Un equipo de científicos escoceses ha conseguido que los fotones viajen a una velocidad inferior a la de la luz en un espacio abierto. El secreto es una máscara que cambia la forma de las partículas de luz y las frena ligeramente. En una carrera entre dos fotones, llega más tarde aquel al que se le aplica la técnica.
Desde hace tiempo se sabe que la velocidad de la luz se reduce ligeramente mientras pasa por materiales como el agua o el vidrio. Sin embargo, hasta ahora se consideraba imposible que los fotones, las partículas de luz, pudieran ir más lentos cuando viajan por el espacio abierto, un medio sin interacciones con cualquier material.
Investigadores de la Universidad de Glasgow y la Universidad Heriot-Watt (Edinburgo) han logrado frenar los fotones en el espacio libre por primera vez, según publican esta semana en Science Express. En concreto, han demostrado qué aplicando una máscara a un haz óptico se puede dar a los fotones una estructura espacial que reduce su velocidad.
Aplicando una máscara a un haz óptico se puede dar a los fotones una estructura espacial que reduce su velocidad
Para comprender el fenómeno, el equipo compara un haz de luz, con sus muchos fotones, con un equipo de ciclistas que se turnan para ser cabeza del pelotón. Aunque el grupo se mueve como una unidad, la velocidad de cada uno de los ciclistas puede variar según intercambian su posición.
La formación del equipo puede hacer que sea difícil definir una sola velocidad para el conjunto de los ciclistas, y lo mismo se puede aplicar a la luz. Un único pulso de luz contiene muchos fotones, y los pulsos se caracterizan por tener un número de velocidades diferentes.
Carrera contrarreloj
El experimento se diseñó como una carrera contrarreloj, donde se lanzaron dos fotones a la vez a través de una distancia idéntica hacia una meta definida. Los resultados revelaron que un fotón alcanzó la línea de meta según lo previsto, pero el fotón modificado por la máscara llegó más tarde, lo que significa que viaja más lentamente en el medio abierto. Sobre una distancia de un metro, el equipo registró una disminución de hasta 20 longitudes de onda, un valor muy alejado del margen de error del dispositivo.
Según los autores, el trabajo demuestra que, después de pasar el haz de luz a través de una máscara, los fotones reducen su velocidad a través del espacio. Esto es muy diferente al efecto de ralentización de la luz cuando atraviesa medios como el vidrio o el agua, donde la luz se hace más lenta solo mientras pasa por estos materiales, porque al salir, vuelve a recuperar la velocidad de la luz normal.
Lo que hace la máscara es limitar la velocidad máxima a la que el fotones pueden viajar. “Este hallazgo demuestra inequívocamente que la propagación de la luz se puede frenar por debajo de la cifra comúnmente aceptada de 299.792,458 km/s, incluso cuando se viaja en el aire o en el vacío”, concluye Jacquiline Romero, investigadora de la Universidad de Glasgow y coautora del estudio.
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