06 enero, 2012

Físicos vuelven invisible un suceso en el tiempo

Usando materiales que modifican la velocidad de la luz crean un hoyo temporal donde cualquier suceso puede ser ocultado.

time-cloak

Tener una capa de invisibilidad temporal sería el sueño de cualquier asaltante de bancos o museos porque le permitiría hacer todas sus fechorías sin que nadie se diera cuenta de ello. Así que, para todos los malhechores que leen diariamente el blog les traigo una “excelente noticia”.

Físicos de la Universidad de Cornell (Estados Unidos) han demostrado experimentalmente que crear hoyos temporales es posible. Según un estudio publicado el 4 de Enero en Nature, el grupo de investigadores liderados por el Dr. Moti Fridman lograron ocultar sucesos durante 50 picosegundos (0.00000000000005 segundos).

Nosotros podemos ver objetos, y por lo tanto, sucesos gracias a la luz. La materia tiene la propiedad de interactuar con ella, ya sea absorbiéndola, reflejándola, dispersándola o refractándola. Entonces, si logramos modificar estas propiedades podríamos modificar la forma en cómo detectamos un determinado objeto.

Estoy seguro que muchos recordaremos haber visto en los dibujos animados o en el Chapulín Colorado la famosa “pintura invisible”. Bastaba untarte un poco de ella para desaparecer completamente. Bueno, si bien no existe dicha pintura, existen materiales artificiales (metamateriales) con índices de refracción negativos o que cambian a lo largo de toda su estructura, haciendo que la luz, en vez de chocar contra ella y dispersarse —como lo haría típicamente al toparse con cualquier objeto— lo rodee tal como lo hace una corriente de agua cuando hay una piedra en medio. La luz seguirá su rumbo como si no hubiera nada en frente, creando una capa de invisibilidad espacial.

Entonces, si pudiéramos crear un hueco en medio de un rayo de luz, ¿todo lo que esté o pase durante el tiempo que dure ese hueco sería invisible ante nuestros ojos?. Sí, porque la luz no interactuará con el objeto y, por lo tanto, no modificará ninguna de sus propiedades. Esto fue precisamente lo que hicieron los investigadores de la Universidad de Cornell.

Fridman y sus colegas usaron una lente de tiempo dividida (STL) y un medio dispersivo. Seguro se estarán preguntando ¿qué es una lente de tiempo? Bueno, si recuerdan sus cursos de óptica, las lentes normales (lentes ópticas) son dispositivos que convergen (concentran) o divergen (separan) los rayos de luz espacialmente. Las lentes de tiempo hacen lo mismo, pero no en el espacio, sino en el tiempo.

Sabemos que la luz visible está compuesta por diferentes longitudes de onda, cada una cae dentro de un rango de color específico. Así que este tipo de lentes hace que la luz cambie de color en diferentes momentos en el tiempo. La STL, por su parte, hace esto pero de dos formas, una mitad separa los colores azules y la otra los colores rojos, en diferentes momentos. Luego, la luz separada en colores pasa a través de un medio dispersivo el cual modifica la velocidad de la luz según su color.

El primer medio dispersor hace que los rayos de luz roja se vuelvan más lentos que los azules creándose un hueco. Todo lo que ocurra en este hueco será invisible porque no habrá luz que interactúe con el suceso. Luego, para regenerar el rayo de luz y sea apreciado como si nada hubiera pasado, el sistema se repite pero de forma inversa. El medio dispersivo esta vez hará que los rayos de luz azul sean más lentos y otra STL volverá a unir los rayos de luz para regenerar el original.

Este video lo explica de manera detallada:

Sin dudas es un bonito experimento que demuestra la factibilidad de crear una capa de invisibilidad temporal. El estudio ya había sido pre-publicado en el mes de Julio del 2011 vía ArXiv.org y el blog Aventura de la ciencia lo comentó en aquel entonces.

Como pueden ver los investigadores usaron un pulso de rayo láser verde el cual atravesó la lente de tiempo dividida y el medio dispersivo (fibra de modo simple) con el que lograron generar una capa de invisibilidad temporal de 50 picosegundos (50 veces la milésima de la millonésima de la millonésima parte de un segundo). El suceso que ocultaron durante este periodo de tiempo fue un pulso de luz con la capacidad de interactuar con el rayo láser. Los resultados mostraron que la amplitud del evento se redujo en más de 10 veces.

Ahora los físicos buscan combinar las capas de invisibilidad espacial con la temporal y lo creen poder hacer porque ambas actúan en dimensiones físicas diferentes. La principal aplicación que se le puede dar es mejorar la seguridad de la transmisión de información a través de las redes de fibra óptica, así que Fridman y sus colegas están buscando crear capas de invisibilidad temporal mucho más largas, del orden de los micro y, por qué no, de los milisegundos.

P.D: Siento desilusionar a mis lectores asaltantes que llegaron hasta este punto de la historia.


Referencias:

ResearchBlogging.orgFridman, M., Farsi, A., Okawachi, Y., & Gaeta, A. (2012). Demonstration of temporal cloaking Nature, 481 (7379), 62-65 DOI: 10.1038/nature10695

Boyd, R., & Shi, Z. (2012). Optical physics: How to hide in time Nature, 481 (7379), 35-36 DOI: 10.1038/481035a

Video vía Scientific American Blogs.


Esta entrada participa en el VI Carnaval de la Tecnología celebrado este mes en Scientia.

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