Ciencias

Los físicos rompieron la velocidad de la luz con pulsos dentro del plasma caliente

Navegando por las suaves aguas del vacío, un fotón de luz se mueve a unos 300.000 kilómetros (186.000 millas) por segundo. Esto establece un límite firme sobre la rapidez con la que un susurro de información puede viajar a cualquier parte del Universo.

Aunque es probable que esta ley nunca se infrinja, hay características de la luz que no siguen las mismas reglas. Manipularlos no acelerará nuestra capacidad de viajar a las estrellas, pero pueden ayudarnos a allanar el camino para una nueva clase de tecnología láser.

Los físicos han estado jugando mucho y rápido con el límite de velocidad de los pulsos de luz durante un tiempo, acelerándolos e incluso reduciéndolos a una parada virtual utilizando varios materiales como gases atómicos fríos, cristales refractivos, y fibras ópticas.

Esta vez, los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California y la Universidad de Rochester en Nueva York pudieron lidiar con enjambres calientes de partículas cargadas, ajustando la velocidad de las ondas de luz en el plasma a algo alrededor de una décima parte del vacío normal. de luz. velocidad a más del 30 por ciento mas rápido.

Esto es más y menos impresionante de lo que parece.

Para romper los corazones de aquellos que esperan que esto nos lleve a Proxima Centauri y retroceda en el tiempo para tomar el té, este viaje superlumínico está de acuerdo con las leyes de la física. Perdon.

La velocidad de un fotón está fijada en su lugar por la red de campos eléctricos y magnéticos conocida como electromagnetismo. No hay forma de evitar esto, pero los pulsos de fotones en frecuencias estrechas también se empujan entre sí para crear ondas regulares.

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La subida y bajada rítmica de grupos enteros de ondas de luz se mueven a través de las cosas a un ritmo descrito como velocidad de grupo, y es esta ‘onda de ondas’ la que se puede ajustar para disminuir o aumentar la velocidad, dependiendo de las condiciones electromagnéticas de su entorno.

Al eliminar los electrones de una corriente de iones de hidrógeno y helio con un láser, los investigadores pudieron cambiar la velocidad del grupo de pulsos de luz enviados a través de ellos por una segunda fuente de luz, colocando los frenos o simplificándolos ajustando la proporción de gas y obligando a las características del pulso a cambiar de forma.

El efecto general se debió a la refracción de los campos de plasma y la luz polarizada del láser primario utilizado para eliminarlos. Las ondas individuales de luz todavía se movían a su ritmo normal, incluso cuando su danza colectiva parecía acelerarse.

Desde un punto de vista teórico, el experimento ayuda a dar forma a la física del plasma e imponer nuevas restricciones a la precisión de los modelos actuales.

En términos prácticos, esta es una buena noticia para las tecnologías avanzadas que esperan entre bastidores pistas sobre cómo sortear los obstáculos que impiden que se conviertan en realidad.

Los láseres serían los grandes ganadores aquí, especialmente la variedad increíblemente poderosa. Los láseres de la vieja escuela se basan en materiales ópticos de estado sólido, que tienden a dañarse con el aumento de energía. Usando corrientes de plasma amplificar o cambiar las características de la luz evitaría este problema, pero para aprovecharlo al máximo, realmente necesitamos modelar sus características electromagnéticas.

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No es una coincidencia que el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore esté interesado en comprender la naturaleza óptica de los plasmas, ya que alberga algunos de los más impresionante tecnología láser.

Láseres cada vez más potentes son exactamente lo que necesitamos para muchas aplicaciones, desde aumentar los aceleradores de partículas hasta mejorar tecnología de fusión limpia.

Puede que no nos ayude a movernos por el espacio más rápido, pero son estos mismos descubrimientos los que nos impulsarán hacia el tipo de futuro con el que todos soñamos.

Esta investigación fue publicada en Cartas de revisión física.

Prudencia Febo

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