Físicos rompen la barrera de la velocidad de la luz usando pulsos láser en un plasma caliente


La mayoría de nosotros sabemos por un curso de física escolar que cualquier movimiento en nuestro mundo, incluida la velocidad de transferencia de información, está limitado por una constante fundamental igual a la velocidad de la luz en el vacío, que es 299 792 458 metros por segundo. Es poco probable que los fotones individuales de luz superen esta barrera, pero hay algunas características especiales de la luz que no parecen obedecer estas reglas. Desafortunadamente, el uso de estas características no nos ayudará a alcanzar estrellas distantes en poco tiempo, pero todo esto abre el camino para el desarrollo de una serie de tecnologías láser completamente nuevas.


Físicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California y de la Universidad de Rochester en Nueva York se han dedicado durante mucho tiempo a la investigación sobre la propagación de pulsos de luz láser en diversos medios y en diversas condiciones. Al seleccionar con precisión los parámetros del medio de propagación, los científicos ya lograron reducir la velocidad de la luz a casi cero. Y recientemente, utilizando una especie de onda de fotones sincronizados y plasma caliente, los científicos han hecho que estas ondas puedan viajar un 30 por ciento más rápido que la velocidad de la luz en el vacío.


La velocidad máxima de los fotones de luz y otros tipos de ondas electromagnéticas es constante y está limitada por la relación fundamental de campos magnéticos y eléctricos, denominada electromagnetismo. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, las vibraciones rítmicas de grupos de fotones sincronizados forman una especie de onda de luz y dan a esta onda la llamada velocidad de grupo. Y es esta velocidad de grupo la que puede ralentizarse o acelerarse cambiando los parámetros del componente electromagnético del entorno.


Al eliminar electrones de los átomos de una mezcla de hidrógeno y helio con luz láser, los científicos pudieron cambiar la velocidad de grupo de la onda generada por la segunda fuente de luz. En este caso, el cambio en la proporción y concentración de gases en la mezcla y la forma de los pulsos de luz actúan como una "palanca de control" para los cambios de velocidad. En cierta posición de esta "palanca", apareció un efecto interesante, los fotones individuales continuaron moviéndose en el medio de plasma a una velocidad normal, y su "baile" colectivo se aceleró significativamente.


Como se mencionó anteriormente, todo esto no nos permitirá crear tecnologías para viajes rápidos por el espacio exterior. Sin embargo, la capacidad de controlar la velocidad de grupo de las ondas de luz será muy útil para una serie de tecnologías avanzadas, incluida la creación de láseres de alta potencia utilizados en la industria, en aceleradores de partículas, en tecnologías de fusión nuclear, etc. Tradicionalmente, estos láseres utilizan elementos de estado sólido y cristales, que tienen un límite en la potencia que se les inyecta y que eventualmente pierden sus características ópticas y eficiencia.


El uso de chorros de plasma en lugar de cristales para amplificar la luz permitirá olvidarse de estas limitaciones y crear láseres de plasma con un nivel de potencia realmente inalcanzable en el momento actual. Y esto, a su vez, permitirá que una serie de tecnologías industriales y de investigación alcancen un nivel cualitativamente nuevo.