Recrean el experimento clásico de ‘doble rendija’ usando el tiempo en lugar del espacio

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Una nueva investigación ofrece una variación intrigante del famoso experimento, que demostró que la luz se comporta como una partícula y una onda.

Un equipo de físicos ha recreado un experimento clásico de física de partículas con un giro dimensional, realizándolo en el tiempo en lugar de solo en el espacio.

En el proceso, mostraron la utilidad de un material único para futuros experimentos.

Los investigadores rediseñaron el experimento de la doble rendija, que se realizó por primera vez en 1801 y demostró un rasgo curioso de la luz: que puede comportarse tanto como una partícula como una onda.

El experimento original probó cómo la luz se movía por el espacio; la versión reciente probó cómo viajaría la luz si solo se le permitiera hacerlo en momentos específicos.

“Nuestro experimento revela más sobre la naturaleza fundamental de la luz y sirve como trampolín para crear materiales definitivos que pueden controlar minuciosamente la luz tanto en el espacio como en el tiempo”, dijo Riccardo Sapienza, físico del Imperial College London y autor principal del estudio.

En el experimento tradicional, se proyecta un haz de luz en una barrera, detrás de la cual hay un detector fotosensible.

La barrera tiene dos rendijas paralelas.

Si arrojaras materia ordinaria a la barrera, tendrían aproximadamente la misma forma que las rendijas del detector.

Pero cuando la luz se proyecta sobre las rendijas, se divide en dos ondas que atraviesan la barrera y se cruzan en el otro lado.

Aunque solo hay dos rendijas para que pase la luz, el material fotosensible muestra más de dos barras de luz.

Cuando las ondas de luz se cruzan, se recombinan y se anulan entre sí, creando un patrón de bandas en el material fotosensible.

El experimento fue un punto de inflexión en la comprensión del comportamiento de las partículas pequeñas y allanó el camino para experimentos similares con electrones e incluso antimateria y el campo de la mecánica cuántica en su conjunto (que no existía en 1801).

En el nuevo trabajo, los investigadores hicieron un gran cambio: cambiaron una pantalla común con dos ranuras por una película de óxido de indio y estaño, el mismo material que se usa en las pantallas de los teléfonos modernos. (En realidad, es un metamaterial, o un material que no se encuentra en la naturaleza, que está diseñado para comportarse de cierta manera).

Los investigadores cambiaron la reflectancia de la pantalla utilizando láseres ultrarrápidos, que solo permitían el paso de la luz en momentos específicos, con una diferencia de milmillonésimas de segundo.

Básicamente, construyeron una cabina de peaje cuántica, utilizando los láseres para crear rendijas dependientes del tiempo en la barrera.

Incluso cuando solo permitieron que un fotón atravesara la pantalla, la luz produjo un patrón de interferencia.

El óxido de indio y estaño está diseñado para responder rápidamente a la luz, lo que lo hace ideal para probar el comportamiento de la luz en escalas de tiempo ultrarrápidas.

Los pulsos de láser también se utilizan para mejorar la resistencia de los bits cuánticos, o qubits, utilizando principios similares para probar el comportamiento de las partículas cuánticas en el tiempo.

A continuación, el equipo de investigación espera centrar su atención en el comportamiento de los cristales de tiempo, o cristales cuyas estructuras cambian a lo largo del tiempo.

Fuente: New Scientist