Físicos crean ondas ópticas invertidas en el tiempo

Investigadores de óptica de la Universidad de Queensland y Nokia Bell Labs en los EE.UU. han desarrollado una nueva técnica para demostrar la inversión en el tiempo de las ondas ópticas, que podría transformar los campos de las telecomunicaciones y las imágenes biomédicas avanzadas. La inversión temporal de ondas en física no significa viajar de regreso al futuro; describe un tipo especial de onda que puede trazar un camino hacia atrás a través de un objeto, como si estuviera viendo una película de la onda viajera reproducida al revés.

El Dr. Mickael Mounaix y el Dr. Joel Carpenter de UQ, junto con el equipo del Dr. Nick Fontaine en Nokia Bell Labs, son los primeros en demostrar esta reversión temporal de las ondas ópticas, utilizando un nuevo dispositivo que desarrollaron que permite el control total de la luz en 3D a través de una fibra óptica.

«Imagínese lanzar un pulso corto de luz desde un punto diminuto a través de algún material disperso, como la niebla«, comenta el Dr. Mounaix. «La luz comienza en un solo lugar en el espacio y en un solo punto en el tiempo, pero se dispersa a medida que viaja a través de la niebla y llega al otro lado en muchos lugares diferentes en muchos momentos diferentes. Hemos encontrado una manera de medir con precisión dónde llega toda esa luz dispersa y en qué momento, luego crear una versión ‘al revés’ de esa luz y enviarla de regreso a través de la niebla”.

El Dr. Carpenter afirma que la versión del revés del rayo de luz, conocida como onda inversa en el tiempo, es un objeto tridimensional de apariencia aleatoria, como una pequeña nube de luz. «Para crear esa nube de luz, es necesario llevar una bola de luz inicial que vuele al sistema y luego esculpirla en la estructura tridimensional que desee«, sigue el Dr. Carpenter.

«Esa escultura debe tener lugar en escalas de tiempo de billonésimas de segundo, algo demasiado rápido para esculpir usando partes móviles o señales eléctricas. Piense en ello como disparar una bola de arcilla a alta velocidad a través de un aparato estático sin partes móviles, que corta la bola, desvía las piezas y luego las vuelve a combinar para producir una escultura de salida, todo mientras la arcilla vuela sin detenerse nunca”.

El Dr. Fontaine comenta que no había ningún dispositivo que pudiera controlar y dar forma por completo a un haz de luz en 3-D antes de que el equipo desarrollara esta técnica. «Es muy importante controlar la entrega de luz con la mayor precisión posible para muchas aplicaciones, que van desde la obtención de imágenes hasta atrapar objetos con luz, hasta crear rayos láser muy intensos«.

Con el nuevo dispositivo, los investigadores podrán realizar experimentos que antes eran imposibles, poniendo a prueba conceptos teóricos en muchos campos. Esta investigación fue publicada en Nature Communications.