Holográfia láser: Nudos de Luz

Un equipo de físicos británicos, pertenecientes a las universidades de Bristol, Glasgow y Southampton, han logrado crear “nudos de luz”. Esta verdadera hazaña de la óptica no tiene precedentes y -según aparece publicado en la revista  Nature Physics– podría tener varias aplicaciones prácticas. El trabajo se basa en el uso de hologramas para dirigir el rayo de luz, y los autores creen que esta tecnología láser será utilizada en una amplia gama de industrias.

Cuando pensamos en un rayo de luz generalmente visualizamos algo parecido a una linea recta. De hecho, desde el modesto haz de una vela hasta el más sofisticado rayo láser emiten fotones que viajan -al menos en el vacío- a 300 mil kilómetros por segundo a lo largo de una recta. Sin embargo, en determinadas condiciones un rayo de luz puede curvarse. Si nuestro haz láser pasa cerca de un objeto con masa, su trayectoria será desviada de forma más o menos importante, dependiendo de qué tan masivo sea el objeto. Pero esa no es la única forma de hacer que un rayo de luz se curve.

Un equipo de físicos del Reino Unido, pertenecientes a las universidades de Bristol, Glasgow y Southampton, han utilizado hologramas para desviar un haz láser de una forma tan radical que les ha permitido crear lo que llaman “nudos de luz”. Esta verdadera hazaña de la óptica no tiene precedentes. El doctor Mark Dennis, perteneciente a la Universidad de Bristol y encargado del grupo de investigación, dice que “el flujo de fotones de un rayo de luz viajando a través del espacio se comporta de forma similar al agua que discurre por un río. Aunque a menudo fluye en una línea recta -en el caso de un puntero láser o de una linterna- la luz también puede fluir en forma de remolinos y torbellinos, creando en el espacio unas líneas denominadas vórtices ópticos.” Resulta sorprendente que la luz pueda hacer estas cosas, pero lo cierto es que los científicos saben esto desde el siglo XIX. En efecto, como explica Dennis,  “el estudio de estos vórtices se remonta a 1867 por Lord Kelvin en sus trabajos para explicar la estructura del átomo.”

"A través de esas líneas, o vórtices ópticos, la intensidad de la luz es cero, o de color negro. Toda la luz que nos rodea está llena de esas líneas oscuras, incluso aunque no podamos verlas", continua  Dennis.  Los vórtices ópticos también pueden crearse a partir de hologramas, ya que tienen la capacidad de dirigir el flujo de luz. En el presente estudio, que ha sido publicado en la ultima edición de la revista  Nature Physics,  el equipo diseñó hologramas muy específicos para que la luz recorriese un camino determinado. Recurrieron a la “teoría de nudos”, una rama bastante abstracta de la matemática que explica la forma en que se producen nudos en cordones y cuerdas. Haciendo pasar la luz a través de estos hologramas especialmente diseñados fueron capaces de crear nudos en vórtices ópticos. Además de ser bonitos, estos nudos de luz muestran una aplicación física para una rama de las matemáticas considerada hasta ahora completamente abstracta. El profesor Miles Padgett, de la Universidad de Glasgow y a cargo de la dirección de los experimentos, dice que “el sofisticado diseño del holograma que ha requerido la demostración experimental de que la luz puede ser anudada muestra un control óptico avanzado, que sin duda podrá ser empleado en futuros dispositivos láser". Al respecto, Dennis dice que “este trabajo abre un nuevo capítulo en la historia".

Según parece, los científicos están seguros que su descubrimiento tendrá varias aplicaciones prácticas, aunque no mencionan ningún ejemplo concreto. Sin embargo, creen que esta tecnología láser será utilizada en una amplia gama de industrias.