Un osciloscopio en un laboratorio de pruebas electrónicas
Uwe Moser/Alamy
Las microondas parecen ser capaces de pasar “tiempo imaginario” dentro de un material, pero este extraño fenómeno nunca se ha demostrado que corresponda a algo real y medible en el laboratorio, hasta ahora.
Cuando un pulso de radiación, como microondas o luz, viaja a través de un material, la interacción con los átomos del material puede frenarlo, creando un retraso de tiempo. En 2016, un equipo de investigadores calculado que este tiempo de retraso puede ser imaginario -Crunch los números y obtendrá varios segundos multiplicados por la raíz cuadrada de -1, o el número imaginario llamado i. No encontramos tales números en la naturaleza, pero Isabella Giovannelli y Steven Anlage En la Universidad de Maryland, han encontrado una manera de medirlos en un experimento de todos modos.
“Es como un grado oculto de libertad que la gente ignoró”, dice Anlage. “Creo que lo que hemos hecho es sacarlo y darle un significado físico”.
Los investigadores enviaron un pulso de microondas a través de un conjunto de cables coaxiales cuyos extremos estaban conectados para formar la forma de un anillo. Tenían mucho control sobre el pulso que ingresaron a este anillo, y recolectaron y analizaron con mucha precisión el pulso de microondas que salió. El equipo usó un osciloscopio y otros dispositivos para determinar no solo cuánto tiempo permaneció en los cables, sino también cómo cambiaron sus otras propiedades, como la frecuencia.
Descubrieron que el llamado tiempo imaginario se manifiesta como un pequeño cambio físico. Las microondas no están gastando una cantidad de tiempo imposible en los cables; Simplemente lo están sacudiendo a una frecuencia ligeramente desplazada. Esto se debe a que la energía y la intensidad de las microondas están cambiando a medida que viajan e interactúan con el interior de los cables, dice Konstantin Bliokh en el Centro Internacional de Física de Donostia en España, que trabajó en el cálculo de 2016.
Los retrasos en el tiempo imaginarios se han ignorado en experimentos pasados porque los investigadores asumieron que no son físicos. Giovannelli dice que estos pequeños cambios de frecuencia también son realmente difíciles de detectar. “Fue muy desafiante. Parte de la razón por la que pudimos incluso medir esto fue porque tenemos algunos de los mejores osciloscopios del mundo”, dice.
Franco Nori En Riken en Japón, que también participó en el trabajo de 2016, dice que el nuevo experimento es “original, reflexivo, cuidadosamente ejecutado e importante”. Él y sus colegas habían probado experimentalmente solo la parte real, no imaginaria, del proceso, por lo que el trabajo de Anlage y Giovannelli completa la imagen de cómo los materiales pueden esculpir los pulsos de radiación.
“Hace varias décadas, estos efectos se consideraron pequeños, pero ahora juegan un papel importante en la nanociencia”, dice Bliokh. Si se generalizan para incluir sistemas más complejos, podrían aprovecharse en algunos dispositivos de detección, dice. Nori dice que los resultados también podrían ayudar a mejorar los dispositivos que usan la luz para el almacenamiento, como lo hacen algunos recuerdos de la computadora.
El equipo ahora planea explorar cómo los cambios de frecuencia que midieron se relacionan con la forma en que los pulsos de transporte de información, como los utilizados para la comunicación, pueden corrompirse a medida que viajan a través de los materiales.
“Es como un martillo que hemos inventado, y ahora podemos encontrar uñas”, dice Anlage.
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