Ciencia Kanija

Desde principios del siglo XX lo físicos han sabido que la luz porta un momento, pero la forma en la que este momento cambia cuando la luz pasa a través de distintos medios es algo que estaba mucho menos claro. Dos teorías rivales de la época predecían exactamente el efecto opuesto para una luz incidente sobre un dieléctrico: una sugería que empujaría la superficie en la dirección en la que viaja la luz; la otra sugería que arrastraría la superficie de vuelta hacia la fuente de la luz. Tras 100 años de resultados experimentales conflictivos of, un equipo de experimentadores de China cree que finalmente ha encontrado una solución.

Weilong She y sus colegas de la Universidad Sun Yat-Sen han estudiado el efecto de la luz en el interfaz de aire y filamentos de sílice y han encontrado que la luz ejerce un empuje sobre la superficie (Phys Rev Lett 101243601). “Este artículo es un maravilloso trozo de trabajo y puede convertirse en uno de los artículos clásicos sobre el momento de la luz”, dijo Ulf Leonhardt investigador de ópticas transformadas en la Universidad de St Andrews en el Reino Unido.

Los autores sugieren que estos hallazgos podrían ahora pavimentar el camino hacia nuevas aplicaciones como fusión de alta eficiencia usando “compresión” láser.

Un enigma de hace 100 años

Hermann Minkowski había propuesto en 1908 que el momento de la luz es proporcional al índice refractivo del material, y más tarde, el siguiente año, otro teórico alemán, Max Abraham propuso lo contrario — el momento es inversamente proporcional al índice refractivo de un material.

Se sugirió que este debate debía resolverse experimentalmente pero se demostró que era algo notoriamente complejo registrar el momento de la luz en un dieléctrico. En la década de 1970parecía que el misterio se había resuelto finalmente usando un experimento simple que implicaba un interfaz aire-agua. La conservación del momento infirió que si Minkowsi estaba en lo cierto, la superficie del agua se comprimiría ligeramente cuando el rayo de luz pasara a través del ella, pero si Abraham estaba en lo cierto se abultaría. Apareció un abultamiento y Abraham fue declarado vencedor.

Desafortunadamente, más tarde el mismo año, posteriores análisis demostraron que el abultamiento era el resultado de un efecto óptico no relacional; el debate estaba una vez más sobre la mesa.

Maquillaje del siglo XXI

She y sus colegas finalmente han logrado superar estas dificultades reemplazando la superficie de agua por un filamento nanométrico de sílice. “Informamos de la observación directa de una fuerza de empuje en extremo final del filamento de sílice ejercido por la luz saliente”, dijo She. Dado este resultado, Minkowski ha sido declarado el nuevo vencedor y el momento de la luz es directamente proporcional al material que atraviesa. “El experimento representa una forma moderna de una idea maravillosamente simple”, dijo Leonhardt.

Una aplicación que puede surgir de este conocimiento es una técnica más precisa de fusión inducida por láser confinada inercialmente: un método de producir energía de fusión comprimiendo una cápsula de combustible fabricada a alta densidad. Una serie de rayos láser incoherentes incidiendo sobre una bola dieléctrica transparente en un vacío provocaría que menguase bajo la presión para lograr una fusión nuclear.

Mansud Mansuripur de la Universidad de Arizona reconoce el potencial de la presión de radiación para la fusión inercialmente confinada pero advierte que She y sus colegas sólo han considerado la presión electromagnética sin tener en cuenta las fuerzas mecánicas. “Un recuento correcto de la deformación del filamento de sílice en los experimentos habría requerido de un balance completo del momento”, dijo.

Autor: James Dacey
Fecha Original: 9 de enero de 2009
Enlace Original

Esta entrada fue escrita el Sábado, 10 de enero de 2009 a las 6:49 pm y archivada en Fí­sica. Puedes seguir cualquier respuesta a esta entrada a través del feed RSS 2.0. Puedes dejar una respuesta, o trackback desde tu propio sitio web.