{"id":64505,"date":"2024-11-29T16:35:36","date_gmt":"2024-11-29T21:35:36","guid":{"rendered":"https:\/\/einsteresante.com\/?p=64505"},"modified":"2024-11-29T16:35:37","modified_gmt":"2024-11-29T21:35:37","slug":"cientificos-por-primera-vez-revelan-una-imagen-individual-de-un-foton","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/2024\/11\/29\/cientificos-por-primera-vez-revelan-una-imagen-individual-de-un-foton\/","title":{"rendered":"Cient\u00edficos por primera vez revelan una imagen individual de un fot\u00f3n"},"content":{"rendered":"\n

Investigadores de Birmingham han creado la primera imagen de un fot\u00f3n, una part\u00edcula de luz con forma de lim\u00f3n emitida desde la superficie de una nanopart\u00edcula. La teor\u00eda que hizo posible esta imagen, publicada el 14 de noviembre en la revista Physical Review Letters<\/a>, permite a los cient\u00edficos calcular y comprender varias propiedades de estas part\u00edculas cu\u00e1nticas, lo que podr\u00eda abrir una gama de nuevas posibilidades en campos como la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, los dispositivos fotovoltaicos y la fotos\u00edntesis artificial.<\/p>\n\n\n\n

El comportamiento cu\u00e1ntico de la luz est\u00e1 bien establecido, con m\u00e1s de 100 a\u00f1os de experimentos que demuestran que puede existir tanto en forma de onda como de part\u00edcula. Pero nuestra comprensi\u00f3n fundamental de esta naturaleza cu\u00e1ntica est\u00e1 mucho m\u00e1s atrasada, y solo tenemos una comprensi\u00f3n limitada de c\u00f3mo se crean y emiten los fotones, o de c\u00f3mo cambian a trav\u00e9s del espacio y el tiempo.<\/p>\n\n\n\n

“Queremos poder comprender estos procesos para aprovechar ese lado cu\u00e1ntico”, dijo a Live Science en un correo electr\u00f3nico el primer autor Ben Yuen, investigador de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido. “\u00bfC\u00f3mo interact\u00faan realmente la luz y la materia a este nivel?”<\/p>\n\n\n\n

Sin embargo, la naturaleza misma de la luz implica que la respuesta a esta pregunta tiene posibilidades casi ilimitadas. “Podemos pensar en un fot\u00f3n como una excitaci\u00f3n fundamental de un campo electromagn\u00e9tico”, explic\u00f3 Yuen. Estos campos son un continuo de diferentes frecuencias, cada una de las cuales podr\u00eda excitarse potencialmente. “Puedes dividir un continuo en partes m\u00e1s peque\u00f1as y entre dos puntos cualesquiera, todav\u00eda hay un n\u00famero infinito de puntos posibles que puedes elegir”, agreg\u00f3 Yuen.<\/p>\n\n\n\n

El resultado es que las propiedades de un fot\u00f3n dependen en gran medida de las propiedades de su entorno, lo que conduce a una matem\u00e1tica incre\u00edblemente compleja. “A primera vista, tendr\u00edamos que escribir y resolver un n\u00famero infinito de ecuaciones para llegar a una respuesta”, dijo Yuen.<\/p>\n\n\n\n

Para abordar esta tarea aparentemente imposible, Yuen y la coautora Angela Demetriadou, profesora de nanofot\u00f3nica te\u00f3rica en la Universidad de Birmingham, emplearon un truco matem\u00e1tico inteligente para simplificar dr\u00e1sticamente las ecuaciones.<\/p>\n\n\n\n

La introducci\u00f3n de n\u00fameros imaginarios (m\u00faltiplos de la imposible ra\u00edz cuadrada de -1) es una herramienta poderosa cuando se manejan ecuaciones complejas. La manipulaci\u00f3n de estos componentes imaginarios permite que muchos de los t\u00e9rminos dif\u00edciles de la ecuaci\u00f3n se cancelen entre s\u00ed. Si todos los n\u00fameros imaginarios se convierten de nuevo en n\u00fameros reales antes de llegar a la soluci\u00f3n, esto deja un c\u00e1lculo mucho m\u00e1s manejable.<\/p>\n\n\n\n

“Transformamos ese continuo de frecuencias reales en un conjunto discreto de frecuencias complejas”, explic\u00f3 Yuen. “Al hacer eso, simplificamos las ecuaciones de un continuo a un conjunto discreto que podemos manejar. Podemos ponerlas en una computadora y resolverlas”.<\/p>\n\n\n\n

El equipo utiliz\u00f3 estos nuevos c\u00e1lculos para modelar las propiedades de un fot\u00f3n emitido desde la superficie de una nanopart\u00edcula, describiendo las interacciones con el emisor y c\u00f3mo el fot\u00f3n se propag\u00f3 alej\u00e1ndose de la fuente. A partir de estos resultados, el equipo gener\u00f3 la primera imagen de un fot\u00f3n, una part\u00edcula con forma de lim\u00f3n nunca antes vista en f\u00edsica.<\/p>\n\n\n\n

Sin embargo, Yuen enfatiz\u00f3 que esta es solo la forma de un fot\u00f3n generado en estas condiciones. “La forma cambia completamente con el entorno”, dijo. “Este es realmente el objetivo de la nanofot\u00f3nica: al moldear el entorno, podemos moldear el fot\u00f3n en s\u00ed mismo”.<\/p>\n\n\n\n

Los c\u00e1lculos del equipo proporcionan una perspectiva fundamental sobre las propiedades de esta part\u00edcula cu\u00e1ntica, un conocimiento que, seg\u00fan Yuen, abrir\u00e1 nuevas l\u00edneas de investigaci\u00f3n para f\u00edsicos, qu\u00edmicos y bi\u00f3logos por igual.<\/p>\n\n\n\n

“Podr\u00edamos pensar en dispositivos optoelectr\u00f3nicos, fotoqu\u00edmica, captaci\u00f3n de luz y energ\u00eda fotovoltaica, comprensi\u00f3n de la fotos\u00edntesis, biosensores y comunicaci\u00f3n cu\u00e1ntica”, dijo Yuen. “Y habr\u00e1 toda una serie de aplicaciones desconocidas. Al hacer este tipo de teor\u00eda realmente fundamental, se abren nuevas posibilidades en otras \u00e1reas”.<\/p>\n\n\n\n

Fuente: Live Science<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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