Luz atrapada en el espacio curvo

La luz, que viaja generalmente en linea recta, ha sido atrapado en complejas superficies curvas. La hazaña no es sólo un truco de magia, podría ayudar a a visualizar cómo la luz viaja a través del tejido del espacio curvo.

De acuerdo con la teoría de la relatividad general de Einstein, la gravedad es el resultado de la masa de un objeto que deforma el espacio mismo, como una bola  sobre una cama elástica. Para modelar como la trayectoria de la luz puede modificar el espacio curvo por gravedad, Ulf Peschel de la Universidad de Erlangen-Nuremberg en Alemania y sus colegas elaboraron objetos en 3D a los que dispararon lásers. Aprovechándose del hecho de que la luz se curva o refracta, al pasar de un medio a otro.

En su sencillo experimento, dispararon un láser contra la superficie de una esfera sólida de vidrio. El ángulo se elegirá de modo que la luz, al principio propagada a través del  aire, se inclinaría  lo suficiente cuando entrará en contacto con el cristal y se mantendría reflejada en la superficie interior de la esfera, y así viajar a través de ella. Cuando la luz dentro de la esfera se reflejaba en su cara interna, algunos fotones se transmitieron a través del cristal, creando un brillante anillo en la superficie exterior.

El equipo también construyó un objeto con forma de trompeta, pegando dos campanas de extremo a extremo, habitualmente llamada superficie hiperbólica. El objeto fue hecho de aluminio y después se cubrió con aceite. La luz enviada a la capa aceitosa fue confinada allí, rebotando entre los límites del metal y el aire. El rayo salió entonces hacia fuera cada vez más rápido, generando un resplandor con forma de cono.

Para que la luz esté atrapado en dos dimensiones, la superficie del objeto necesita ser lo suficientemente suave para reflejar limpiamente la mayor parte de la luz en la capa de aceite, en lugar de esparcirla en todos los ángulos. Esto se logra con la utilización de una pulidora de diamantes, una máquinas que sólo está disponible desde hace 10 años.

El experimento ayuda a visualizar el modo en que la luz viaja a través del espacio deformado por la gravedad. La esfera representa cómo el espacio se curva alrededor de una estrella o de otro objeto con masa suficiente; la luz que pasa a través de este espacio curvado se dobla en un efecto llamado lente gravitacional. La superficie hiperbólica crea una curvatura negativa, porque su superficie se curva hacia arriba y hacia abajo al mismo tiempo, como una silla de montar, y sería un buen modo de representar la forma del universo.

“Es un experimento fundamental y hermoso”, dice Ulf Leonhardt , de la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido, quien no participó en el experimento.

Autor: Rachel Courtland

Enlace original: Light trapped on curved surface