Se reproduce la curvatura del espacio-tiempo dentro de un chip

Un dispositivo fotónico es capaz de simular el efecto de lente gravitacional, un fenómeno predicho por la relatividad general de Einstein. Fueron necesarias dos expediciones importantes para analizar el eclipse solar de 1919 y verificar la extraña predicción de Albert Einstein sobre la influencia de la gravedad sobre la luz. Se trataba de comprobar como la gravedada del sol distorsionaba la trayectoria de las ondas de luz alrededor de las estrellas y otros cuerpos astronómicos. Actualmente, los investigadores han sido capaces de reproducir ese efecto en un microchip.
Cualquier gran masa distorsiona la geometría del espacio a su alrededor, haciendo que rayos de luz paralelos diverjan o converjan. Una de las consecuencias de la teoría general de la relatividad de Einstein, es que los objetos cuya visión está cercana al borde de un cuerpo como el Sol, quedarán distorsionados ya que la luz que los muestra pasa a través de una zona de espacio curvado (borde del sol).

El científico experto en metamateriales Hui Liu de la Universidad de Nanjing en China y sus colegas imitaron este efecto gravitacional haciendo pasar la luz a través de distintos materiales sólidos. Diferentes medios transparentes tienen diferentes índices de refracción, causando que la luz se doble. Un ejemplo es en la interfaz entre el agua y el aire, un efecto familiar que hace verse a un lapiz “doblado” al meterlo en agua. Si lograsemos un medio con un índice de refracción que varía gradualmente en lugar de abruptamente, podrá simularse como los rayos de luz se curvan a medida que atraviesan el material.

Un índice de refracción variable curva la luz de la misma manera que la gravedad curva el espacio-tiempo. La luz siempre viaja a lo largo del camino que toma el tiempo más corto, independientemente de la geometría de ese camino.

Liu y sus colaboradores simularon el efecto de lente gravitacional de una estrella en un chip fotónico integrado. Una capa de plástico transparente en el chip actúa como una guía de onda confinando la luz a la superficie del chip. Para cambiar el índice de refracción del plástico, los investigadores tuvieron que variar el grosor de éste calentándolo y añadiendo microesferas de poliestireno antes de que el plástico se enfriase. De ésta forma se logró un material de índice de refracción variable.

La capacidad de este material para dirigir, contener y enfocar la luz, también puede ayudar a mejorar el rendimiento de las células solares.

Fuentes: Dyna y GlobalPossibilities

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