La luz

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La luz puede viajar hacia atrás y superar su propia velocidad
Un nuevo experimento con láser desconcierta a los físicos

Un experimento realizado por científicos norteamericanos muestra que la luz puede, no sólo superar su velocidad natural, sino propagarse hacia atrás como con una velocidad negativa, lo que puede suponer un nuevo paso en la mejora de las comunicaciones por fibra óptica eincluso de la tecnología informática. El experimento ha consistido en introducir una señal lumínica láser a través de una fibra óptica a la que se había añadido un elemento químico denominado erbio. Paradójicamente, el pulso de luz salía por el extremo opuesto de la fibra antes de haber entrado en ella por completo, como si recorrer su longitud no tomase ningún tiempo. Todo es muy extraño, pero es asícomo funciona el mundo, dice su descubridor, Robert Boyd.

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Boyd y la onda de luz. Rochester University.

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Boyd y la onda de luz. Rochester University.

En los últimos años, los científicos han hallado formas de alterar la velocidad natural de la luz en el vacío, haciendo que ésta viaje más deprisa o más despacio, según diversas condiciones de propagación.

Ahora, un equipo deinvestigadores de la universidad estadounidense de Rochester ha conseguido, además, que un pulso de luz viaje en sentido contrario a su propagación, como si se desplazase con una velocidad negativa, según informa dicha universidad en un comunicado.

Robert Boyd, director de la investigación y profesor de óptica de la universidad de Rochester, señala que ya se sabía, teóricamente, que la luzpodía propagarse con una velocidad negativa, pero nadie estaba totalmente seguro de que la teoría tuviese sentido
físico y pudiese ser puesta a prueba en el laboratorio.

Boyd y su equipo han mostrado que esta velocidad negativa de la luz, considerada generalmente como una rareza matemática, es un fenómeno más del mundo real, según los resultados de su investigación, publicados en la revistaScience.

El pulso luminoso que viaja con velocidad negativa sorprende, además, por otra característica: se desplaza más rápidamente que la luz en el vacío, una observación que parece contradecir el postulado establecido por Einstein de que nada puede superar dicha velocidad.

La clave está en el “medio”

El “misterio” de la velocidad negativa de propagación del pulso luminoso tiene que ver con unfenómeno óptico denominado “dispersión anómala” de la luz. En el vacío la luz se propaga a su velocidad natural (300.000 km/seg), independientemente de su frecuencia. Pero cuando se propaga en un medio material (aire, agua, vidrio, etc.) esto ya no es así. Aparece el fenómeno de dispersión de la luz por las características particulares del medio.

Es popular el ejemplo de la luz blancadispersada por un prisma de vidrio en sus diversas componentes cromáticas (los colores del arco iris), tal y como lo mostró Newton en el siglo XVII. A cada frecuencia corresponde un índice de refracción, de ahí que la luz correspondiente a frecuencias diferentes (colores distintos) se desvíe de la dirección inicial en ángulos diversos.

Un pulso de luz blanca contiene las frecuencias propias de losdiferentes colores en los que se dispersa. En un medio material (como el vidrio) cada color se propaga a una velocidad particular denominada velocidad de fase. La velocidad del pulso de luz blanca en el que se combinan los colores es la velocidad de grupo.

La dispersión de la luz se dice “normal” si a medida que aumenta su frecuencia aumenta igualmente el índice de refracción del material. Esanómala si el índice de refracción disminuye al aumentar la frecuencia.

En determinadas condiciones y medios materiales puede darse el caso de que el índice de refracción decaiga tan abruptamente que la velocidad de grupo del pulso luminoso no sólo supere su valor natural en el vacío, sino que se vuelva negativa, tal y como sucede entre otros casos en el experimento de Boyd.

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