La luz puede viajar en el vacio por debajo de 299 792 458 m/s

Los científicos han sabido desde hace mucho tiempo que la velocidad de la luz puede ser reducida ligeramente mientras circula a través de materiales como el agua o el cristal. Sin embargo, se pensaba que era imposible para las partículas de luz, los fotones, ralentizar su marcha mientras viajaban a través del espacio vacío sin impedimentos ni interacciones con ningún material. En un nuevo trabajo publicado en el Science Express  investigadores de la Universidad de Glasgow han descrito cómo han conseguido ralentizar a los fotones en el espacio vacío por primera vez. Han demostrado que aplicando una máscara a un haz de luz para dar a los fotones una estructura espacial determinada, pueden reducir su velocidad.

El equipo ha comparado un rayo de luz que contiene muchos fotones a un equipo de ciclistas que comparten el trabajo por turnos para ponerse en cabeza. Aunque el grupo viaja por la carretera a una velocidad como una unidad la velocidad de los ciclistas individuales puede variar mientras cambian de posición para tomar relevos.

La formación en grupo puede hacer más difícil definir una única velocidad para todos los ciclistas y lo mismo se aplica a la luz. Un pulso de luz contiene varios fotones y los científicos saben que los pulsos de luz se caracterizan por circular a un número de velocidades diferentes.

El experimento de este equipo estaba configurado como una carrera contrarreloj por equipos con dos fotones liberados simultáneamente idéntica distancia de una determinada línea de meta. Los investigadores encontraron que un fotón alcanzaba la meta como estaba previsto pero el fotón modificado que ha sido afectado por la máscara llegaba después, lo que significa que estaba viajando más despacio por el espacio vacío. En una distancia de un metro el equipo midió una ralentización de hasta 20 longitudes de onda, varias veces mayor que la precisión de la propia medición.

El trabajo demuestra que después de pasar el rayo de luz a través de una máscara, los fotones se mueven más despacio a través del espacio. Esto es muy distinto del efecto de ralentización al pasar la luz a través de un medio como el agua o el cristal donde la luz sólo es ralentizada durante el tiempo en el que pasa a través del material y recobra la velocidad de la luz al volver al salir por el otro lado. El efecto de pasar la luz a través de la máscara consiste en limitar de forma permanente la velocidad máxima a la que los fotones pueden viajar.

El trabajo ha sido llevado a cabo por un equipo de la Universidad de Glasgow liderado por el profesor Miles Padgett, trabajando con el físico teórico Stephen Barnett y con Daniele Faccio de la Universidad Heriot-Watt.

Daniel Giovannini, uno de los autores principales del estudio, dijo “El retraso que hemos introducido en el fotón estructurado es pequeño, medido en varios micrómetros sobre una distancia de propagación de un metro, pero es significante. Hemos medido efectos similares en dos tipos diferentes de rayos conocidos como haces Bessel y haces Gaussianos”.

Jacquiline Romero, coautora del estudio, dijo “Hemos conseguido este efecto de ralentización con algunos sutiles pero ampliamente conocidos principios ópticos. Este descubrimiento muestra sin ambigüedad que la propagación de la luz puede ser reducida por debajo de la cifra comúnmente aceptada de 299.792 kilómetros por segundo incluso cuando viaja a través del aire o en el vacío”.

El profesor Padgett añadió “Puede parecer sorprendente que se haga viajar a la luz más despacio de esta manera pero el efecto tiene una sólida base teórica y confiamos en que nuestras observaciones sean correctas. Los resultados nos dan una nueva manera de pensar acerca de las propiedades de la luz y estamos dispuestos a continuar explorando el potencial de este descubrimiento en futuras aplicaciones. Esperamos que el efecto sea aplicable a cualquier teoría de ondas así que se podría aplicar una ralentización similar a las ondas de sonido, por ejemplo”.

Fuente

Acerca de A. Arrieta

Físico egresado de la Universidad de Córdoba con sede en la Ciudad de Montería. Magister en Física de la Universidad Nacional de Colombia con sede en la ciudad de Medellín. Docente del Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM) y docente adscrito a la Secretaría de Educación de Medellín. "Amarrar el conocimiento no te hace más sabio, en cambio compartirlo te hace más útil a la sociedad, trascender y no morir para siempre"
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