Cono de Mach de luz en movimiento es grabado en video por primera vez

Un evento a la velocidad de la luz, para ser registrado en detalle, requiere una cámara aún más rápida. Y una nueva tecnología ha permitido capturar por primera vez en video el cono de un boom sónico de un haz de luz en tiempo real. Un equipo de investigadores de la Universidad de Washington en St. Louis lo logró con una cámara especialmente acondicionada para ello y las conclusiones de su estudio fueron publicadas por la revista Science Advances.

El boom o choque sónico tal como lo conocemos es la onda de choque que produce, por ejemplo, un avión al romper la barrera del sonido. Cuando una aeronave vuela a una velocidad superior a la del sonido (en promedio, 343,2 m/s en la atmósfera de la Tierra), las ondas sonoras que produce su trayectoria chocan entre sí, al quedar desplazadas violentamente por el vehículo que es su fuente y que viaja más rápido que ellas, y adoptan en ese instante una forma conocida como el cono de Mach.

^{Cono de Mach en avión supersónico.}

En teoría la luz también podría formar con sus ondas electromagnéticas conos similares. Esta sondas se mueven más lento que la luz misma (cuya velocidad en el vacío es de 300.000 km por segundo) cuando pasan a través de materiales como el vidrio.

^{Cono de Mach de la luz registrado.}

Jinyang Liang, líder del equipo, precisa que a diferencia de las cámaras de video comunes y corrientes, la empleada para grabar el boom sónico de la luz y su consiguiente cono de Mach “funciona mediante la captura de todas las imágenes de un evento dinámico fusionadas en una sola instantánea”.

La técnica, llamada "lossless-encoding compressed ultrafast photography" (LLE-CUP), registra 100.000 millones de fotogramas por segundo, permitiéndole crear video en tiempo real de la dispersión de la luz con una sola instantánea.

A fin de registrar el cono de Mach de la luz, Liang y sus colegas tuvieron que emplear un truco para imitar un haz de luz rompiendo su propio límite de velocidad (y dejando tras sí el cono de ondas electromagnéticas, como el avión viajando más rápido que su propio sonido).

^{Paso de la luz en tiempo real.}

Para ello, dispararon un láser a través de un canal lleno de vapores de de hielo seco (a través de gases fríos, la luz viaja aún más rápido), revestido de paneles de silicona, que más bien retrasan el desplazamiento de la luz. La diferencia de velocidades con que se desplazó el pulso láser en ambas superficies formó una onda de choque en forma de cono avanzado detrás del láser, como cuando el boom sónico parece perseguir al avión.

Esta tecnología de registro de imágenes se viene empleando en la medicina y el estudio de la luz pero al requerir numerosas instantáneas para poder recrear adecuadamente la escena que está registrando, esta escena debe ser fácilmente repetible en laboratorio para ser fotografiada.

Este sistema podría utilizarse con cámaras estándar, microscopios e incluso telescopios, dice Liang. Su utilidad práctica para la ciencia reside en la detección de células minúsculas como neuronas o células cancerosas.

Hans Huerto

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