Aunque por lo general imaginemos la luz siempre en forma de línea recta, hace unos 30 años se descubrió que existe un tipo que puede retorcerse sobre sí misma, generando haces conocidos como vórtices de luz. Este fenómeno podría compararse con un torbellino, en el que en vez de ser el aire el que gira en torno a un punto es la luz la que lo hace.
Dicho hallazgo ha sido muy estudiado desde entonces, por tener un gran número de aplicaciones interesantes. Sin embargo, ahora un equipo de investigadores de la Universidad de Salamanca y la Universidad de Colorado, dirigido por la investigadora de la USAL Laura Rego, ha ido más allá, al descubrir un tipo de luz que presenta esta misma cualidad, pero con una velocidad de rotación variable.
Controlando el giro
“En realidad, lo que hemos hecho ha sido encontrar una luz que presenta una nueva propiedad”, explica a Hipertextual Laura Rego. “El torque”. ¿Pero qué es exactamente eso del torque?
Para comprenderlo, es importante tener claros algunos conceptos sobre movimientos circulares. Cuando un objeto- como una rueda o un volante- se mueve de esta forma, se genera lo que se conoce como un momento angular, con una velocidad de rotación concreta.
Esta velocidad puede ser constante o ir variando, de modo que tendríamos como nuevo parámetro la aceleración, positiva o negativa, según si acelera o frena. En este caso, en el que se añade aceleración, tendríamos lo que se conoce como un torque.
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“Cuando agarras el volante del coche y le aplicas una fuerza para moverlo estás generando una aceleración, porque el volante pasa de estar quieto a empezar a moverse, adquiriendo una velocidad de rotación”, cuenta Rego al otro lado del teléfono.
De este modo se está produciendo un torque. Sin embargo, el caso de la propiedad descubierta por su equipo es diferente, pues no es necesario aplicar ninguna fuerza para que esto ocurra, sino que la luz lo hace de forma autónoma. Además, esto es algo que puede controlarse, lo cual sería de gran utilidad de cara a aplicaciones futuras. “Podemos hacer pulsos que tengan el torque que nosotros queramos”, aclara la investigadora de la Universidad de Salamanca. “En los experimentos lo hicimos tanto acelerando como decelerando”.
Propiedades por descubrir
Esta nueva propiedad de la luz es un hallazgo reciente, por lo que aún es pronto para saber cuáles serán sus aplicaciones. Sí que se están encontrando algunas muy interesantes para la luz con velocidad de rotación constante. “Del mismo modo que un torbellino de aire puede capturar una silla y hacerla girar con él, los vórtices de luz tienen la capacidad de atrapar partículas y transferirles su mismo momento angular”, narra Laura Rego.
Pero eso no es todo, ya que también pueden almacenar información, por lo que puede utilizarse en el área de las comunicaciones. Por ejemplo, en las Canarias se consiguió captar información codificada en un vórtice de luz y enviarla a través del aire de una isla a otra.
También tiene aplicaciones interesantes en ciencia básica, ya que ayuda a estudiar mejor partículas pequeñas como el átomo.
Además, relacionado con esto último, el hallazgo que se publica hoy en Science tiene una peculiaridad muy interesante, ya que se ha llegado hasta él con haces de luz en frecuencias del ultravioleta extremo, a pulsos muy rápidos, con una duración del orden de la milbillonésima de segundo. “La combinación de ambas propiedades es muy interesante para estudiar la materia a escala nanométrica”, explica la física entrevistada por este medio. “ Para estudiar partículas muy pequeñas, que además se mueven muy rápido, es útil mirar cómo interaccionan con la luz, pero para eso no vale cualquier luz”.
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Con esto hace referencia a que cuanto mayor sea la frecuencia más pequeñas serán las partículas que se pueden observar. Además, si los pulsos de luz duran muy poco, se pueden ver movimientos muy rápidos. Por eso, podría ser que este hallazgo ayude en un futuro en investigaciones relacionadas con la escala nanométrica.
En definitiva, si los vórtices de luz, en los que la velocidad de rotación es constante, tienen tantas aplicaciones, la luz con torque, cuyo giro se puede acelerar o decelerar deliberadamente, podría tener usos similares, pero más precisos. Esto, unido al hecho del uso de pulsos cortos y a frecuencias muy elevadas, daría lugar a una herramienta con muchísimo potencial. Aunque para saber en qué consiste este será necesario seguir investigando.