Científicos crean un “haz de luz indestructible” capaz de penetrar incluso materiales opacos

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Científicos crean un “haz de luz indestructible” capaz de penetrar incluso materiales opacos

El haz de luz atraviesa un medio desordenado y proyecta la misma imagen en el detector que se detectaría sin el medio. / Allard Mosk / Matthias Kühmayer, TU Wien

Aunque suene a ciencia ficción, científicos de Austria y Países Bajos lo han hecho realidad. Con la ayuda de ondas de luz especiales (llamadas «modos de luz invariantes en dispersión»), los objetos opacos pueden hacerse transparentes, al menos para dichas ondas de luz. Los detalles del alucinante trabajo fueron publicados en Nature Photonics.

La luz normalmente no puede penetrar ciertos materiales, o solo en una extensión limitada, ya que se dispersa, se altera y se desvía. Pero investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena, y la Universidad de Utrecht han conseguido demostrar que existe una clase de ondas de luz para volver transparentes a los objetos opacos.

Todo apunta a que para “cualquier medio desordenado específico”, se podrían crear haces de luz hechos a medida con la posibilidad de atenuarse, pero no alterarse. Esta luz luego pasaría a través del objeto en un patrón muy específico, como si no estuviera allí, y lograría llegar al otro lado al igual que un patrón de luz con la misma forma que el original.

Formas infinitas

Así como las ondas en la superficie del agua adoptan un sinfín de formas distintas, lo mismo ocurre con las ondas de luz. “Cada uno de estos patrones de ondas de luz cambia y se desvía de una manera muy específica cuando se envía a través de un medio desordenado”, explica el profesor Stefan Rotter de la Universidad Tecnológica de Viena.

Rotter está trabajando con su equipo en métodos matemáticos para describir tales efectos de dispersión de luz. Cuenta con el apoyo del Prof. Allard Mosk, de la Universidad de Utrecht, quien tiene experiencia para producir y caracterizar campos de luz tan complejos. “Como medio de dispersión de la luz, utilizamos una capa de óxido de zinc, un polvo blanco opaco de nanopartículas dispuestas completamente al azar”, explica.

Primero, nos dice, hay que caracterizar dicha capa con precisión y hacer brillar señales de luz muy específicas a través del polvo de óxido de zinc. De esa manera, alcanzaremos a medir cómo llegan al detector detrás de él.

Después, se puede inferir cómo el medio alteraría otras ondas. Finalmente, también podría calcularse exactamente cuáles son los patrones de ondas que se verían alterados por la capa de óxido de zinc si no dispersara las ondas.

Los científicos demostraron que existe una clase muy especial de ondas de luz, los llamados modos de luz invariantes de dispersión. Estos producen exactamente el mismo patrón de onda en el detector, ya sea a través del aire o de la capa de óxido de zinc. Este último en realidad no cambia la forma de las ondas de luz, simplemente se debilitan un poco en general.

Experimento

Los modos de luz de dispersión invariante son muy raros, pero si se combinan correctamente, resultaría en otra forma de onda de dispersión invariante. De esta manera, se tiene algo de libertad para elegir qué imagen se desea enviar a través del objeto sin interferencias.

En el experimento, el equipo escogió la constelación Big Dipper como ejemplo. Y, de hecho, fue posible determinar una onda invariante de dispersión que envía una imagen del Big Dipper al detector. Independientemente de si la onda de luz es dispersada por la capa de óxido de zinc o no. Para el detector, el haz de luz se ve casi igual en ambos casos

Este método podría revolucionar ciertos procedimientos en el futuro, especialmente en la investigación de materiales, experimentos biológicos o medicina. En el caso de los experimentos biológicos su uso se haría con el fin de que la luz penetre en puntos muy específicos, permitiendo una visión profunda del interior de las células.

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