abril 23, 2021

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Los físicos crean ondas de luz ópticas invertidas en el tiempo por primera vez

Inversión temporal de ondas de luz – UNIVERSIDAD DE QUEENSLAND

Los científicos acaban de demostrar una nueva técnica de inversión del tiempo en una onda de luz óptica, crea un efecto similar a mirar una película al revés.

Pero eso no significa que se haya descubierto una forma de cambiar el rumbo del tiempo, En cambio, los físicos encontraron una forma de hacer que una onda óptica detecte un camino hacia adelante pero hacia atrás, es decir, de regreso a su punto de origen.

El fenómeno de las ondas inversas ya se había demostrado para las ondas sonoras, las ondas de satélite y las microondas, pero nunca para las ondas de luz. por lo que es la primera vez que ha sido posible invertir el tiempo de las ondas ópticas con control total sobre todos los grados de liberación de luz simultáneamente.

Esto se debe a que las ondas de luz son mucho más pequeñas y rápidas que todas las demás, lo que dificulta mucho su detección por parte de dispositivos electrónicos. También porque las ondas acústicas, las ondas de agua o las microondas tienen una frecuencia más baja y son más fáciles de controlar.

Demostrar el efecto de onda inversa en la luz es un gran logro en sí mismo, pero el descubrimiento también tiene importantes implicaciones prácticas en el campo de la óptica no lineal, la formación de imágenes y la micromanipulación, porque para lograr el ‘efecto es necesario tener un alto grado de control del espacio-tiempo.

La inversión temporal de ondas ocurre cuando una onda, que se propaga a través de un medio emisor, se reproduce nuevamente desde otro punto para que regrese en su camino de regreso a la fuente. Los dos caminos son matemáticamente exactamente iguales, excepto por la dirección del tiempo.

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Esto es lo que los físicos de la Universidad de Queensland en Australia (QU) pudieron hacer en asociación con Nokia Bell Labs.

Todo comienza con (A) un punto de luz que se extiende sobre una fibra óptica;  (B) El objeto 3D que representa la luz dispersada en el otro extremo se esculpe y se envía de regreso a la fibra (C y D), alcanzando el origen exactamente como el punto de luz inicial (E).
Todo comienza con (A) un punto de luz que se extiende sobre una fibra óptica; (B) El objeto 3D que representa la luz dispersada en el otro extremo se esculpe y se envía de regreso a la fibra (C y D), alcanzando el origen exactamente como el punto de luz inicial (E).

“Imagínese lanzar un pulso corto de luz desde un pequeño punto a través de un material disperso, como la niebla” – explica el físico de UQ Mickael Mounaix- “La luz comienza en un lugar en el espacio y en un punto en el tiempo, pero se dispersa a medida que viaja a través de la niebla y llega a muchos lugares diferentes en muchos momentos diferentes. Encontramos una manera de medir con precisión dónde entra toda esta luz dispersa y a qué hora, luego creamos una versión “al revés” de esa luz y la enviamos de regreso a través de la niebla. “

Esta luz reemitida vuelve al proceso de dispersión original para llegar al único punto desde el que se emitieron las primeras hectáreas de luz, en un momento dado.

Para controlar y medir estas ondas, el equipo de físicos utilizó un moderador de pulsos que se utiliza para manipular pulsos de láser y convertir la luz de varios planos para transformar la luz en el espacio.

Así, pudieron controlar la luz en dos grados espaciales, amplitud y fase, como si fuera un grado temporal a medida que viaja a través de la fibra óptica.

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“Para crear esta nube de luz, tienes que traer una bola de luz inicial que vuela a través del sistema y luego esculpirla en la estructura 3D que deseas” dice el físico de la UQ Joel Carpenter.

Tal tallado debe tener lugar en escalas de tiempo de una billonésima de segundo, por lo que tallar usando partes móviles o señales eléctricas es demasiado rápido.

Imagen ilustrativa John M Lund Photography Inc / Gettyimages.ru
Imagen ilustrativa John M Lund Photography Inc / Gettyimages.ru

Piense en ello como disparar una bola de arcilla a alta velocidad a través de un dispositivo estático sin partes móviles, que corta la bola, desvía las piezas y luego las combina de nuevo para producir una escultura de salida, todo mientras el ‘la arcilla vuela sin parar “, agrega.

Los controles físicos realizados en los experimentos les permitieron ver una serie de imágenes que se sintonizaron con el dispositivo para que la luz formara formas, como letras del alfabeto o una cara sonriente.

“Este nuevo tipo de control en óptica podría abrir muchas posibilidades que no son simplemente generalizaciones de demostraciones anteriores para fenómenos de baja frecuencia, con aplicaciones como microscopía no lineal, micromecanizado, óptica cuántica, atrapamiento óptico, nanofotónica y plasmónica, amplificación óptica y otras nuevas. fenómenos, interacciones y fuentes espacio-temporales no lineales ”, concluyeron.

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