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por Tia Ghose del Sitio Web LiveScience
traducción de
Adela Kaufmann
un extraño fenómeno llamado inversión del tiempo
en el que las ondas de luz parecen viajar hacia atrás en el tiempo.
El fenómeno, llamado inversión del tiempo, podría permitir a los investigadores desarrollar cámaras de ultra alta velocidad que pueden espiar alrededor de las esquinas y ver a través de paredes.
Rastreando hacia atrás ondas sonoras
Lord Rayleigh - el brillante físico británico que descubrió el noble gas argón y explica por qué el cielo es azul - también hizo una extraña predicción sobre las ondas de sonido hace casi un siglo.
Rayleigh razonó que, debido a que la velocidad del sonido es fija, un objeto que se desplaza más rápido que el que mientras escupe sonido daría lugar a ondas de sonido que parecen viajar en la dirección opuesta del objeto y por lo tanto parecen estar invertidas en la orientación tiempo.
Por ejemplo, un fonógrafo en un avión viajando a Mach 2, o dos veces la velocidad del sonido, parecería reproducir la música hacia atrás.
Ningún científico realmente dudó de esta noción, pero no había manera fácil de probarlo.
El sonido viaja a 761,2 mph (1,225 kmh), pero eso significa que, para escuchar 3-segundo de un clip de la música yendo hacia atrás, un avión supersónico viajando a Mach 2 (o dos veces la velocidad del sonido) comenzaría a reproducir la música a más de una milla de la ubicación del oyente.
La dispersión y absorción de las ondas sonoras en el aire harían la música completamente inaudible en ese momento, dijo Daniele Faccio.
Reversión de la luz
Pero Faccio y sus colegas se dieron cuenta de que si las predicciones de Rayleigh eran válidas, se produciría el mismo efecto en otros tipos de ondas, como las ondas de luz.
La luz viaja mucho, mucho más rápido que el sonido, a 670 millones de millas por hora (1.1 billón km / h). Y las propias longitudes de onda son pequeñas, es decir, la inversión del tiempo se puede demostrar en una habitación de tamaño normal.
Los investigadores también estaban interesados en estudiar esta idea, ya que estaban desarrollando cámaras de ultra alta velocidad que podían mirar alrededor de las esquinas, y el fenómeno podría afectar sus algoritmos.
Sólo había un problema con la prueba de predicción de Rayleigh con la luz:
Para crear una fuente más rápida que la luz, el equipo utilizó un extraño fenómeno llamado frentes de iluminación, que había sido previamente descrito en una serie de fascinantes experimentos mentales.
El truco detrás de los frentes de iluminación es que, mientras que una imagen puede estar viajando más rápido que la luz, los propios fotones nunca exceden la velocidad de la luz.
Así es como funcionan los frentes de iluminación.
Congelando fotones en medio del aire
A continuación, sin embargo, el equipo tuvo que encontrar alguna manera de capturar los caminos rápidos de imágenes a medida que se agrandaban a través de una pared.
Para capturar la inversión de tiempo en el acto, el equipo creó un frente de iluminación al proyectar una sola línea de luz sobre una pantalla y mover esa línea a través de la pantalla más rápido que la velocidad de la luz.
Al mismo tiempo, capturaron la luz reflejada en movimiento usando una cámara de súper alta velocidad. La cámara tomó fotos en unos pocos picosegundos, o una billonésima de segundo, durante el cual los fotones viajan en el tiempo sólo unos pocos pies.
Efectivamente, la cámara capturó la línea en la pared moviéndose en la dirección opuesta a la forma en que ellos movieron la línea, como si hubiera viajado atrás en el tiempo.
Auto-aniquilación de gemelos
En un segundo experimento, el equipo verificó un efecto aún más extraño, llamado creación de pares y aniquilación.
(Robert Nemiroff, físico de la Universidad Tecnológica de Michigan, predijo este efecto para los objetos astronómicos en un estudio publicado en línea en mayo de 2015, de la revista arXiv - ¿Cómo el Movimiento Superlumínico puede conducir al Viaje hacia atrás en el Tiempo - How Superluminal Motion can Lead to Backward Time Travel.)
Faccio y sus colegas tuvieron un viaje de iluminación frontal a través de una pantalla curva.
A medida que la velocidad de las líneas proyectadas superó la velocidad de la luz, se crearon un par de líneas, y las dos líneas se alejaron unas de otras. Usando una curvatura diferente, el par de líneas se movió una hacia la otra, se fusionó y luego se aniquilaron entre sí, informaron los investigadores el viernes (15 de abril) en la revista Avances Científicos (Observación de la Creación y Aniquilación de un par de Imágenes de Fuentes Superluminales de Dispersión - Observation of Image Pair Creation and Annihilation from Superluminal Scattering Sources).
Los hallazgos pueden tener implicaciones para las cámaras espiando las esquinas de los investigadores. Este tipo de "super-visión" requiere a científicos para analizar las trayectorias de toman las partículas de luz a medida que rebotan y se dispersan fuera de diversos objetos.
Normalmente, la luz viaja tan rápido que, para el ojo humano, la luz viniendo de muchos lugares diferentes parece aparecer de forma instantánea, por lo que es imposible para el ojo resolver estas diferentes trayectorias de la luz y "ver" detrás de las esquinas.
Pero debido a que las cámaras de alta velocidad pueden capturar la luz en movimiento, los investigadores pueden reconstruir la forma de los objetos que podrían no estar en la línea de visión directa. Sin embargo, el cálculo matemático de estas rutas tendría 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 iluminación, 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 sísmica rebota en una pieza inclinada de roca a mucha profundidad bajo la superficie de la Tierra, apuntando la actividad sísmica en una dirección, cuando, de hecho, el temblor se produjo en la dirección opuesta, dijo Faccio.
El nuevo documento también tiene otras implicaciones interesantes, dijo Robert Nemiroff, que no participó en el estudio actual.
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