Los “reflejos temporales” pudieron apreciarse a través de un nuevo metamaterial: muestran la diferencia entre las ondas reflejadas en el tiempo en comparación con las reflejadas en el espacio
Pablo Javier Piacente
Durante más de sesenta años, los físicos han teorizado sobre la existencia de un tipo de reflejo diferente al convencional, que podemos ver y tiene lugar en las tres dimensiones del espacio. Se trata de los "reflejos de tiempo", que se dan únicamente en una escala temporal y generan un cambio de frecuencia. Un nuevo estudio ha obtenido la primera observación directa de este tipo de reflejo: permitirá nuevos desarrollos en comunicaciones inalámbricas y computación óptica, entre otras aplicaciones.
Un grupo de científicos de la Universidad de la Ciudad de Nueva York (CUNY), en Estados Unidos, ha logrado la primera evidencia experimental de los llamados "reflejos del tiempo", una forma de reflexión diferente a la variedad espacial que conocemos. Al avanzar en su manipulación a través del espectro electromagnético, los investigadores han abierto un nuevo camino para el desarrollo de tecnologías avanzadas en el campo de la informática y la comunicación.
REFLEJOS Y ECOS INVERTIDOS
Cuando hablamos de reflejos imaginamos inmediatamente un espejo. Este fantástico instrumento, que ha cautivado eternamente a la humanidad, nos devuelve una imagen exacta de nuestro cuerpo o de cualquier objeto, gracias al “rebote” de las ondas de luz. Se trata del fenómeno de reflexión espacial convencional, que ya tenemos incorporado en nuestro imaginario como algo lógico y cotidiano.
Sin embargo, hay otra posibilidad que parece contradictoria con nuestra intuición natural, pero que los físicos han establecido teóricamente desde hace seis décadas: los “reflejos del tiempo”. La reflexión temporal no se advierte en una dimensión espacial, sino que actúa mediante el reflejo de las ondas en el tiempo, produciendo un cambio de frecuencia y, en cierto modo, “invirtiendo” la realidad.
Esto significa que si una persona se observa en un espejo verá su rostro, debido al fenómeno de reflexión espacial. Pero si, por el contrario, estuviera afectada de alguna forma por la reflexión temporal su experiencia sería completamente diferente: observaría su espalda en vez de su rostro y, al hablar, escucharía los ecos de sus palabras en un orden inverso, como si estuviera oyendo una cinta rebobinada.
"Ha sido realmente emocionante este descubrimiento, considerando que este fenómeno contraintuitivo fue predicho hace décadas: ahora logramos apreciar cómo se comportan las diferentes ondas reflejadas en el tiempo, en comparación con las reflejadas en el espacio", indicó en una nota de prensa el autor principal del nuevo estudio, el investigador Andrea Alù. “Empleando un diseño de metamaterial sofisticado, pudimos darnos cuenta de las condiciones para cambiar las propiedades del material en el tiempo de forma abrupta y con un gran contraste", agregó.
COLORES MODIFICADOS
Sobre la década de 1970, los científicos apreciaron que había un análogo para la reflexión espacial en el componente de tiempo de una onda de luz. Supusieron que, al modificar el medio por el que viaja esta onda lo suficientemente rápido y de la manera correcta, el componente temporal de la onda cambiaría de la misma forma. Esto es lo que han comprobado ahora en un plano experimental los investigadores estadounidenses, en el marco del nuevo estudio publicado en la revista Nature Physics.
En el experimento realizado por Alù y su equipo, una parte significativa de las señales de banda ancha que viajaban en el metamaterial utilizado se invirtieron instantáneamente en el tiempo, modificando su frecuencia. El efecto forma un extraño eco, en el cual se refleja primero la última parte de la señal. Esto explica por qué, al mirar en un “espejo de tiempo”, nuestro reflejo se invertiría y, de la misma forma, nuestras palabras se escucharían en un orden inverso.
Los investigadores también demostraron que la duración de las señales reflejadas en el tiempo se extendía, debido a la conversión de frecuencia. Como resultado, si estas señales fueran visibles para nuestros ojos todos sus colores se transformarían abruptamente, de modo que, por ejemplo, el rojo se convertiría en verde o el amarillo en violeta.Noticias relacionadas
Según los especialistas, la combinación de este nuevo dispositivo con interfaces espaciales personalizadas ofrece el potencial de abrir nuevas direcciones para las tecnologías fotónicas y nuevas formas de mejorar y manipular las interacciones onda-materia. En consecuencia, el hallazgo podría tener múltiples aplicaciones en áreas como la informática, las comunicaciones inalámbricas y la óptica.
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REFERENCIA
Observation of temporal reflection and broadband frequency translation at photonic time interfaces. Hady Moussa, Andrea Alú et al. Nature Physics (2023). DOI:https://doi.org/10.1038/s41567-023-01975-y
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