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ÓPTICA

Físicos españoles descubren una nueva propiedad de la luz

Los investigadores han producidos rayos en forma de hélice deformada. Estos haces se podrían usar en telecomunicación y en el estudio de la materia

 

Imagen del laboratorio de auto-torque de la Universidad de Colorado. - KAPTEYN-MURNANE GROUP / UNIVERSITY OF COLORADO

MICHELE CANTAZARO
28/06/2019

Un equipo de físicos ha generado haces de luz con una estructura hasta ahora desconocida. Se trata de impulsos de luz láser, con una forma parecida a una espiral deformada o a un muelle que esté apretado en un extremo y extendido en el otro. La singular característica de estos haces, llamada 'autotorque', representa una nueva propiedad de la luz, según la revista 'Science', que publica hoy el descubrimiento.

Esta clase de luz se podría usar para escudriñar la materia de forma nueva, descubriendo propiedades desconocidas de moléculas biológicas o materiales magnéticos, como los que se usan en móviles o discos duros. Asimismo, la nueva propiedad se podría emplear para empaquetar aún más información en la luz que se usa en las telecomunicaciones.

El resultado ha surgido de la intuición de un grupo de investigadores teóricos de dos centros españoles: la Universidad de Salamanca y el Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) de Castelldefels. Estos grupos se dirigieron a unos físicos experimentales de la Universidad de Colorado, para materializar su intuición en un laboratorio.

RESULTADO ESPECTACULAR
 

"Es un resultado espectacular. Tanto desde el punto de vista teórico como desde el experimental, manifiesta un control de las características de estos haces de luz que no se había alcanzado nunca", comenta María Luisa Calvo, investigadora en óptica de la Universidad Complutense de Madrid, no implicada en el estudio.

En 1992, se generaron por primera vez haces de luz con momento angular orbital (MOA). "Es como generar un vórtice de luz en forma de hélice", explica Laura Rego, doctoranda de la Universidad de Salamanca y coautora. Estos haces se ha empleado para penetrar en la materia y observarla a escala microscópica, en experimentos de telecomunicaciones, e incluso para atrapar partículas en ese torbellino.

Lo que no se esperaba, y este es el nuevo resultado, es que ese hélice se pudiera deformar. "Te lo puedes imaginar como la cinta de una bailarina que se mueve en espiral: a principio es como un muelle más estirado y hacia la parte final más apretado", explica Rego. Eso es, en metáforas, la luz con autotorque.

Esta radiación se genera disparando dos haces de luz con MOA hacia un gas noble. "Aquí ocurre un proceso llamado generación de armónicos de alto orden, que cambia completamente las características de la luz que emerge", explica Emilio Pisanty, investigador del ICFO y coautor.

INVISIBLE A LOS OJOS
 

Quien quisiera ver con sus ojos la nueva clase de luz se llevaría un chasco. En primer lugar, se trata de luz ultravioleta, muy alejada de la visible. En segundo lugar, los "hélices deformados" están empaquetados en impulsos de pocas decenas de femtosegundos. Esta duración es para un segundo lo que un segundo es para un millón de años.

Hasta ahora los rayos con MOA se han usado para sacar fotos estáticas de la estructura íntima de varios materiales. Que la forma de la espiral varíe en el tiempo a mesura que el impulso discurre, introduce la dimensión temporal, lo que permitiría sacar algo parecido a un video. Todo el fenómeno ocurre a escalas de tiempo muy cortas, lo que permitiría estudiar las dinámicas rapidísimas de las moléculas o los materiales magnéticos.

Sin embargo, los investigadores extreman la cautela. Incluso matizan en qué sentido se trata de una propiedad nueva. Pisanty considera que lo es, pero admite que se da en luz sintética y nunca se ha observado en la luz natural – aunque nadie puede excluir que algún fenómeno genere luz con esa característica. "Más que una nueva propiedad de la luz, son haces de luz con una nueva propiedad", concluye  Rego.

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