Luz natural, la nueva apuesta para crear láseres

El estudiante mexicano Omar Santiago Magaña Loaiza contribuyó en el hallazgo de nuevas propiedades de la luz del Sol y de las estrellas, las cuales podrían ser utilizadas para algunas aplicaciones que, actualmente, tienen los láseres o los radares.

Bajo la supervisión del doctor Robert Boyd, Magaña Loaiza y otros colaboradores, en la Universidad de Rochester, Estados Unidos,  realizaron un experimento para observar un nuevo giro o aspecto del efecto conocido como Hanbury Brown y Twiss.

“Lo que encontramos fueron comportamientos de la luz que nunca antes habían sido observados, lo cual nos permitirá entender nuevos aspectos sobre la naturaleza de la luz y ampliar su aplicación", expresó Magaña Loaiza, estudiante del doctorado en Óptica Cuántica.

Aportación

El alumno refirió que encontraron que fuentes naturales de luz, por ejemplo el Sol y las estrellas, emiten una gran variedad de haces torcidos de luz de manera aleatoria y desordenada; indicó que la luz torcida es luz que se retuerce a medida que se propaga, generando una especie de espiral. “Este tipo de luz, usualmente, se genera de manera artificial en laboratorios, utilizando dispositivos ópticos y láseres”.

“Nosotros encontramos que mientras más abruptos y aleatorios son los cambios o fluctuaciones en luz natural (también conocida como luz termal), más fuertes se vuelven las similitudes entre, por ejemplo, un par de haces de luz torcida que provienen de una fuente natural de luz”.

Compartió que esto permitió observar nuevas familias de efectos que, antes, se creía que eran causados por efectos cuánticos de la luz y que, únicamente, habían sido observados con fotones enredados.

Origen del hallazgo

Respecto a cómo llegaron al descubrimiento, Magaña Loaiza señaló que utilizaron un aparato denominado dispositivo de arreglo de microespejos (DMD, por sus siglas en inglés), el cual les permitió crear luz con las mismas estadísticas que la luz natural o luz termal.  “Digamos que, de cierta manera, convertimos la luz láser en luz natural”.

“Luego, lo que hicimos fue generar dos haces caóticos de luz, en los cuales podíamos controlar las fluctuaciones por medio de este dispositivo (DMD)”.

Explicó que después cada haz caótico de luz –como los que produce la luz del Sol– fue dirigido a otro instrumento llamado modulador espacial de luz. Con ayuda de este dispositivo se midieron los componentes de la luz torcida generada con el DMD, es decir, se midió cuántos tipos de espirales contiene esa luz.

“Finalmente, cada haz que es reflejado en el modulador espacial de luz es enviado a un detector. Cada detector se encuentra en diferentes posiciones en el laboratorio. Luego, las señales de los detectores son comparadas. Lo interesante es que esta señal muestra que los dos haces caóticos están fuertemente correlacionados o que se vuelven idénticos cuando las fluctuaciones se vuelven más fuertes. Y es cuando uno puede observar fenómenos de interferencia aparentemente no locales entre los dos detectores o los dos haces”.

Resultados

Con esto, expresó, se demostró que estas fluctuaciones de la luz permiten la formación de una gran variedad de fenómenos de interferencia con luz torcida que revelaron la presencia de correlaciones o similitudes entre dos haces torcidos de luz.

“En nuestro experimento discutimos cómo estos efectos dan pie a la versión angular del efecto conocido como Hanbury Brown y Twiss. Un hallazgo que abre la puerta a un mundo de fenómenos ópticos y una gran variedad de aplicaciones”.

Para Magaña Loaiza, revelar comportamientos de la luz, que nunca antes habían sido observados, es sumamente importante, ya que permite entender nuevos aspectos sobre la naturaleza de la luz.

“Siento que nuestro experimento forzó la luz a mostrar comportamientos que, hasta ahora, desconocía la comunidad científica. En mi opinión, fue la principal razón por la cual nuestro experimento fue publicado y apareció en la portada de la semana del 8 de abril, en la revista Science Advances”.

Aportaciones científicas

Dado que el experimento es la versión angular del efecto Hanbury Brown y Twiss, el cual se usa en astronomía, el experimento pudiera tener implicaciones en astronomía.

El estudiante Omar Santiago Magaña Loaiza expresó que hace unos años se sugirió que los agujeros negros en rotación imprimen una huella en luz torcida que, de ser medida, pudiera demostrar la existencia y la dinámica de este tipo de agujeros negros.

“Revelar y entender nuevos aspectos de la luz podría llevar al descubrimiento de otros efectos ópticos; esto, en sí, es muy importante, porque estamos hablando de nuevas líneas de investigación y más alternativas para el desarrollo de tecnologías”.

Magaña Loaiza pronosticó, a corto plazo, que su trabajo motivará a otros científicos a que exploren efectos antes asociados a fenómenos cuánticos. “Posiblemente, esto llevará a una variedad de esquemas para detección remota de objetos con luz natural, por ejemplo con luz proveniente del Sol; también permitiría utilizar luz natural para generar nuevos esquemas de metrología”.

Extra:

Importancia. Revelar comportamientos de la luz natural nunca antes vistos permite entender nuevos aspectos sobre la naturaleza de la luz, asegura experto.

“Revelar y entender nuevos aspectos de la luz podría llevar al descubrimiento de otros efectos ópticos”  Omar Santiago Magaña Loaiza estudiante

EH/I