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» » » Un nuevo giro en las propiedades de la luz

Referencia: Phys.org, 25 de abril 2014

La luz tiene algunas propiedades dinámicas bien establecidas que han definido nuestra comprensión de la radiación electromagnética durante más de un siglo. De estas propiedades, las dos más fundamentales son que los fotones de la luz transportan el impulso en la dirección de propagación, y un 'espín' en torno al eje de propagación que se define por la polarización circular de la onda electromagnética. Estas propiedades juegan un papel crítico en una variedad de fenómenos cotidianos y en las interacciones experimentales entre la luz y la materia .

Konstantin Bliokh, del Grupo Interdisciplinario Teórico de Investigación científica RIKEN (iTHES) y Aleksandr Bekshaev y Franco Nori del Centro RIKEN de Emergent Materia Ciencia han hecho ahora un notable descubrimiento, que un determinado tipo de luz, conocida como ondas evanescentes, poseen propiedades dinámicas inesperadas que contrastan con los conocimientos previos sobre la luz y los fotones .

Las ondas evanescentes se producen, por ejemplo, cuando la luz se somete a una reflexión interna total situada en los límites con otro medio. En tales situaciones, la onda electromagnética principal se refleja de nuevo en el medio de origen y se produce una onda evanescente en el segundo medio. La onda evanescente se deteriora rápidamente lejos de los límites, pero pueden propagarse a lo largo de la interfaz.

A través de la investigación de estas características dinámicas de las ondas evanescentes, el equipo de Nori ha descubierto que el impulso y el espín de estas ondas tienen componentes transversales que están orientados en ángulos rectos al plano de propagación. Igualmente sorprendente, también fue encontrar que el momentum transversal, no el espín transversal, está determinado por la onda de polarización circular, precisamente lo opuesto a la dependencia vista en la luz normal.

"A pesar de que estas extraordinarias propiedades parecen estar en contradicción con lo que se conoce acerca de los fotones", explica Bliokh, "hemos demostrado que revelan lo que se conoce como 'momentum de espín', una cantidad enigmática que fue introducida hace más de 70 años para explicar el espín de las partículas cuánticas."

El análisis del equipo de investigación sugiere que estas extraordinarias propiedades de las ondas evanescentes, de hecho, se manifiestan en las interacciones de luz-materia, y que pueden dar lugar a efectos imposibles de lograr y observar con el uso de la luz normal. Por ejemplo, las ondas evanescentes ejercen una fuerza transversal y un par de torsión transversal en las partículas pequeñas, donde la fuerza depende de la polarización circular, pero el par de torsión no (ver imagen) .

"Estas notables propiedades, reveladas en los objetos más básicos, ofrecen una oportunidad única para investigar y observar las características físicas fundamentales, antes ocultas en la propagación de la luz normal y que se consideraban imposible", concluye Bliokh .


- Publicación: Bliokh, K. Y., Bekshaev, A. Y. & Nori, F. Extraordinary momentum and spin in evanescent waves. Nature Communications 5, 3300 (2014). DOI: 10.1038/ncomms4300 .
- Fuente: RIKEN .
- Imagen: Fuerza transversal (rojo) y el par (azul) ejercidas sobre una partícula (esfera amarilla) en un campo evanescente generado por la reflexión interna total en un prisma de cristal. Crédito: © 2014 Konstantin Bliokh, RIKEN Interdisciplinary Theoretical Science Research Group.
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Editor del blog Pedro Donaire

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