Congelaron la luz un minuto

mNi cuando las aguas del Mar Rojo se separaron. Físicos en la Universidad Técnica de Darmstadt lograron algo que se creía imposible hasta ahora: detener la luz por cerca de un minuto.

Y aunque hace unos años se había logrado detener unos instantes, ahora los físicos encabezados por Thomas Halfmann del Instituto de Física Aplicada no solo la pararon sino que pudieron salvar por un minuto las imágenes que eran transferidas por el pulso de luz en un cristal, un millón de veces más tiempo que lo que se había logrado.

El logro fue realidad mediante una combinación de métodos muy conocidos en ese campo. El resultado tendría aplicaciones prácticas en los sistemas futuros de procesamientos de datos que operan con luz.

Para detener la luz, los científicos usaron un cristal parecido al vidrio con baja concentración de iones (átomos cargados eléctricamente) del elemento praseodimio. El conjunto experimental también incluyó dos rayos láser. Uno es parte del la unidad de desaceleración mientras que el otro es el detenido. El primero, rayo de control, cambia las propiedades ópticas del cristal: los iones cambian entonces la velocidad de la luz en alto porcentaje. El segundo rayo, el que será detenido, entra en contacto con el nuevo medio del cristal y láser y es desacelerado adentro. Cuando los físicos apagan el rayo de control al mismo momento que el otro está dentro del cristal, el rayo desacelerado se detiene.

Para ser más exactos, la luz se convierte en una especie de onda atrapada en el cristal. Esto se puede explicar así:

Los iones de praseodimio son orbitados por electrones y se comportan como una cadena de imanes: si usted mueve uno, el movimiento debido a las fuerzas magnéticas se propagan en la cadena como una onda. Como los científicos llaman spin al magnetismo de los electrones, una onda spin se forma en la misma manera cuando congela un rayo láser. Esta es una reflexión de la onda de luz del láser. De esta manera los investigadores pudieron almacenar imágenes como las de un patrón de rayas hecho de la luz láser dentro del cristal. La información puede ser leída de nuevo encendiendo de nuevo la luz de control.

La idea del equipo es intentar almacenar la luz por más tiempo, quizás una semana, y lograrlo con una longitud de onda mayor alcanzando una tasa más eficiente de transferencia de datos.

No es sencillo para el común de los mortales, pero suena bien: detener la luz.

Cangrejos que escojen la comida por el color

No pueden vivir como nosotros y los demás animales sobre la tierra o cerca de la superficie. Los cangrejos que viven a unos 800 metros de profundidad, donde no llega la luz solar, tienen un tipo de visión que combina la sensibilidad a la luz azul y ultravioleta. Sí, su detección de longitudes de onda más cortas le da una forma de ganarse la vida alimentando bien y no con veneno.

“Llámelo codificar la comida mediante el color”, dijo Sönke Johnsen, biólogo de Duke. Explicó que estos animales pueden estar utilizando su sensibilidad a aquellos tipos de luz para “diferenciar los corales tóxicos donde residen, los cuales resplandecen con bioluminiscencia, verde-azul y verde, del plancton que comen que resplandece en azul”.

El descubrimiento explica cómo algunos animales de las profundidades marinas usan sus ojos y cómo su sensibilidad a la luz moldea sus interacciones con su ambiente.

“Algunas veces estos hallazgos conducen a innovaciones útiles años más tarde”, como un telescopio de rayos X puesto en los ojos de una langosta, dijo Tamara Frank, biólova de Nova Southeastern University. Ella y sus colaboradores reportaron el hallazgo en Journal of Experimental Biology.

Frank, quien condujo el estudio, había mostrado antes que ciertas criaturas de mar profundo pueden ver en longitudes de onda ultravioleta, pese a vivir a menos profundidad.

Este estudio es de los primeros en examinar la respuesta a la luz de animales que viven en el fondo.

La investigación se realizó cerca a Bahamas. Los científicos tomaron videos e imágenes de las regiones, grabando cómo los crustáceos comían y las longitudes de onda de luz, o color, a las que resplandecían los animales circundantes por la bioluminiscencia. También capturaron y examinaron los ojos de 8 crustáceos en esos sitios y en otros de anteriores cruceros.

Frank disparó distintas intensidades de luz y colores sobre los crustáceos y grabó la respuesta de sus ojos con un electrodo. Los animales habían sido subidos en cámaras con aislamiento de temperatura y luz.

Todas las especies eran extremadamente sensibles a la luz azul y dos tanto a la azul como a la ultravioleta.

Luego en otra inmersión se comprobó la manera como se alimentaban los cangrejos, demostrando que tenían un código de color para su comida.

En al foto de Johnsen se aprecia un crustáceo con bioluminiscencia.

Pum… ¡y se hizo invisible!

No es una nueva serie de televisión ni tampoco una excitante novela de aventuras. La invisibilidad está aquí y llegó para quedarse.

El sueño de tantas personas desde hace tantísimos años está al alcance de la mano.

“Ver algo invisible con los propios ojos es una experiencia increíble”, dicen Joachim Fischer y Tolga Ergin. Durante casi un año el par de físicos y miembros del equipo del profesor Martin Wegener en el Center for Functional Nanostructures ha trabajado para refinar la estructura del manto de invisibilidad de Karlsruhe de modo que sirve también en el rango visible del espectro.

En los mantos de invisibilidad, las ondas de la luz son guiadas por el material de modo que dejan el manto como si nunca hubieran hecho contacto con el objeto oculto. En consecuencia, el objeto es invisible al observador. Las exóticas propiedades ópticas del material camuflador se calculan mediante herramientas matemáticas complejas.

Son propiedades que resultan de una estructuración especial del material. Tiene que ser más pequeño que la longitud de onda de la luz que tiene que ser deflectada. En las longitudes visibles al ojo humano, los materiales tienen que ser estructurados en el rango del nanómetro.

El manto producido por Fischer y Ergin es más pequeño que el diámetro de un cabello humano. Hace que la curvatura de un espejo de metal aparezca plana, y como resultado de ello un objeto oculto detrás se hace invisible.

El metamaterial puesto encima de esta curvatura parece como un palillo de madera, pero consiste de plástico y aire.

En resumen: el metamaterial usado desvía los rayos de luz, de modo que lo que hay detrás no es visto por los ojos pese a que allí permanece.

En menos de cinco años el desarrollo del manto de la invisibilidad pasó de la teoría a la realidad.

En la imagen, micrografía electrónica de la estructura del manto de la invisibilidad. En morado, el metamaterial de polímero y aire.