Los físicos aplastan la velocidad de la luz con pulsos dentro del plasma caliente

Mientras navega por las frescas aguas del vacío, un fotón de luz viaja a unos 300 mil kilómetros (186 mil millas) por segundo. Esto establece un límite firme sobre la rapidez con la que un susurro de información puede viajar a cualquier parte del Universo.

Aunque esta ley probablemente nunca se infringe, algunas características de la luz no funcionan con las mismas reglas. Manipularlos no acelerará nuestra capacidad de viajar a las estrellas, pero podrían ayudarnos a allanar el camino para una clase completamente nueva de tecnología láser.

Los físicos han estado jugando duro y rápido con el límite de velocidad de los pulsos de luz durante algún tiempo, acelerándolos e incluso ralentizándolos hasta una parada virtual utilizando varios materiales como gases atómicos fríos, cristales refractivos, y fibra óptica.

Esta vez, los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California y la Universidad de Rochester en Nueva York lo manejaron dentro de enjambres calientes de partículas cargadas, ajustando la velocidad de las ondas de luz en el plasma a aproximadamente una décima parte del vacío habitual de luz. velocidad superior al 30 por ciento más rápido.

Es más, y menos, impresionante de lo que parece.

Para romper los corazones de aquellos que esperan que esto nos lleve a Proxima Centauri y regresemos a tiempo para el té, este viaje ultraluminal está dentro de las leyes de la física. Lo siento.

La velocidad de un fotón está fijada por el tejido de campos eléctricos y magnéticos llamados electromagnetismo. No hay forma de evitar esto, pero los pulsos de fotones en frecuencias estrechas también se empujan entre sí de una manera que crea ondas regulares.

El ascenso y descenso rítmico de grupos enteros de ondas de luz se mueven a través de las cosas a una velocidad descrita como velocidad de grupo, y es esta “onda de ondas” la que se puede modificar para ralentizar o acelerar, dependiendo de las condiciones electromagnéticas de su entorno.

Al eliminar electrones de una corriente de iones de hidrógeno y helio con un láser, los investigadores pudieron cambiar la velocidad de grupo de los pulsos de luz enviados a través de ellos por una segunda fuente de luz, poniendo los frenos o simplificándolos ajustando la proporción de gas y forzando las características del pulso para cambiar de forma.

El efecto general se debió a la refracción de los campos de plasma y la luz polarizada del láser primario utilizado para grabarlos. Las ondas de luz individuales continuaron girando a su ritmo habitual, incluso cuando su danza colectiva parecía cobrar velocidad.

Desde un punto de vista teórico, el experimento permite desarrollar la física de los plasmas y poner nuevas restricciones a la precisión de los modelos actuales.

En términos prácticos, son buenas noticias para las tecnologías de vanguardia que esperan detrás de escena en busca de pistas sobre cómo sortear los obstáculos que impiden que se conviertan en realidad.

Los láseres serían los grandes ganadores aquí, especialmente la variedad increíblemente potente. Los láseres de la vieja escuela se basan en materiales ópticos de estado sólido, que tienden a descomponerse a medida que aumenta la energía. Uso de corrientes de plasma amplificar o cambiar las características de la luz solucionaría este problema, pero para aprovecharlo al máximo, realmente necesitamos modelar sus características electromagnéticas.

No es una coincidencia que el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore esté interesado en comprender la naturaleza óptica de los plasmas, hogar de algunos de los más impresionante tecnología láser.

Láseres cada vez más potentes son exactamente lo que necesitamos para una amplia gama de aplicaciones, desde el auge de los aceleradores de partículas hasta la mejora. tecnología de fusión limpia.

Puede que no nos ayude a movernos más rápido en el espacio, pero son estos mismos descubrimientos los que nos acelerarán hacia el tipo de futuro con el que todos soñamos.

Esta investigación fue publicada en Cartas de examen físico.