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¡La Luz! Uno de los grandes misterios del Universo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física Cuántica    ~    Comentarios Comments (1)

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Científicos consiguen congelar la luz y hacerla sólida. Al menos así ha sido publicado en distintos medios

Los fotones, las partículas de las que está hecha la luz, no se comportan como muchas otras partículas porque no tienen masa. Esto hace que no interaccionen entre ellas y por tanto no se unan unas a otras para formar elementos mayores y más complejos, como sí hacen otras partículas fundamentales.

Algo sabemos sobre la luz, de qué está conformada y su velocidad en el vacío y otras peculiaridades. Sin embargo, de esas pequeñas y luminosas partículas de la familia de los Bosones… ¡Nos queda mucho que aprender!

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Sin embargo, en los últimos años varios equipos científicos de todo el mundo han logrado jugar con esta característica y, de alguna forma, burlarla, deteniendo la luz y congelándola, convirtiéndola en un sólido. Se trata de un fenómeno que nos recuerda a las películas de ciencia ficción (piensen en los sables láser de La guerra de las galaxias), pero en cuyo conocimiento los investigadores avanzan cada día más. Los últimos, un equipo de la Universidad de Princeton que ha logrado convertir la luz en cristal, según sus conclusiones.

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                                                        Logran almacenar luz en fibra óptica

Nos interesa explorar, y eventualmente controlar y dirigir, los flujos de energía a nivel atómico. Lo han conseguido interconectando fotones, las partículas elementales de la luz, de forma que se quedasen fijos en un lugar como si estuviesen congelados. Los resultados de sus experimentos podrían servir para desarrollar nuevos y exóticos meta-materiales, además de ayudar a avanzar en el conocimiento sobre el estudio fundamental de la materia.

“Es algo que nadie había visto antes, un nuevo comportamiento de la luz”, explica Andrew Houck, profesor asociado de ingeniería eléctrica y uno de los investigadores. “Nos interesa explorar, y eventualmente controlar y dirigir, los flujos de energía a nivel atómico”, dice Hakan Türeci, uno de los miembros del equipo.

Foto de Luz Congelada (15/35)

                                                                          Imagen de la luz congelada

Para lograrlo, construyeron una estructura hecha de materiales superconductores con más de cien mil millones de átomos ensamblados para funcionar como uno solo y la situaron junto a un cable superconductor por el que transitaban fotones. Esos fotones, debido a mecanismos propios de la física cuántica, adoptaron algunas de las propiedades del átomo, como por ejemplo las interacciones entre ellos, algo que normalmente no ocurre con los fotones. Así, el equipo logró que fluyesen como si fuesen parte de un líquido o que se congelasen como si fuesen un cristal sólido.

Los científicos han estudiado el comportamiento de la luz durante años, que a veces corresponde al de una onda y otras al de una partícula. Con este experimento, han podido inventarle uno nuevo. “Hemos provocado una situación en la que la luz se comporta efectivamente como una partícula, en el sentido de que dos fotones pueden interaccionar con fuerza. En un momento oscila de delante hacia atrás como si fuera un líquido, y en otro directamente se congela”, explica Türeci.

Los ordenadores actuales no ‘entienden’ la física cuántica

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Se está muy cerca de poder construir al completo un ordenador cuántico y, nuestro mundo, se verá revolucionado como cuando llegó la relatividad especial de Einstein y el cuanto de acción de Planck

Esta investigación es parte del esfuerzo que científicos de todo el mundo están poniendo para intentar responder algunas preguntas fundamentales del comportamiento de las partículas subatómicas, cuestiones que no es posible contestar ni siquiera utilizando los ordenadores más potentes de los que disponemos hoy en día.

Es como resolver preguntas sobre aerodinámica observando un modelo de aeroplano en un túnel de viento, es decir, a través de una simulación física en vez de con cálculos digitalesLos equipos de computación con los que trabajan los científicos no sirven porque funcionan siguiendo la mecánica tradicional, que describe cómo es el mundo de los objetos cotidianos en una escala muy amplia, desde los planetas hasta los átomos y moléculas. Pero el mundo de los fotones y otras partículas de tamaño inferior al átomo funciona siguiendo las reglas de la mecánica cuántica, que incluye propiedades en apariencia imposibles e incomprensibles, como por ejemplo que varias partículas estén relacionadas en cuanto a su comportamiento a pesar de estar distanciadas por cientos de kilómetros.

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Esa diferencia en cuanto a sus características limita la capacidad de los ordenadores de trabajar con estos componentes subatómicos. Simplemente, no puede calcular qué harán ante unos u otros estímulos. De forma que la comunidad científica lleva tiempo intentando crear un nuevo tipo de ordenador basado en las normas de la física cuántica, con el convencimiento de que así podrán responder a muchas de las preguntas que les intrigan de esta rama del conocimiento. Para crear esa nueva computadora, sin embargo, hace falta tiempo y profundizar en la investigación de estos fenómenos, creándose así un círculo que retrasa las respuestas.

Resultado de imagen de dentro de la que se enmarca el trabajo de los científicos de Princeton, apuesta por dejar de lado los ordenadores y desarrollar nuevas herramientas que imiten el comportamiento de las subpartículas.

Otra corriente dentro del estudio de la física cuántica, dentro de la que se enmarca el trabajo de los científicos de Princeton, apuesta por dejar de lado los ordenadores y desarrollar nuevas herramientas que imiten el comportamiento de las subpartículas. El inconveniente es que estas herramientas tendrán una utilidad más limitada que la de un ordenador cuántico, pero la ventaja está en que en teoría podrán crearse sin necesidad de responder previamente a cuestiones más complejas y avanzadas.

Resultado de imagen de dentro de la que se enmarca el trabajo de los científicos de Princeton, apuesta por dejar de lado los ordenadores y desarrollar nuevas herramientas que imiten el comportamiento de las subpartículas.

“Es como resolver preguntas sobre aerodinámica observando un modelo de aeroplano en un túnel de viento, es decir, a través de una simulación física en vez de con cálculos digitales”, explica una entrada en el blog Scienceblog.

Resultado de imagen de Las maravillas que se puede realizar con la luz y los fotones

              También la luz, está presente en nuestros cerebros

En este caso, la herramienta desarrollada es muy pequeña y sus posibilidades son limitadas, pero los investigadores confían en poder ampliarla, así como aumentar el número de interacciones entre fotones, aumentando su capacidad de simular situaciones complejas. En el futuro esperan poder observar la luz en estados aún más extraños, como por ejemplo un superfluido o un aislante.”

Cuando sepamos lo que es la luz… ¡Sabremos lo que es el Universo… y nosotros!

emilio silvera

 

  1. 1
    Fandila Soria
    el 27 de octubre del 2018 a las 18:54

    La congelación de la luz en sus fotones no significa su estaticidad, sino su reclusión común en un espacio.

     Nos sorprendimos cuando nos dijeron que existe la atracción, y según, la repulsión, entre dos rayos de luz o lo que es lo mismo entre fotones.
    ¿Porqué los fotones como los menores elementos macro no pueden quedar recluidos formando otros elementos mayores, tal que los electrones o los quarks, pongamos por caso? serían igual de estables si las fuerzas rentre ellos en el interior lo fueran. Eso no ocurrirá en cualquier dimensión sino en espacios tan pequeños que sean asimilables a su ondas recluidas como orbitaciones en el interior de tales elementos nuevos.

    Muchas de las incógnitas que ahora se nos presentan se clarificarian. Por ejemplo,  la emisión-recepción de fotones por parte de los electrones y quarks y aquellos otros “elementos” de parecidas dimensiones. El misterio de la composición de tales elementos desaparecerá.
    Independientemente de saber, no cómo se originan los fotones, que esa es otra, y no tan clara, sino de que están formados, realmente no conducen a nada positivo pues no podemos verlo. Sin embargo sí que es verdad que constituyen los entes materiales (Materia normal) más pequeños. ¿No es lo lógico que sean las partículas primeras de esta, nuestra dimensión?

    Ondas, ondas partícula, materiales, inmateriales… ¿Qué  más da si toleran el tratamiento de onda partícula, y actúan según una masa. Y es que si algo no se compone de nada, nada es… Nada no material puede ser de nada o surgir de ella. Más aún cuando se constata que en la materia masa y energía son equivalentes.

    Se suele decir, No… Es que se trata de un movimiento transmitido a través del vacío… Eso ya lo hacen por decir algo, el sonido en el aire o una vibración en el agua (Las olas por ejemplo). Pero son estos  movimientos en su medio de tan poco calado, que comparados con el fotón no son nada… Alguna composición interna del traído y llevado fotón le hace tener una autonomía tan grande que no se le equipara. Al igual que cualquier otro elemento libre, cuya energía cinética puede llevarlo tan lejos. 

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