luz óptica invertidas en el tiempo por primera vez

Los científicos acaban de demostrar una nueva técnica para invertir el tiempo en una onda de luz óptica, creando un efecto similar al de verse una película al revés.

Pero esto no significa que se haya descubierto la forma de invertir el flujo del tiempo, sino que los físicos encontraron una manera de hacer que una onda óptica pueda tasar un camino hacia adelante pero en reversa, es decir, regresando a su punto de origen.

El fenómeno de las ondas en reversa ya se había logrado demostrar para las ondas sonoras, de satélite y las microondas, pero nunca para las ondas de luz, haciendo de esta la primera vez que es posible invertir el tiempo de las ondas ópticas con control total sobre todos los grados de libertar de la luz simultáneamente.

Esto es debido a que las ondas de luz son mucho más pequeñas y veloces que todas las demás, haciendo que su detección por parte de los aparatos electrónicos sea mucho más difícil. También a que las ondas acústicas, ondas de agua, o microondas tienen una frecuencia más baja siendo más fáciles de controlar.

Demostrar el efecto de onda en reversa en la luz es un logro enorme en sí mismo pero además el descubrimiento tiene implicaciones prácticas importantes en el campo de la óptica no lineal, las imágenes y la micro manipulación, pues para conseguir el efecto se tiene que tener un alto grado de control espacio-temporal.

La inversión temporal de las ondas se produce cuando una onda, que es propagada por un medio emisor, se vuelve a reproducir desde otro punto de tal manera que vuelve sobre su camino de regreso a la fuente. Los dos caminos son exactamente iguales matemáticamente, excepto la dirección del tiempo.

Esto fue lo que lograron hacer los físicos de la universidad de Queensland en Australia (QU) en asociación con Nokia Bell Labs.

“Imagínese lanzar un pulso corto de luz desde un punto diminuto a través de algún material disperso, como niebla”- explica el físico de la UQ Mickael Mounaix- “La luz comienza en un solo lugar en el espacio y en un solo punto en el tiempo, pero se dispersa a medida que viaja a través de la niebla y llega al otro lado a muchos lugares diferentes en muchos momentos diferentes. Hemos encontrado una manera de medir con precisión dónde toda esa luz dispersa llega y en qué momentos, luego crea una versión ‘al revés’ de esa luz y envíala de regreso a través de la niebla”.

Esa luz reemitida vuelve sobre el proceso de dispersión original para llegar al punto único desde el que se emitió el primer ha de luz, en un punto único en el tiempo.

Para controlar y medir estas ondas el equipo de físicos utilizó un moderador de pulsos que sirve para manipular pulsos láser y convertir la luz de varios planos para transformar la luz espacialmente.

Así lograron controlar la luz en dos grados espaciales, amplitud y fase, como si fuera un grado temporal a medida que viaja a través de la fibra óptica.

“Para crear esa nube de luz, debe llevar una bola de luz inicial que vuele al sistema y luego esculpirla en la estructura 3D que desee”, dice el físico de UQ Joel Carpenter .

Dicha escultura debe tener lugar en escalas de tiempo de billonésimas de segundo, por lo que es demasiado rápido para esculpir usando partes móviles o señales eléctricas.

“Piense en ello como disparar una bola de arcilla a alta velocidad a través de un aparato estático sin partes móviles, que corta la bola, desvía las piezas y luego las vuelve a combinar para producir una escultura de salida, todo mientras la arcilla vuela sin detenerse nunca”, agrega.

El control que lograron los físicos en el experimentos les permitió ver una serie de imágenes las cuales fueron sintonizadas con el dispositivo para que la luz formara formas, como las letras del alfabeto o una cara sonriente.

“Este nuevo tipo de control en óptica podría abrir muchas posibilidades que no son solo generalizaciones de demostraciones previas para fenómenos de baja frecuencia, con aplicaciones como microscopía no lineal, micromaquinado, óptica cuántica, atrapamiento óptico, nanofotónica y plasmónica, amplificación óptica y otros nuevos fenómenos, interacciones y fuentes espacio-temporales no lineales”, concluyeron.

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