porTia Ghose
19 Abril 2016

delSitio Web LiveScience

traducci�n de Adela Kaufmann
Versi�n original en ingles


Los cient�ficos han observado

un extra�o fen�meno llamado inversi�n del tiempo

en el que las ondas de luz parecen viajar hacia atr�s en el tiempo.�
Cr�dito: bunnavit pangsuk / Shutterstock.com


El uso de un extra�o fen�meno en el que las part�culas de luz parecen viajar a velocidades m�s r�pido que la luz, los cient�ficos han demostrado que las ondas de luz pueden parecer que�viajar hacia atr�s en el tiempo.

El nuevo experimento muestra tambi�n otros efectos extra�os de luz, tales como pares de formando im�genes y aniquil�ndose entre s�.�Tomados en conjunto, los resultados demuestran finalmente una predicci�n centenaria realizada por el cient�fico brit�nico y un gran pensador el Se�or�Rayleigh.

El fen�meno, llamado�inversi�n del tiempo, podr�a permitir a los investigadores desarrollar c�maras de ultra alta velocidad que pueden espiar alrededor de las esquinas y ver a trav�s de paredes.

Rastreando hacia atr�s ondas sonoras

Lord Rayleigh - el brillante f�sico brit�nico que descubri�el noble gas arg�n�y explica�por qu� el cielo es azul�- tambi�n hizo una extra�a predicci�n sobre las ondas de sonido hace casi un siglo.

Rayleigh razon� que, debido a que la velocidad del sonido es fija, un objeto que se desplaza m�s r�pido que el que mientras escupe sonido dar�a lugar a ondas de sonido que parecen viajar en la direcci�n opuesta del objeto y por lo tanto parecen estar invertidas en la orientaci�n tiempo.

Por ejemplo, un fon�grafo en un avi�n viajando a Mach 2, o dos veces�la velocidad del sonido, parecer�a reproducir la m�sica hacia atr�s.

Ning�n cient�fico realmente dud� de esta noci�n, pero no hab�a manera f�cil de probarlo.

"Utilizando el sonido, es algo que es muy dif�cil de verificar y, de hecho escuchar", dijo el coautor del estudio Daniele Faccio, f�sico de la Universidad Heriot-Watt en Escocia.

El sonido viaja a 761,2 mph (1,225 kmh), pero eso significa que, para escuchar 3-segundo de un clip de la m�sica yendo hacia atr�s, un avi�n supers�nico viajando a Mach 2 (o dos veces la velocidad del sonido) comenzar�a a reproducir la m�sica a m�s de una milla de la ubicaci�n del oyente.

La dispersi�n y absorci�n de las ondas sonoras en el aire har�an la m�sica completamente inaudible en ese momento, dijo�Daniele Faccio.

Reversi�n de la luz

Pero Faccio y sus colegas se dieron cuenta de que si las predicciones de Rayleigh eran v�lidas, se producir�a el mismo efecto en otros tipos de ondas, como las ondas de luz.

La luz viaja mucho, mucho m�s r�pido que el sonido, a 670 millones de millas por hora (1.1 bill�n km / h).�Y las propias longitudes de onda son peque�as, es decir, la inversi�n del tiempo se puede demostrar en una habitaci�n de tama�o normal.

Los investigadores tambi�n estaban interesados en estudiar esta idea, ya que estaban desarrollando c�maras de ultra alta velocidad que�pod�an mirar alrededor de las esquinas, y el fen�meno podr�a afectar sus algoritmos.

S�lo hab�a un problema con la prueba de predicci�n de Rayleigh con la luz:

Nada puede viajar�m�s r�pido que la velocidad de la luz.

Para crear una fuente m�s r�pida que la luz, el equipo utiliz� un extra�o fen�meno llamado frentes de iluminaci�n, que hab�a sido previamente descrito en una serie de fascinantes experimentos mentales.

El truco detr�s de los frentes de iluminaci�n es que, mientras que una imagen puede estar viajando m�s r�pido que la luz, los propios fotones nunca exceden la velocidad de la luz.

As� es como funcionan los frentes de iluminaci�n.

Imag�nese tomando un puntero l�ser y agitando el punto a trav�s de una pared enorme y distante.

Mientras que los fotones viajando desde el puntero l�ser hacia la pared se est�n moviendo a su velocidad normal, debido a que la luz incide en la pared en un �ngulo, el punto en la pared (el frente de iluminaci�n) siempre se mueve m�s r�pido que eso.

Fuente

Congelando fotones en medio del aire

A continuaci�n, sin embargo, el equipo tuvo que encontrar alguna manera de capturar los caminos r�pidos de im�genes a medida que se agrandaban a trav�s de una pared.

"La pieza clave del equipo era la c�mara la que nos permite congelar esencialmente luz en movimiento", dijo Faccio Live Science.


C�mo congelar la luz�
Los pulsos l�ser desacelerados del f�sico Matt Sellars iluminan el camino a los ordenadores qu�nticos

Para capturar la inversi�n de tiempo en el acto, el equipo cre� un frente de iluminaci�n al proyectar una sola l�nea de luz sobre una pantalla y mover esa l�nea a trav�s de la pantalla m�s r�pido que la velocidad de la luz.

Al mismo tiempo, capturaron la luz reflejada en movimiento usando una c�mara de s�per alta velocidad.�La c�mara tom� fotos en unos pocos picosegundos, o una billon�sima de segundo, durante el cual los fotones viajan en el tiempo s�lo unos pocos pies.

Efectivamente, la c�mara captur� la l�nea en la pared movi�ndose en la direcci�n opuesta a la forma en que ellos movieron la l�nea, como si hubiera viajado atr�s en el tiempo.

Auto-aniquilaci�n de gemelos

En un segundo experimento, el equipo verific� un efecto a�n m�s extra�o, llamado�creaci�n de pares y aniquilaci�n.

(Robert Nemiroff, f�sico de la Universidad Tecnol�gica de Michigan, predijo este efecto para los objetos astron�micos en un estudio publicado en l�nea en mayo de 2015, de la revista arXiv�-��C�mo el Movimiento Superlum�nico puede conducir al Viaje hacia atr�s en el Tiempo - How Superluminal Motion can Lead to Backward Time Travel.)

Faccio y sus colegas tuvieron un viaje de iluminaci�n frontal a trav�s de una pantalla curva.

A medida que la velocidad de las l�neas proyectadas super� la velocidad de la luz, se crearon un par de l�neas, y las dos l�neas se alejaron unas de otras.�Usando una curvatura diferente, el par de l�neas se movi� una hacia la otra, se fusion� y luego se aniquilaron entre s�, informaron los investigadores el viernes (15 de abril) en la�revista Avances Cient�ficos�(Observaci�n de la Creaci�n y Aniquilaci�n de un par de Im�genes de Fuentes Superluminales de Dispersi�n - Observation of Image Pair Creation and Annihilation from Superluminal Scattering Sources).

Los hallazgos pueden tener implicaciones para las c�maras espiando las esquinas de los investigadores.�Este tipo de "super-visi�n" requiere a cient�ficos para analizar las trayectorias de toman las part�culas de luz a medida que rebotan y se dispersan fuera de diversos objetos.

Normalmente, la luz viaja tan r�pido que, para el ojo humano, la luz viniendo de muchos lugares diferentes parece aparecer de forma instant�nea, por lo que es imposible para el ojo resolver estas diferentes trayectorias de la luz y "ver" detr�s de las esquinas.

Pero debido a�que las c�maras de alta velocidad�pueden capturar la luz en movimiento, los investigadores pueden reconstruir la forma de los objetos que podr�an no estar en la l�nea de visi�n directa.�Sin embargo, el c�lculo matem�tico de estas rutas tendr�a que tener en cuenta la posibilidad de que algunos de los rayos de luz que ven son invertidos en el tiempo, ya que provienen de un frente de iluminaci�n, dijo Faccio.

Los nuevos hallazgos se aplican a cualquier tipo de onda, dijo Faccio.

Por ejemplo, puede haber algunos casos en los que una onda s�smica rebota en una pieza inclinada de roca a mucha profundidad bajo la superficie de la Tierra, apuntando la actividad s�smica en una direcci�n, cuando, de hecho, el temblor se produjo en la direcci�n opuesta, dijo Faccio.

El nuevo documento tambi�n tiene otras implicaciones interesantes, dijo�Robert Nemiroff, que no particip� en el estudio actual.

"No estoy seguro si, o bien [Lord Rayleigh, o los autores del estudio] estaban conscientes de que los estampidos s�nicos son el equivalente de sonido de eventos parres de creaci�n de iluminaci�n frontal," Nemiroff dijo a Live Science en un correo electr�nico.

"Con la luz, primero se ve�un destello cuando se crea un evento par, pero con sonido, se escucha un boom."