sábado, 27 de agosto de 2011

El control de la velocidad de la luz a su antojo


Un dispositivo óptico ralentiza los 300.000 km por segundo de la luz con un simple control giratorio

¿Hay algo que no pueda hacer DARPA? La agencia estadounidense, que depende directamente del Pentágono, sigue trabajando en proyectos que parecen inspirados en novelas de ciencia ficción. Su último logro es un dispositivo óptico capaz de modificar la velocidad de la luz simplemente variando un control giratorio. El artefacto, a diferencia de otros similares, puede funcionar a temperatura ambiente.



La luz, en el espacio vacío, se desplaza a unos 300.000 kilómetros por segundo. Como nunca se cansan de repetir los físicos, no hay forma de que nada -ni una partícula subatómica ni una gigantesca nave espacial- se mueva a mayor velocidad que esa. Pero nada impide que la propia luz viaje a menor velocidad. En efecto, esos 300.000 kilómetros por segundo se pueden convertir prácticamente en cualquier valor menor, simplemente haciéndola atravesar un medio que posea propiedades diferentes a las del vacío. Los físicos denominan “índice de refracción” de un material transparente al cociente entre la mencionada velocidad de la luz y la que ésta presenta en dicho material.

Cada material tiene su propio, fijo e inamovible índice de refracción. El medio transparente más abundante en nuestro planeta es el agua. Su índice de refracción, cuando se encuentra en estado puro, es de 1.33, por lo que la luz la atraviesa a una velocidad de “solo” 225.000 kilómetros por segundo. A pedido de DARPA, los investigadores de UC Santa Cruz diseñaron y fabricaron un dispositivo que -por ponerlo en términos simples- posee un índice de refracción variable. Se trata de un dispositivo óptico muy pequeño, que gracias a la acción de un haz de rayo láser puede ajustar la velocidad a la que se mueve la luz cuando la atraviesa.

De acuerdo a la intensidad de este haz, la luz puede desplazarse a su máxima velocidad o disminuirla hasta en un factor de 1.200 veces. Para entender el principio de funcionamiento de estos pequeños artefactos hay que tener unas muy sólidas bases físicas, así que nos limitaremos a decir que logran hacer su magia gracias a los efectos de interferencia cuántica que se produce en los fotones mientras se mueven a través de una guía de onda “grabada” en el chip. Estas interferencias, controladas por el láser, disminuyen la velocidad de la luz.

¿Qué utilidad puede tener un dispositivo como este? Es muy difícil intentar adivinar qué tienen en mente los responsables de DARPA, pero si han invertido tiempo y dinero en poner a punto un dispositivo como así, seguramente en algún proyecto lo van a utilizar. Y conociendo el “perfil” que posee la agencia, las aplicaciones casi seguro que se relacionan con las comunicaciones o la guerra. Por lo pronto, si estabas buscando un control que con un simple botón te permita variar a gusto la velocidad de la luz, ya sabes: DARPA lo tiene.

Baja la velocidad de la luz en un chip a través del control atómico estado cuántico

La capacidad de ralentizar la propagación de la luz toca dos aspectos fundamentales de la luz-materia interacciones y aplicaciones prácticas en la comunicación fotónicas y la computación de interferencia cuántica óptica puede reducir sustancialmente la velocidad de la luz al tiempo que ofrece adicionales óptica efectos dramáticos sobre la base de la capacidad de controlar estados cuánticos electrónicos.

Los esfuerzos recientes son cada vez más dirigida hacia el aprovechamiento de estos efectos en las estructuras fotónicas integradas. Aquí reportamos la primera demostración de la luz lenta y electromagnéticamente inducida por la transparencia en un en sí misma, la espectroscopia atómica chip plana. Uso de átomos de rubidio caliente en el núcleo guías de onda huecas, demostramos 44% transparencia óptica con un índice de grupo de 1.200, o más de siete veces más lento que en la luz de cristal fotónico guías de onda. retrasos pulso óptico de 16 ns con un ancho de banda de producto de retardo de 0,8 se observan. Esta aplicación de control del Estado cuántica atómica en estructuras fotónicas integradas permitirá fotónica coherente a los niveles de potencia ultrabaja.

En el vacío la velocidad de la luz es una de las constantes fundamentales e intocable la mayor parte de la naturaleza.

Tras el experimento histórico por Michelson y Morley en 1887, desempeña un papel central en la teoría de Einstein de la relatividad y representa el límite superior de la transmisión de información.
Recientemente, sin embargo, una serie de experimentos han utilizado la luz-materia interacciones de modificación dramática de la velocidad de la luz, que ha captado la atención de los investigadores y el público en general.

Baja la luz es especialmente atractivo debido a sus aplicaciones potenciales.

Creación de luz lenta, es decir, la reducción de la velocidad de grupo (VG) de un pulso de luz de reproducción, requiere el control de la dependencia de la frecuencia del índice de refracción.Electromagnéticamente inducida por la transparencia (IET) resonancias, la población oscilaciones coherentes, resonancias atómicas doble de cristal fotónico guías de onda, resonadores acoplados guías de onda ópticas y la dispersión de Brillouin estimulada (SBS) en óptica de fibra de se han utilizado para aumentar el índice de grupo (nG) en una amplia gama y la demora pulsos ópticos hasta varios anchos de pulso. Algunos de estos enfoques hacer uso de los materiales en estado sólido, pero la mayoría de las manifestaciones, incluyendo la drástica disminución de vG a 17 m s-1 en un condensado Bose-Einstein de átomosultrafríos , implican elaborar reglajesy o temperaturas ultrabajas. Con miras hacia el desarrollo de dispositivos con aplicaciones prácticas como componentes ópticos de almacenamiento óptico, almacenamiento de datos, información cuántica y la comunicación cuántica, las cuestiones de la integración de dispositivos fotónicos y la temperatura a pabellón deben ser abordados..

1 comentario:

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