{"id":297308,"date":"2019-07-22T17:05:57","date_gmt":"2019-07-22T20:05:57","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=297308"},"modified":"2019-07-22T17:05:57","modified_gmt":"2019-07-22T20:05:57","slug":"cuando-la-luz-atrae-a-la-luz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/cuando-la-luz-atrae-a-la-luz\/","title":{"rendered":"Cuando la luz atrae a la luz"},"content":{"rendered":"
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Cassiano Rabelo<\/span><\/a> Un haz de luz l\u00e1ser rojo atraviesa un recipiente con agua y produce pares de fotones ligados entre s\u00edCassiano Rabelo<\/span><\/p><\/div>\n

Un grupo de f\u00edsicos brasile\u00f1os descubri\u00f3 que algunos fotones, las part\u00edculas que componen la luz, pueden presentar a temperatura ambiente una propiedad t\u00edpica de los electrones en los materiales superconductores. Al atravesar l\u00edquidos transparentes, algunos pocos fotones intercambian vibraciones con las mol\u00e9culas del medio y se unen en parejas. En ese proceso se registra un intercambio de energ\u00eda entre los fotones. La energ\u00eda perdida por una de las part\u00edculas de luz pasa al medio, que inmediatamente la traspasa a otra part\u00edcula. De este modo, la energ\u00eda liberada por un fot\u00f3n es exactamente igual a la que recibe el otro, lo cual genera una conexi\u00f3n entre ambas part\u00edculas. En los superconductores, cuando dos electrones interact\u00faan de esa manera y se unen, queda conformado un par de Cooper, un efecto cu\u00e1ntico conocido desde el final de la d\u00e9cada de 1950. En las part\u00edculas de luz nunca se hab\u00eda descrito un fen\u00f3meno an\u00e1logo hasta que investigadores de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG) y de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (UFRJ) publicaron el estudio el 9 de noviembre en el peri\u00f3dico cient\u00edfico Physical Review Letters<\/em>.<\/p>\n

La presencia de pares de Cooper, es decir, parejas de electrones unidos, anula la resistencia al paso de la corriente el\u00e9ctrica en materiales que, cuando se los enfr\u00eda hasta temperaturas cercanas al cero absoluto (-273 \u00baC), se tornan superconductores. \u201cPero en el caso de nuestro experimento no podemos hablar de una superconductividad de la luz\u201d, analiza el f\u00edsico Ado Jorio, de la UFMG, coordinador de los experimentos que registraron la aparici\u00f3n de pares de fotones en ocho l\u00edquidos transparentes distintos, incluso en el agua. \u201cPodemos decir que las part\u00edculas de luz pueden presentar el mismo fen\u00f3meno de esos pares de electrones\u201d.<\/p>\n

En los experimentos, Jorio y sus colegas emitieron un haz de luz l\u00e1ser rojo, compuesta por pulsos ultrarr\u00e1pidos e intensos, hacia un recipiente transparente conteniendo un l\u00edquido incoloro. Dos detectores midieron el tiempo de salida y la energ\u00eda de cada fot\u00f3n que atraves\u00f3 el sistema. Si las dos part\u00edculas de luz se registran exactamente al mismo tiempo, con una ganando y otra perdiendo energ\u00eda, tal como de hecho ocurri\u00f3, esa medici\u00f3n indica que los dos fotones est\u00e1n emparejados. El experimento tambi\u00e9n se repiti\u00f3 con \u00e9xito utilizando materiales transparentes s\u00f3lidos, que no absorben luz, tales como el diamante y el cuarzo, en reemplazo del medio l\u00edquido.<\/p>\n

A pesar de ser an\u00e1logo a la formaci\u00f3n de los pares de Cooper en los superconductores, el fen\u00f3meno detectado en las part\u00edculas lum\u00ednicas fue mucho menos intenso. Cada segundo,\u00a0 la fuente de luz l\u00e1ser emit\u00eda alrededor de 10 mil billones de fotones y estos llegaban al medio l\u00edquido transparente. De ese total, tan s\u00f3lo 10 pares de part\u00edculas de luz se mostraron emparejadas. \u201cLa formaci\u00f3n de los pares de fotones que se obtuvieron hasta ahora constituye un fen\u00f3meno extremadamente raro\u201d, comenta la f\u00edsica Belita Koiller, de la UFRJ, coautora del estudio que coordin\u00f3 la parte te\u00f3rica empleada para encauzar los trabajos con l\u00e1ser en un medio l\u00edquido transparente.<\/p>\n

Vibraciones que atraen<\/strong>
\nAlrededor de un a\u00f1o antes del inicio de los experimentos, el grupo de Koiller obtuvo indicios, vali\u00e9ndose de un modelo matem\u00e1tico, de que las part\u00edculas de luz podr\u00edan presentar, en determinadas condiciones, un comportamiento similar al de los electrones en pares. \u201cPero quisimos obtener tambi\u00e9n evidencias experimentales del fen\u00f3meno antes de realizar cualquier publicaci\u00f3n\u201d, explica la f\u00edsica. El mecanismo que conduce a las part\u00edculas de luz a interactuar y juntarse en pares al atravesar un medio transparente es an\u00e1logo al proceso de formaci\u00f3n de los pares de Cooper en los superconductores.<\/p>\n

Dos electrones con sus respectivas cargas negativas, libres en el espacio, no se atraen. Al fin y al cabo, dos part\u00edculas con cargas iguales se repelen. No obstante, si dos electrones se hallaran en el interior de un superconductor, ellos podr\u00edan atraerse. Este fen\u00f3meno cu\u00e1ntico puede explicarse de una manera sencilla. Al desplazarse por el material, un electr\u00f3n pasa cerca de los n\u00facleos de los \u00e1tomos que constituyen ese medio y los induce a vibrar y aproximarse. Si otro electr\u00f3n cruza la regi\u00f3n donde los n\u00facleos at\u00f3micos est\u00e1n oscilando, el mismo tiende a aproximarse a la vibraci\u00f3n y a ser atra\u00eddo en direcci\u00f3n al primer electr\u00f3n. De manera tal que esa atracci\u00f3n provoca que los electrones queden ligados, formando pares de Cooper. Como la luz no es superconductora, no se esperaba que, al pasar por el agua, un haz de luz l\u00e1ser causara la formaci\u00f3n de pares de fotones, aunque con una intensidad mucho menor que la del caso de los electrones en los superconductores. Empero, seg\u00fan el art\u00edculo de Jorio, Koiller y sus colegas, la interacci\u00f3n de dos fotones con las vibraciones de las mol\u00e9culas de H2<\/sub>O tambi\u00e9n puede generar pares de part\u00edculas de luz.<\/p>\n

En los superconductores, la ausencia de resistencia al paso de la corriente el\u00e9ctrica ha sido estudiada durante el desarrollo de varias tecnolog\u00edas, como en el caso de los imanes de espectr\u00f3metros de masa y dispositivos de resonancia magn\u00e9tica. Todav\u00eda es pronto para saber si la existencia de pares de fotones en medios transparentes podr\u00eda generar alguna aplicaci\u00f3n. \u201cEste es un descubrimiento sorprendente. Las consecuencias de esa atracci\u00f3n entre los fotones no son para nada evidentes. Los autores mencionan que los pares de fotones quedar\u00edan enmara\u00f1ados. Eso significa que las propiedades de uno pasar\u00e1n a depender del otro\u201d, comenta el f\u00edsico Luiz Nunes de Oliveira, del Instituto de F\u00edsica de S\u00e3o Carlos en la Universidad de S\u00e3o Paulo (IFSC-USP), que no intervino en el estudio. \u201cEso es interesante y dar\u00e1 origen a muchos estudios. Por el momento, parece improbable que haya alguna consecuencia pr\u00e1ctica a partir de este hallazgo. Pero el trabajo cumple con el objetivo m\u00e1s amplio de la ciencia, que es ayudarnos a entender mejor a la naturaleza\u201d.<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/strong>
\nSILVEIRA, A. et al<\/em>. Photonic counterparts of cooper pairs<\/a>. Physical Review Letters<\/strong>. 9 nov. 2017.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Brasile\u00f1os demuestran que dos fotones pueden unirse y presentar un comportamiento similar al de los pares de electrones en los superconductores","protected":false},"author":13,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[101],"class_list":["post-297308","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/297308","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=297308"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/297308\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":297316,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/297308\/revisions\/297316"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=297308"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=297308"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=297308"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=297308"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}