Investigadores descubren un misterio de hace 150 años: cómo interactúa la luz con la materia

Una nueva investigación del campus Okanagan de la Universidad de Columbia Británica (UBC), recientemente publicada en 'Nature Communications', puede haber descubierto la clave de uno de los secretos más oscuros de la luz: cómo ésta interactúa con la materia, algo que ha permanecido como un misterio por casi 150 años.

Johannes Kepler, famoso astrónomo y matemático alemán, sugirió por primera vez en 1619 que la presión de la luz solar podía ser responsable de la cola de un cometa que siempre apuntaba hacia el Sol. Según afirma Kenneth Chau, coautor del estudio y profesor de ingeniería de la UBC, no fue sino hasta 1873 que James Clerk Maxwell predijo que esta presión de radiación se debía al impulso que residía dentro de los campos electromagnéticos de la luz misma.

"Hasta ahora, no habíamos determinado cómo este impulso se convierte en fuerza o movimiento --explica Chau--. Debido a que la cantidad de impulso transportada por la luz es muy pequeña, no hemos tenido un equipo suficientemente sensible como para resolver esto". Sin embargo, ahora Chau, con su equipo internacional de investigación de Eslovenia y Brasil, está arrojando luz sobre este misterio.

Para medir estas interacciones extremadamente débiles entre los fotones de luz, el equipo construyó un espejo especial equipado con sensores acústicos y protección térmica para mantener la interferencia y el ruido de fondo al mínimo. Luego dispararon pulsos de láser en el espejo y utilizaron los sensores de sonido para detectar ondas elásticas a medida que se movían por la superficie del espejo, como observar las ondas en un estanque.

"No podemos medir directamente el momento del fotón, por lo que nuestro enfoque fue detectar su efecto en un espejo 'escuchando' las ondas elásticas que lo atravesaron", explica Chau. "Pudimos rastrear las características de esas ondas hasta el impulso que reside en el pulso de luz mismo, lo que abre la puerta para finalmente definir y modelar cómo existe el impulso de luz dentro de los materiales", comenta.

El descubrimiento es importante para avanzar en la comprensión fundamental de la luz, pero Chau también apunta a las aplicaciones prácticas de la presión de radiación.

"Imagina viajar a estrellas distantes en yates interestelares impulsados por velas solares", insta Chau. "O tal vez, aquí en la Tierra, desarrollando pinzas ópticas que podrían ensamblar máquinas microscópicas", añade.

El investigador concluye que aunque todavía no se ha llegado a estas situaciones, el descubrimiento en este trabajo es un "paso importante". "Estoy emocionado de ver a dónde nos lleva luego", dice.