Los científicos ya han establecido que la luz puede ralentizarse en un factor de 10.000 en determinados escenarios, y un nuevo estudio demuestra un método para lograrlo que promete ser uno de los más útiles hasta la fecha. Los investigadores detrás del avance, de la Universidad de Guangxi y la Academia China de Ciencias en China, dicen que su método podría beneficiar la informática y las comunicaciones ópticas.
La luz que vuela a través del vacío del espacio se mueve a una y sólo una velocidad: 299.792 km por segundo. Pero si en su camino aparecen muchos campos electromagnéticos similares a los que rodean la materia ordinaria, esta extraordinaria velocidad comienza a disminuir. La mayoría de los materiales transparentes ralentizan la luz en una pequeña fracción. Es el cambio de velocidad lo que hace que la luz se doble al pasar de un medio a otro. Pero un verdadero frenado requiere materiales especiales como cristales fotónicos o incluso gases cuánticos sobreenfriados.
“Creemos que nuestro trabajo abre una dirección completamente nueva para la implementación de una interacción ultrafuerte de la luz con la materia en chips nanofotónicos”, escriben los investigadores en su artículo publicado. El nuevo método se basa en la llamada transparencia inducida electromagnéticamente (EIT), que utiliza una inteligente manipulación láser de electrones dentro de un gas almacenado en el vacío, esencialmente convirtiéndolo de opaco a transparente.
Esto significa que la luz láser puede atravesarlo, pero debido a cómo ha sido manipulada, también se ralentiza. Esto lo hace muy interesante para los físicos, pero este enfoque también significa que se pierde mucha luz y energía en el camino. Para reducir estas pérdidas y mejorar la eficiencia de todo el sistema, los investigadores tomaron algunos de los principios de la EIT en el control de la luz y desarrollaron un nuevo material para ralentizar la luz. El material es una especie de metasuperficie: una estructura sintética 2D con propiedades que no se parecen a ninguna existente en la naturaleza.
Las metasuperficies que desarrolló el equipo estaban hechas de capas muy delgadas de silicio, como los chips de computadora modernos, y eran muy superiores a las opciones existentes en la forma en que retienen y liberan energía (en este caso, de la luz).
Según los resultados obtenidos por los investigadores, la luz en este sistema puede ralentizarse más de 10.000 veces. Al mismo tiempo, las pérdidas de luz se reducen más de cinco veces en comparación con otros métodos similares. El punto clave del nuevo enfoque es la disposición de los bloques de construcción más pequeños de la metasuperficie, conocidos como metaátomos. En este caso, están esencialmente lo suficientemente cerca como para mezclarse, lo que a su vez afecta la forma en que se procesa la luz al pasar a través de ellos.
El resultado final de toda esta ciencia compleja es un mejor control sobre cómo viaja la luz. Dado que la luz desempeña un papel tan clave en todo, desde Internet de banda ancha hasta la computación cuántica, existen muchas aplicaciones potenciales. No es la única forma que han encontrado los científicos para ralentizar aún más la luz, más allá de la ralentización natural que se produce en sustancias como el agua, pero su eficiencia y escalabilidad la convierten en una opción prometedora para futuras investigaciones.
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