Científicos españoles descubren una nueva propiedad de la luz

La ciencia española, portada en Science gracias a una nueva propiedad de la luz

Un equipo de científicos del Grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica de la Universidad de Salamanca (ALF-USAL), ha liderado una proyecto internacional que demuestra, por primera vez, que la luz puede forzar una torsión sobre sí misma en ausencia de fuerzas externas.

Esta nueva propiedad, nunca vista hasta el momento, ha posicionado a la ciencia española en el eje de todas las miradas y ha permitido que, un estudio elaborado por investigadores nacionales, ocupe la portada de una de las revistas científicas más prestigiosas, Science.

Luz con auto-torque

El nuevo tipo de haz de luz posee la propiedad de acelerar su torsión en el tiempo, como un remolino que acelerase su rotación. No sólo gira por sí mismo, sino que, también es “capaz de aumentar la velocidad de su giro sin ayuda externa, auto acelerándose” afirman los autores para Agencia Sinc. Son, por lo tanto, vórtices que ejercen sobre sí mismos un torque, es decir, luz con auto-torque.

En 1992, se comprendió que la luz también puede poseer momento angular orbital (OAM) cuando la forma espacial del haz de luz gira (o se retuerce) alrededor de su propio eje. Por eso se utilizaron dos pulsos de láser infrarrojo, cada uno con su correspondiente momento angular orbital para realizar el experimento. A través del gas como argón se produjo un retraso entre ellos, superponiéndose de tal forma que el segundo de los momentos orbitales golpeó el gas antes de que el primero pasase.

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(A) Dos pulsos infrarrojos (IR) de femtosegundos con retardo de tiempo y con diferentes OAM se enfocan en un objetivo de gas para producir haces EUV auto-torsionados a través de HHG. Fuente: Revista Science

Tal y como recoge el estudio, la presencia de OAM no es visible a simple vista pero sí tiene la capacidad de revelarse cuando el haz de luz interactúa con la materia. Hasta la fecha, sin embargo, todas las vigas OAM han sido estáticas, o lo que es lo mismo, no han variado en el tiempo. El equipo de investigadores ha conseguido, de forma experimental, dejar al descubierto una nueva propiedad de los haces de luz, manifestada como un OAM variable en el tiempo a lo largo del pulso de luz.

El estudio se ha desarrollado en colaboración con la Universidad de Colorado y el Instituto de Ciencias Fotónicas de Castelldefels (ICFO). Las conclusiones extraídas de la investigación abren nuevas vías para la experimentación básica en torno a las dinámicas de las interacciones entre la luz y la materia

¿Qué ocurre en la práctica?

Los vórtices de luz tienen aplicaciones interesantes en diferentes ámbitos de la tecnología, aunque todavía se está trabajando a nivel experimental. Tal y como aseguran desde el grupo de investigación, uno de los usos más relevantes es la posibilidad de transferir giros a la materia. La luz con auto-torque es potencialmente útil para comunicar aceleraciones angulares (giros) en corrientes, por ejemplo, dentro de materiales conductores. Dado que los haces que se han producido son de alta frecuencia, se sugieren aplicaciones de este tipo en estructuras materiales nanoscópicas.

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Portada Revista Science

Se trata, por todo ello, de una nueva herramienta para estudiar la dinámica de las interacciones entre la luz y la materia, en la escala micro y nanoscópica. El dominio de la dinámica a estas escalas, mediante herramientas como los haces con torque, “es un paso fundamental para el desarrollo de la tecnología del futuro”, concluyen los científicos.

Fuentes: Agencia Sinc y Revista Science

Imagen destacada: Pixabay

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