Puntos excepcionales podrían detener las olas de luz en sus pistas

La luz se mueve rápido. Ese es el punto de luz, al menos la forma en que la mayoría de la gente lo piensa. La luz se filma a través de los 93 millones de millas entre la Tierra y el sol en sólo 8 minutos, transporta información en todo el mundo casi instantáneamente, y su velocidad máxima de 186.000 millas por segundo (300.000 kilómetros/s) resulta ser el límite de velocidad absoluta del universo entero.

Pero hay algunos físicos interesados en dar vuelta a ese rasgo de luz en su cabeza, y ralentizarlo. Y en un nuevo artículo, publicado el 3 de enero en la revista Physical Review Letters y en arXiv, un equipo de investigadores demostró que se podía hacer luz para detenerse en ciertos “puntos excepcionales”.

Esta no es la primera técnica que los científicos han inventado para reducir la velocidad de la luz. En el año 2001, un artículo publicado en la revista Nature (y explicado en el New York Times) demostró que la luz podía ser impresa en los átomos sobreenfriados de tal manera que llega a una parada completa – y luego se hace correr por un segundo pulso de luz para continuar a lo largo de su alegre camino.

Pero la técnica descrita en este trabajo del 3 de enero no se basa en los átomos sobreenfriados ni en la impresión de luz. En su lugar, se basa en algunas curiosas rarezas de cómo se comportan las olas -incluidas las ondas de luz- en las circunstancias inusuales de los “puntos excepcionales”.

Un punto excepcional es un lugar donde se encuentran dos complejos patrones de longitudes de onda que se reflejan entre sí, fusionándose en un patrón u otro, dependiendo de la forma en que viajen.

Destruyamos eso:

Es posible que hayas escuchado que la luz es una ola, y hay una buena posibilidad de que la imagines como una ola bastante simple, como esta:

Pero la realidad es que las ondas en el mundo real -ya sean de luz, sonido o vibraciones cuánticas- son formas tridimensionales mucho más ricas y complejas que cambian constantemente, según las propiedades del contenedor por el que se mueven.

Al afinar las propiedades del contenedor, los científicos han descubierto cómo derrumbar una ola compleja en su gemelo espejo. Este fenómeno ocurre en puntos excepcionales, o puntos alrededor de los cuales las ondas muestran comportamientos excepcionalmente extravagantes. Dispare un rayo de luz y su espejo gemelo a través del punto en una dirección, y ambos emergerán parecidos al rayo de luz original. Dispárenles por el otro lado, y ambos emergerán pareciendo la onda del espejo.

Trabajo teórico

En este trabajo, los científicos demostraron que, teóricamente, las propiedades del punto excepcional y de los haces de luz podrían afinarse de tal manera que la luz dejaría de moverse completamente en este punto excepcional. Cambia las propiedades y los rayos de luz otra vez, y la luz continuaría en su alegre camino.

Durante mucho tiempo, los científicos pensaron que los puntos excepcionales eran conceptos puramente teóricos. Pero en 2010, los investigadores pudieron construir uno en el mundo real disparando microondas a través de una caja metálica especialmente construida, haciendo que los patrones de onda voltearan de un modo a otro.

Los investigadores aún no han construido un punto excepcional que detenga la luz en el mundo real, y queda por ver si alguien lo hará. En una declaración del equipo detrás del documento de puntos excepcionales que detiene la luz, los investigadores dijeron que su próximo paso es averiguar si puntos excepcionales similares podrían detener otros tipos de ondas, como el sonido, en sus pistas.

En el futuro, el equipo escribió en este artículo, esperan que la tendencia al alza en la investigación de puntos excepcionales ayude a resolver problemas importantes en la mecánica cuántica, y señalen el camino hacia nuevas tecnologías que confían en doblar y moldear las olas.