Científicos descubren una nueva forma en que la luz interactúa con la materia

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Un equipo de investigadores afiliados a varias instituciones en España y los Estados Unidos ha anunciado que han descubierto una nueva forma en que la luz interactúa con los materiales. En un artículo publicado en la revista Science, el grupo describe cómo descubrieron la nueva propiedad y los posibles usos de la misma. Cabe resaltar que esta no es una propiedad elemental de la luz sino que surge del sistema materia-luz.

Hace unos años los investigadores descubrieron que la luz también se puede torcer, una propiedad llamada momento angular. Cuando los haces de luz tienen momento angular altamente estructurado se dice que tienen momento angular orbital (OAM), y se denominan haces de vórtice. Aparecen como una hélice que rodea un centro común, y cuando golpean una superficie plana, aparecen en forma de rosquilla. En este nuevo esfuerzo por estudiar más la luz a fondo, los investigadores estaban trabajando con haces de OAM cuando encontraron que la luz se comportaba de una manera que nunca se había visto antes.

Los experimentos incluyeron disparar dos láseres a una nube de gas argón, lo que obligó a los rayos a superponerse, y se unieron y se emitieron como un solo haz desde el otro lado de la nube de argón. El resultado fue un tipo de haz de vórtice. Luego, los investigadores se preguntaron qué sucedería si los láseres tuvieran un momento angular orbital diferente y si estuvieran ligeramente desincronizados. Esto dio lugar a un haz que parecía un sacacorchos con un giro gradualmente cambiante. Y cuando el rayo golpeó una superficie plana, parecía una luna creciente. Los investigadores notaron además que, de otra manera, un fotón en la parte frontal del haz orbitaba alrededor de su centro más lentamente que un fotón en la parte posterior del haz. Apodaron a la nueva propiedad con auto-torque palabra prestada del inglés self-torque) , y no solo es una propiedad de la luz descubierta recientemente, sino que también es una que nunca se ha predicho.

Los investigadores sugieren que debería ser posible utilizar su técnica para modular el impulso orbital de la luz de manera muy similar a la modulación de las frecuencias en los equipos de comunicaciones. Esto podría llevar al desarrollo de dispositivos novedosos que utilizan la manipulación de materiales extremadamente pequeños.

“Este trabajo tiene implicaciones muy diversas”, le dijo Juan José García-Ripoll, del Instituto de Física Fundamental (CSIC) al diario El País. “La luz puede ejercer fuerzas sobre partículas ligeras, como átomos y moléculas. En este caso la partícula sería muy sensible a la estructura del tornado o torbellino de luz que han construido. También ocurre que las moléculas y átomos se pueden excitar por la acción de estos pulsos de luz. El momento angular, como se argumenta en el artículo, puede servir para excitar determinadas transiciones y no otras”

Fuente: Science.

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