Capturan la primera “marca” de luz que la muestra como partícula y onda

Esta sorprendente image muestra electrones revelando la “huella digital” de la luz. Imagen cortesía EPFL.

Durante algún tiempo, hemos sabido que la luz es tanto onda como partícula; se comporta como una o como la otra. No obstante, verlas al mismo tiempo no es cosa fácil. Por décadas, los científicos han estado tratando de observar directamente estás dos características. Ahora, finalmente lo han hecho. Por primera vez, científicos han capturado una imagen de esta dualidad.

Aunque la mecánica cuántica nos dice que la luz actúa simultáneamente como partícula y como onda, hasta ahora, solo habíamos sido capaces de observar sus propiedades de onda, o de partícula… solo podíamos verla como una u otra. Sin embargo, gracias a un nuevo y sorprendente enfoque, científicos de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza nos han dado una nueva visión de la física que yace en nuestras experiencias cotidianas. En el trabajo publicado en Nature Communications, han anunciado que fueron capaces de observar propiedades tanto de partícula y onda en la luz. El equipo de investigación, liderado por Fabrizio Carbone, usó electrones para capturar una imagen de esta naturaleza.

¿Cómo lo hicieron?

Los científicos usaron un pulso de láser que dispararon hacia un diminuto nanotubo metálico para así observar el sello de la luz comportándose tanto como partícula y como onda al mismo tiempo. Esto fue posible ya que, como la Universidad de Oregon recalca, un láser es un aparato que produce un haz de luz muy intenso de un solo color (este haz puede ser tan intenso como para vaporizar los materiales más duros y resistentes). Debido a esto, el láser permitió a los científicos proporcionar energía a las partículas cargadas en el nanotubo, haciéndolas vibrar y moverse.

La luz viaja a través del tubo en dos direcciones posibles, y la clave del experimento reside en el encuentro de dos ondas de luz. Cuando dos ondas que viajan en direcciones opuestas se encuentran, forman una nueva onda que, por un momento, se ve cómo si estuviera estática. Ésta onda resultante es el centro del experimento.

En seguida, el equipo tomó ésta onda estacionaria de luz y la bombardeó con un haz de electrones cerca del nanotubo para capturar la imagen de la onda. Como EPFL señala, “los electrones interaccionaron con la luz confinada en el nanotubo, quienes se aceleraron o se frenaron. Usando el microscopio ultrarrápido para tomar la posición en donde este cambio de velocidad ocurre, el equipo de Carbone pudo visualizar la onda estacionaria, la cual actúa como evidencia de la naturaleza ondulatoria de la luz.” Pero mientras este fenómeno es capaz de mostrar esa propiedad de la luz, también muestra su aspecto de partícula.

Cuando los electrones pasan por la onda en el nanotubo, ellos “golpean” a las partículas de luz (fotones). Debido a que esto afecta su velocidad, haciéndolos moverse más rápido o lento, causa un intercambio de “paquetes” de energía (cuantos) entre los electrones y los fotones. La aparición de estos paquetes muestra que la luz en el nanotubo se comporta como partícula. Así que esta sorprendente imagen también muestra varios electrones revelando la “marca” de la luz misma.

“Este experimento demuestra que, por primera vez, podemos filmar a la mecánica cuántica – y a su paradójica naturaleza – directamente,” explica Fabrizio Carbone. Adicionalmente, la importancia de este trabajo pionero puede extenderse más allá de la ciencia fundamental hacia futuras tecnologías. Como Carbone explica: “Ser capaces de proyectar y controlar los fenómenos cuánticos a escalas de nanómetros como ésta, abre un nuevo camino hacia la computación cuántica.”

Traducido de http://www.fromquarkstoquasars.com/s…icle-and-wave/ por Diego Carranza.