Llevar a la luz más allá de la velocidad de la luz

Artículo publicado por Kate McAlpine el 11 de agosto de 2011 en Science Now

La velocidad warp está aún fuera del alcance de las naves espaciales, pero dos nuevos experimentos han llevado a un pulso de luz más allá del límite de velocidad de 300 000 kilómetros por segundo fijado por la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein. Aunque los físicos han logrado anteriormente hazañas similares, dos equipos informan ahora de formas de pérdida de luz de forma que gran parte de la misma parece romper el límite de velocidad universal. No te preocupes, los experimentos no violan realmente la relatividad. Pero las técnicas podrían, en principio, acelerar ligeramente las comunicaciones ópticas.

Ondas de luz © Crédito: jezuez471


Así es como se hace para que un pulso de luz parezca viajar más rápido que la velocidad de la luz. Puede pensarse en el pulso como un tipo de onda vagabunda de radiación electromagnética viajando por el espacio a toda velocidad, por lo que si haces un gráfico de la intensidad del pulso, empezaría en cero, aumentaría suavemente hasta un pico, y luego bajaría de nuevo a cero. Pero tal pico no puede verse como un conjunto de ondas con un rango longitudes de onda oscilando todas continuamente arriba y abajo apiladas unas sobre otras. En el centro del pulso, las distintas ondas se alinean y se refuerzan entre sí. Por el contrario, cerca de los extremos delantero y trasero del pulso, las distintas ondas se desincronizan y cancelan entre sí.

Ahora supón que haces pasar el pulso de luz a través de un material especial que frena algunas longitudes de onda más que otras. Eso puede cambiar la forma en que se alinean las ondas e, irónicamente, desplazar hacia adelante el punto en el cual distintas ondas se refuerzan entre sí, haciendo que el pico parezca saltar adelante más rápido que la luz. El pico incluso puede parecer que surge desde la parte de atrás del material antes de entrar por la parte delantera. Nada de esto viola la relatividad, no obstante, dado que se requeriría que ondas individuales fuesen a una velocidad mayor que la de la luz. Más generalmente, los físicos interpretan ahora que la relatividad indica que la información no puede transmitirse más rápidamente que la luz. Y es la velocidad fija del primer solapamiento de onda de luz, no la posición exacta del pico del pulso, lo que determina la tasa final del flujo de información.

Vitaliy Lomakin de la Universidad de California en San Diego, y sus colegas de la Universidad Pública de Navarra en Pamplona, España, pusieron esta idea en práctica enviando microondas a una lámina agujereada de cobre de 35 micrómetros de grosor entre dos discos de Teflón de 0,79 milímetros. Como consecuencia de este diseño, el pico de un pulso de microondas pueden surgir en el otro extremo del dispositivo incluso antes de entrar en el sándwich de metal.

Pero el metano no deja pasar de forma natural mucha luz. Aquí es donde entra en juego el Teflón. Las dos capas mantienen el brillo y dirección de las ondas mientras que el patrón de agujeros del metal acumula la señal en estas potentes ondas. Mientras que experimentos anteriores habrían observado menos de 1% del pulso de luz rompiendo el límite de velocidad cósmico, la interacción entre el metal y el Teflón permitió al equipo enviar un 10% aproximadamente 100 picosegundos antes, un avance que de describe pronto en Physical Review B. “Esto se logró con una estructura notablemente fina que puede fabricarse fácilmente en un amplio espectro, desde las microondas a la luz visible”, dice Lomakin.

Li Zhan y sus colegas de la Universidad Shanghái Jiao Tong de China dicen que podrían crear un pulso que llegue incluso antes con fibras ópticas, las cuales ya se usan para comunicaciones de datos de alta velocidad. Este equipo envió una señal de luz infrarroja en sentido horario a través de un bucle de fibra óptica y la midió en dos sensores, uno cerca del punto donde entró la luz en la fibra y otro 10 metros más adelante. Normalmente, la señal que pasa a través de la fibra de silicio se mostraría en el primer sensor y alcanzaría el segundo 48,6 nanosegundos después. Sin embargo, Zhan y sus colegas lograr acelerar la señal tanto que llegó al segundo sensor 221 nanosegundos antes de alcanzar el primero.

En este experimento, la propia fibra óptica desempeñaba un papel similar al de la placa agujereada. Para acelerar la señal de luz, se lanzó una segunda onda de luz en sentido antihorario a través de la fibra óptica. La presencia de luz adicional cambió la velocidad a la que se movían las ondas de luz de distinta longitud de onda para modificar la alineación de las ondas. Normalmente, esta segunda onda absorbe tanta luz de la señal que empuja el pico 1 nanosegundo por delante y reduce la intensidad del pico en un 20%. Por el contrario, los investigadores lograron adelantar la luz 211,3 nanosegundos antes de perder tanta luz, según informan en un artículo impreso en Physical Review Letters.

Aunque la información realmente no puede viajar más rápidamente que la velocidad de la luz, Zhan defiende que las comunicaciones podrían lograr pequeñas ganancias en la velocidad a la que se detectan las señales. Los receptores en sistemas de comunicación ópticos también reaccionan al pico de un pulso, no a su extremo inicial. Empujar el pulso más cerca del extremo podría ahorrar apenas unos cientos de nanosegundos, pero Zhan dice que algún día podría suponer una diferencia en el revolucionado mundo del mercado de valores de alta velocidad.

“Esto puede que sea cierto, pero no han realizado aún el experimento”, dice Daniel Gauthier, especialista de luz rápida en la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte. Basándose en su investigación y las de otros, espera que la forma que porta la información del pulso quede destruida en el proceso. Günter Nimtz, experto en fenómenos superlumínicos de la Universidad de Colonia en Alemania, está de acuerdo en que los cambios en la forma del pulso serían problemáticos, pero sugieren que con algo de conocimiento sobre las longitudes de onda del pulso, y el material a través del que se mueven, el extremo receptor podría recuperar la información.


Autor: Kate McAlpine
Fecha Original: 11 de agosto de 2011
Enlace Original

Comparte:
  • Print
  • Digg
  • StumbleUpon
  • del.icio.us
  • Facebook
  • Twitter
  • Google Bookmarks
  • Bitacoras.com
  • Identi.ca
  • LinkedIn
  • Meneame
  • Netvibes
  • Orkut
  • PDF
  • Reddit
  • Tumblr
  • Wikio
This page is wiki editable click here to edit this page.

Like This Post? Share It

Comments (24)

  1. Lo de mover la “ola” se entiende (creo) pero… ¿se puede o no se puede enviar la información más rápido que la luz?, si sí, ¿que pasa con la relatividad?, si no, ¿dónde narices está la ganancia de rendimiento?.

    Gracias por cualquier aclaración. :D

  2. Nada, esto no viola la RE, ya que lo que se expone es inducido, puede decirse virtual, cosa vàlida en fìsica para el estudio de materiales y pruebas en general con equipos del que no conocemos ciertas caracterìsticas, por ejemplo tenemos el caso del Condensado de Bose Einsten (BEC), del que en los años 20 se despotricò muchìsimo, diciendo que violaba la MC y esto y lo otro, demostràndose hoy en dìa que el estudio de los supermateriales aplicando esta tècnica aporta un gran caudal de conocimientos y utilizaciones en tecnologìa de punta.

    • ¿Y la ganancia entonces de donde sale? (es decir, ¿qué se gana?)

    • Fandila

      Superar la velocidad de la luz, casi nada.
      Ciertamente se ha conseguido, pero para unas distancias irrisorias.
      Lo adelantado en esos picos, se pierde luego, dando en conjunto la velocidad C. Es posible que para nanotecnología pudiese sernos útil, pero conseguir circuitos totalmente nanos ha de ser difícil, aparte que la ganancia se perderá después como condición de equilibrio, por ejemplo, una luz muy lenta a la salida de en un monitor o en los cables de interconexión. Para largas distancias, nada.
      ¿A qué velocidad se mueven los campos del fotón?
      Será un herejía, pero algo que ondula recorre más espacio en el mismo tiempo que el conjunto. Su velocidad será mayor que C.
      Haciendo cuentas la velocidad de los campos fotónicos sería de “pi”C.
      ¿Es posible modular un campo eléctrico o magnético en el vacío, por separado, como soporte de información? Mucho me temo que los campos rectilineos no existan, y menos aún que puedan moverse sin interferirse.
      Puestos a imaginar, ¿existirán fotones de menor masa que los de la luz? ¿Sería posible acceder a ellos para enviar información a velocidad superlunínica?.
      Como poder puede, nunca se diga nunca jamás.

      • NewZealander

        Fandila ¿Cual es la masa del Fotón?

        • Fandila

          La masa del fotón es variable, pues depende de su energía.
          Hay un valor que se da por la fórmula m=E/c2 con factor 10 elevado 50, creo que sería para frecuencia 1.
          Masa y energía son dos maneras de ver lo mismo. Pero ambas van unidas indefectiblemente, la una con factor inverso de c2, la otra con factor directo de c2.
          El hecho de la existencia del fotón implica una acumulación o granulación de energía. El resto podría asimilarse como sobreenergía.

          • reneco

            Hay que tener cuidado cuando se dice que masa y energía pueden ser lo mismo, ya que la masa no puede alcanzar la velocidad de la luz, la masa solo aparece cuando hay velocidades sublumínicas, por lo tanto el fotón no tiene masa pero si energía

            • Fandila

              No son lo mismo sino equivalentes.
              La masa es la forma en que “se detecta” la energía.
              Es el “parámetro de estorbo y presencia” con el resto de los entes. Pero ni hay masa pura ni energía pura. Es un tándem que varía entre ellos. Por poner una comparación, aunque nada tenga que ver, como el tándem eléctrico magnético. Ambos son transformantes el uno en otro, pero no existen el uno sin el otro.

              Abstracciones de la mente al fin y al cabo. Una forma de entendernos.

              • NewZealander

                La masa no es como se detecta la energía, la masa es una forma de expresar la energía.
                La masa y la energía son dos formas de expresar el mismo concepto.
                Según la fórmula E=mc², para alcanzar la velocidad de la luz la masa tiene que ser nula, ya que en el momento de que una partícula tenga masa, la fuerza necesaria para acelerar esa partícula a velocidades proximas a la de la luz es inasumible, empeorando a medida que la velocidad se acerca a “c”

                • Fandila

                  Pero toda la energía no es masa en el sentido estricto, ni a la inversa.
                  Cualquier energía es una masa por una velocidad, impulso a cantidad de movimiento.
                  Decir que la masa sea con la que se detecta la energía quiere decir que una masa, grande se entiende, se puede ver y palpar, pero cómo hacerlo con su energía equivalente.

          • NewZealander

            Reneco no lo pdía haber explicado mejor

  3. Tom Wood

    Decir: superada la velocidad de la luz en el vacío clásico implica atención, publicación, dinero de las empresas de comunicación, universidades… No cambie ningún concepto de los que a fijado hasta ahora; asúmalo como técnicas de marketing y olvídelo. De todos modos no debían hacer esto en este foro porque trae confusiones a los amantes de esta ciencia, y los que van entendiendo algo de esta ciencia tan bella se sienten frustrados; superar la velocidad de la luz se dice en un renglón:
    + de 300 000Km/s= v>c
    Si tomamos el valor experimental de la velocidad de la luz “c” que es ligeramente menor que 300 000Km/s. Superar no lleva peros, ni explicaciones superfluas, superar es superar, hasta en marciano.
    Lo que le pasa a los lectores es lógico o popularmente hablando es que para ganar mas velocidad cuando se tiene un limite, o una cota superior, que en este caso es “c”; solo es posible cuando la velocidad de la onda; ya sea por reflección, refracción, interferencia, absorción, polarización, “ruidos” electromagnéticos, dispersión, interacción (fonónica…) fenómenos no lineales; birrefringencia, presión lumínica, combinaciones de estos, es menor que “c”. De lo contrario principios básicos tienen problemas y ellos se dieron cuenta rápidito.
    El problema es que transmitir información mediante una señal electromagnética implica renúnciala al concepto de punto físico y punto matemático; y la velocidad de la luz experimental medida hasta su ultimo orden, podemos considerarla como medida de un punto a punto. Una onda no es un punto, con un punto no podemos transmitir ni un bit, por ejemplo, pasemos de un punto físico a uno matemático, tratemos de tomar un punto en una onda electromagnética haciéndolo lo mas chiquito posible; si podemos hacerlo tan chiquito como queramos, hasta mas chiquito que el ultimo fotón de la onda electromagnética vamos a tener un acho de banda cero y así no podemos mandar nada. Un grosero ejemplo mas sensorial, un ojo humano “necesita un ancho de banda” si mal no recuerdo de mas de 20 fotones por unidad de tiempo llegando al ojo, para que los que tienen 20×20 les llegue el contorno o contraste de un objeto reflexivo 100%, esta es la información minima para la “antena” ojo, pero no suficiente para nuestro funcionamiento…
    En términos de onda que lleva información, realmente es un tren de onda lo que se mueve (busque velocidad de grupo y velocidad de fase, o mejor no, para no aumentar la confusión), como un minúsculo segmento matemático que oscila transversalmente y después vienen otras consideraciones técnicas; como las fuentes de las ondas, el medio por donde se transmite, la tecnología usada, la distancias que recorre.
    El problema es mas grabe y es el que tendremos que resolver para que la física salga de la crisis que se avecina, es el conflicto matemático-intelectual de asumir el punto matemático como real, como algo material, la matemática y la física de la naturaleza han llevado un matrimonio casi perfecto, pero como nos hemos acercado tanto a los limites naturales, al parecer se requerirá de algún cambio de paradigma en física y matemática para que no sigan surgiendo física y matemática inexplicable, este no es el caso. Esto ya ha ocurrido otras veces, lo que desde la distarías ni nos damos cuenta.

  4. Yo (que no soy físico pero sí muy cabezón) sigo en mis trece. El artículo dice:

    “las técnicas podrían, en principio, acelerar ligeramente las comunicaciones ópticas”

    Esta frase dice clara y nítidamente que las comunicaciones serán más rápidas. Ahora bien, ¿a qué se refiere?, dentro del contexto del artículo da la impresión que las comunicaciones serán más rápidas que la luz (ej. enviar un bit de aquí a allí).

    Si el meollo del asunto es “simplemente” que dicha técnica permitirá que la “circuitería” sea más eficiente y por tanto, en la práctica, el rendimiento se aproxime más al límite teorico (ej. transmitir a la velocidad de la luz, es decir, una latencia en la transmisión de d/c tiempo) pues entonces me parece (esa frase, no el artículo) muy sensacionalista.

  5. radomiro

    gracias por el artículo, muy interesante como siempre.

  6. paula

    y entonces con que rama de la fisica sale relacionada? con la mecánica o la óptica?

  7. todo depende del ángulo del que se mire es decir , alcanzar el doble de la constante, a 600.000 K/s se dara con solo ´´soltar´´2 rayitos a 180 grados es decir diametralmente opuestos y ZZAAZZ 300 +300 ¡¡¡¡ALLÍ LA TIENEN ¡¡¡ .

    todo dependerá del ángulo y de poder ´´surfear ´´en uno de los dos aces o hazes como se diga . digámoles ´surfear el rayito ´´.

    • reneco

      Si es que te entiendo eso es lo que precisamente esclarece la relatividad, desde un rayito solo ves 300.000 K/s al otro rayito aunque ambos hayan salido en direcciones contrarias a la misma velocidad, si ´´surfeas ´ en cualquier dirección y con cualquier velocidad solo puedes ver 300000 km/s como velocidad máxima a cualquier objeto que mires

  8. Christian Talavera

    La velocidad de la luz, no esta variando.

    La velocidad de la luz, no se acelera.

    Lo que se ha descubierto es un plegamiento en el espacio tiempo.

    Es tan infimo el pliege, que pareceria que la velocidad tuvo ese ligero aumento, pero en realidad, es que la radiacion electromagnetica en onda, ha viajado por esta sinuosidad muy leve Que han logrado conseguir.

    Simplemente el punto de destino se ha acercado hacia el punto de partida, en un orden x. No sabemos cuanto. Por ahora.

    Supongamos que el punto de llegada estuviera en otro planeta. Si apuntamos nuestra fuente de luz “superacelerada” hacia alli. Esta luz parecera viajar mas rapido, cuando en realidad, el tejido espaciotemporal, en una fibra estirada de la misma, se ha acercado a nosotros en la proporcion dada por la fuerza o magnitud de “aceleracion” que dimos a esa onda.

    Todos sabemos, emitimos luz o en otras palabras, somos fuente de radiacion electromagntica. En este momento, estoy emitiendo gran cantidad de particulas detectables en la franja del infrarojo, y quien sabe cuanto mas. Somos luz.

    Al plegarse nuestra dimension como si de un libro abierto al cerrarse, nuestra luz puede pasar por esa fibra dimensional abierta, y volver a abrirse en destino.

    Imaginemos dos esferas de acero, sobre una superficie muy pulida, y unidas por un cable extremadamente fino, hechos de nanotubos de carbono trenzados.
    Veriamos las dos esferas, y nada mas, a nuestros ojos.

    Ahora, si desde abajo de esa superficie, tomo por una rendija el cable y estiro el mismo con una fuerza de magnitud adecuada, las dos esferas se acercarian hasta chocar. Bien. Eso es lo que esta pasando aqui.

    El espacio se ha acortado, y la luz ha llegado “mas rapido”

    Hagamos una variacion en la idea. Supongamos que cada, esfera fuera un planeta.
    Los planetas no se acercaran, pero si en vez de acero, fueran de un hule parecido a un chicle masticado, tendriamos un largo pero largo hilo de chicle masticado que se ha unido a la otra bola de chicle masticado. Como el que nos sacamos del pelo si se nos pega.

    Es un punto del espaciotiempo que se ha unido a otro punto del espaciotiempo, por estiramiento. Estan unidos, y acercados por este experimento de aceleracion de la luz.

    • Fandila

      Ciertamente la velocidad de la luz es constante a través del tiempo.
      La constante de estructura fina lo corrobora.

  9. Supongo que como el laser no hay nada que le gane, pero si la velocidad de la luz se puede mejorar, e incluso aplicar en la tecnología, sería bestial!

  10. Martin Jaramillo

    Si quieres conocer la demostración geométrica de que la velocidad de la luz no puede ser constante, solicítala como obsequio a: martinjaramilloperez@gmail.com

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *