• Prof. Cerebrón

La luz se ramifica como un río

Una de las propiedades más interesantes de la luz es su dualidad onda-partícula. Si se considera a la luz como una onda, podremos ver que se comporta como las olas que se dividen y se dividen dependiendo los obstáculos a sortear. Dependiendo de la estructura del medio, pueden pasar cosas diferentes a las olas que atraviesan; pueden atenuarse, dispersarse, doblarse, extenderse o continuar fluyendo. A esto se le llama flujo de ramificación, el cual, se ha podido observar en corrientes eléctricas, olas del mar y ondas sonoras. Ahora, el equipo de investigación del Colegio de Ópticas y Fotónica de la Universidad de Florida Central y del Instituto Tecnológico Technion-Israel han podido observar que este efecto en un láser de luz.


https://www.nature.com/articles/s41586-020-2376-8

Para que pueda ocurrir el flujo de ramificación, la estructura del medio en el que se mueve la luz tiene que ser aleatoria, es decir, que azarosamente cambie su composición y forma. Así también, los cambios espaciales en la estructura (la forma del medio) deben ser mayores que la longitud de onda del flujo de luz. De esta forma, pequeñas perturbaciones y fluctuaciones de la estructura del medio pueden dispersar el flujo como un río. Por ejemplo, supongamos que tenemos ondas de agua que se mueven sobre diferentes tipos de arena que están acomodadas de diferentes formas, las olas entonces se ramificarán dependiendo el medio en el que se estén deslizando. En agua esto es relativamente fácil de hacer, pero con la luz parece todo un reto.

Los científicos pudieron resolver esto tomando a una membrana de jabón. El grosor de esta membrana cambia mucho en pequeñas escalas debido a las diferentes concentraciones de surfactante. Esto provoca que podamos ver patrones coloridos en las burbujas de jabón cuando la luz se refracta por ellas. Por lo tanto, es un buen medio para que la luz se ramifique.


A pesar de lo sencilla que parece la idea, no es fácil de hacer. La luz de un láser necesita brillar entre las dos capas de surfactantes. Por lo tanto, se insertó una fibra en la membrana para obtener una película curva, o al acoplar un haz elíptico ancho en una película plana. Es decir, hacer una burbuja controlada. De esta forma, al iluminar la membrana con luz blanca débil se puede ver los cambios de grosor debido a que se ven pequeños arcoíris que son los que dividen al haz. Entonces, al hacer pasar el láser, éste pudo dividirse en la superficie de la membrana. Hasta ahora este experimento se ha limitado a dos dimensiones, pero al engrosar la película de jabón, se espera ver la ramificación en tres dimensiones.


Los beneficios que se pueden obtener de esta investigación es entender cómo interactúa la luz con los líquidos. Por ejemplo, se pueden investigar cómo las características ópticas afectan el flujo ramificado. Así mismo, podrían explorarse fenómenos relativistas de la luz en espacios curvos.

La luz siempre ha llamado la atención del hombre desde la filosofía antigua, y ahora vemos una más de sus propiedades que seguramente nos ayudarán a entenderla mejor y a potencializar dicha propiedad en nueva tecnología.


Como siempre, gracias por leerme.



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