Nuevo rayo láser desafía las leyes físicas de refracción

Un equipo de investigadores desarrolló un nuevo tipo rayo láser que no sigue los principios fundamentales sobre cómo la luz viaja y se refracta. Este descubrimiento podría tener enormes implicaciones para la comunicación óptica y las tecnologías láser.

“Esta nueva clase de rayos láser tiene propiedades únicas que no comparten los rayos láser comunes”, explica Ayman Abouraddy, autor principal del estudio.

Los hallazgos de la investigación, realizada por investigadores de la Facultad de Óptica y Fotónica de la Universidad de Florida Central, se publicaron en Nature Photonics.

Un haz de luz convencional

Los haces de luz, conocidos como paquetes de ondas espacio-temporales, siguen reglas específicas cuando se refractan; es decir, cuando pasan de un material a otro. Normalmente, la luz se ralentiza cuando entra en un material más denso. El ejemplo más cercano lo vemos cuando un haz de luz reduce su velocidad al entrar al agua.

Sin embargo, con algunos artificios, se puede lograr que estos haces de luz nos cambien su velocidad en absoluto cuando atraviesan un material más denso. Incluso, es posible hacer que adquieran una mayor velocidad al entrar en ellos.

«Piense en cómo una cuchara dentro de un vaso lleno de agua se ve rota en el punto donde el agua y el aire se encuentran», dice Abouraddy. “La velocidad de la luz en el aire es diferente de la velocidad de la luz en el agua. Y así, los rayos de luz terminan doblándose después de cruzar la superficie entre el aire y el agua, por lo que aparentemente la cuchara parece doblada. Este es un fenómeno bien conocido descrito por la Ley de Snell «.

No cumple con el Principio de Fermat
Si bien el nuevo rayo láser todavía sigue los principios de la Ley de Snell, ya no se aplican los cambios en la velocidad de los pulsos. En otras palabras, las características del nuevo rayo láser son contrarias al Principio de Fermat que dice que la luz siempre viaja de tal manera que toma el camino más corto.

«Lo que encontramos aquí, sin embargo, es que no importa cuán diferentes sean los materiales que atraviesa la luz, siempre existe uno de nuestros paquetes de ondas espacio-temporales que podría cruzar la interfaz de los dos materiales sin cambiar su velocidad», explica Abouraddy.

«Piense en cómo una cuchara dentro de un vaso lleno de agua se ve rota en el punto donde el agua y el aire se encuentran», dice Abouraddy. “La velocidad de la luz en el aire es diferente de la velocidad de la luz en el agua. Y así, los rayos de luz terminan doblándose después de cruzar la superficie entre el aire y el agua, por lo que aparentemente la cuchara parece doblada. Este es un fenómeno bien conocido descrito por la Ley de Snell «.

No cumple con el Principio de Fermat
Si bien el nuevo rayo láser todavía sigue los principios de la Ley de Snell, ya no se aplican los cambios en la velocidad de los pulsos. En otras palabras, las características del nuevo rayo láser son contrarias al Principio de Fermat que dice que la luz siempre viaja de tal manera que toma el camino más corto.

«Lo que encontramos aquí, sin embargo, es que no importa cuán diferentes sean los materiales que atraviesa la luz, siempre existe uno de nuestros paquetes de ondas espacio-temporales que podría cruzar la interfaz de los dos materiales sin cambiar su velocidad», explica Abouraddy.

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