Físicos observan la luz fluir como un río, y es hermoso

Otro experimento científico que prueba el principio hermético de correspondencia… como es arriba…

Imagina en tu mente el delta de un río, la manera en que el canal principal se ramifica en riachuelos y afluentes. Ahora, científicos israelíes han observado por primera vez cómo sucede lo mismo con las ondas de luz visible a medida que se propagan a través de cierto medio.

Este fenómeno se conoce como «flujo ramificado», y previamente había sido observado en el flujo de los electrones (corriente eléctrica), en las olas del mar, y en las ondas de sonido. Pero para que esto suceda ciertas condiciones deben cumplirse: la estructura del medio tiene que ser aleatoria, las variaciones espaciales en la estructura necesitan ser mayores que la longitud de onda del flujo y también tienen que producirse variaciones sutiles.

En el experimento con luz visible, todo lo que se requirió fue un láser y una burbuja de jabón, lo que permitió a los físicos israelíes reproducir el efecto.

«Nadie predijo que esto sucedería», señaló Mordechai Segev, profesor de física del Instituto Tecnológico Technion en Haifa y uno de los investigadores del estudio.

Al apuntar un haz láser a la pompa de jabón, los investigadores observaron cómo el rayo se expandió a lo largo de la superficie de la membrana de jabón. Cuando la suave luz blanca pasó a través de la membrana, los científicos pudieron ver cambios en el grosor, visibles a medida que variaban los colores que dividían el haz.

El secreto está en el grosor

Una membrana de jabón consiste en una película de líquido atrapado entre dos capas de moléculas surfactantes (e.g. detergente). El grosor de esta película varía substancialmente, de alrededor de cinco nanómetros hasta unos pocos nanómetros. Estas variaciones fueron las que produjeron los coloridos patrones en las burbujas de jabón del experimento. Asimismo, estas perturbaciones también fueron capaces de desviar el flujo de la luz, generando las ramificaciones.

Desde luego, no fue algo sencillo de ejecutar. La luz láser debió brillar entre las dos capas surfactantes; algo que los físicos lograron al insertar una fibra en la membrana para curvar la película o bien emparejando un rayo elíptico en una película plana.

Aplicaciones prácticas

«Con esta observación, podemos pensar en una gran cantidad de nuevas ideas. Por ejemplo, el uso de estas ramas ligeras para controlar el flujo de fluidos en el líquido, o para combinar el jabón con material fluorescente y hacer que las ramas se conviertan en pequeños láseres. O para usar las membranas de jabón como una plataforma para explorar los fundamentos de las ondas», explicó Segev.

Y el grosor de la película, escriben los investigadores, podría permitir el flujo ramificada en tres dimensiones, un fenómeno que se mantiene dentro del campo de la hipótesis y nunca ha sido observado en ningún contexto.

El experimento también podría tener una aplicación para algunos aspectos de la más famosa teoría de Einstein. «Las delgadas películas de jabón pueden ser moldeadas en una variedad de superficie para estudiar el flujo ramificado en el espacio curvo, algo íntimamente relacionado con la relatividad general», concluyen.

La investigación ha sido publicada en Nature.

Fuente: ScienceAlert. Edición: MP.