Científicos han realizado lo imposible: generar ondas de terahercios con agua

Nathalie Martin / flickr

Físicos del Instituto de Óptica de Nueva York (EE. UU.) han descubierto que el agua líquida puede generar ondas de terahercios (THz). Esto es sorprendente, considerando que prácticamente toda la radiación en la región de los terahercios es absorbida por el agua, y previamente se pensaba que no podía ser usada como una fuente de tal radiación. El trabajo se publica en Applied Physics Letters.

Este tipo de ondas se enmarca en la radiación electromagnética de onda larga, situada entre los rangos de infrarrojos y microondas en el espectro electromagnético, con una longitud de onda de 0,1 a 1 mm. Generalmente, se utilizan como fuentes de este tipo de radiación aceleradores, girotrones y láseres.

La radiación de terahercios de baja potencia se puede obtener con la ayuda de un efecto electroóptico, excitando a la fuente potencial con láseres de femtosegundo. En este caso, las fuentes de radiación son generalmente cuerpos sólidos, plasma e incluso vapor de agua. El uso de prácticamente todos los líquidos, incluyendo el agua, se consideraba imposible porque absorbían casi por completo la radiación en este rango.

En el nuevo estudio, los físicos montaron una instalación en la que pudieron detectar la radiación del agua en esta gama. Con el fin de evitar la absorción de la radiación por el agua, se utilizó como fuente una película de corriente de agua con un espesor de 177 micras. Para excitar la radiación, los científicos usaron un láser de femtosegundo enfocado en una película de agua. 

Esquema de la instalación experimental para la excitación y el registro de la radiación Terahertz del agua. / Applied Physics Letters, 2017

Las ondas de terahercios registradas tuvieron una frecuencia de 0,1 a 3 THz. Resultó que por sus propiedades, la radiación de agua difiere notablemente de la radiación de plasma de aire. En primer lugar, no es monocromático. En segundo lugar, los parámetros de campo de terahercios excitados dependen fuertemente de los parámetros de emisión de la radiación excitada: la polarización de las ondas excitadas están directamente relacionadas con la polarización de la irradiación excitada, y la energía del campo aumenta con la duración de la exposición al láser y es linealmente dependiente de la energía de su haz.

Según los científicos, estas propiedades no se pueden describir dentro del marco del mecanismo conocido de excitación de la radiación de terahercios, lo que servirá como un impulso a la investigación futura de las fuentes líquidas tanto de estas radiaciones como de las infrarrojas. 

Alexánder Dubov

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