HOLOGRAMA DUN FOTÓN

En vermello, o holograma dun fotón individual obtido no experimento real. En azul, a predición teórica da forma que debería ter ise fotón. Ambas coinciden á perfección / FUW

Un raio de sol entra pola xanela e ilumina a habitación. A primeira vista non parece algo extraordinario, pero a Mecánica Cuántica dinos que ese raio luminoso está formado por trillones e trillones de pequenos «paquetes de luz» individuais, os fotóns, movéndose a 300.000 km/s. Con todo, ninguén conseguiu ver un fotón individual, nin saber que forma ten, se é que ten algunha. É máis, podería ser que nin sequera teña sentido formularse esas preguntas.

Agora, un equipo de investigadores polacos conseguiron crear, por primeira vez na historia da Ciencia, o holograma dunha partícula individual de luz. O fito, conseguido grazas á observación das interferencias que se producen cando dous raios de luz crúzanse, constitúe un importante avance cara á comprensión da natureza íntima da luz. Os resultados deste traballo, publicado en Nature Photonics, tamén poderían ser importantes para o desenvolvemento de tecnoloxías que necesiten comprender que forma ten un fotón, como sucede coas telecomunicacións e os computadores cuánticos.

Desde hai centos de anos, os físicos traballaron moi duro para tentar comprender de que está feita a luz: Maxwell describiu a luz como unha onda electromagnética, Planck demostrou que a luz estaba feita de pequenos «paquetes» invisibles aos que chamou fotóns e Schröedinger refinou estas ideas na súa famosa ecuación de función de onda cuántica, capaz de predicir con extraordinaria precisión os resultados de experimentos con fotóns.

Agora, e por primeira vez, os investigadores da Universidade de Varsovia conseguiron representar e medir as formas descritas pola ecuación de Schröedinger nun experimento real.

Os fotóns, ao desprazarse como ondas, poden estar na mesma fase. Pero se interactúan, producen un sinal brillante. Se pola contra as súas fases opóñense, entón anularanse os uns aos outros. É algo parecido ao que sucede coas ondas sonoras emitidas por dous altofalantes e que producen picos de son agudos e graves nunha habitación.

A imaxe obtida polos científicos, chamada holograma porque leva información tanto da forma como da fase de onda do fotón, foi creada disparando ao mesmo tempo dous raios de luz cara a un divisor de feixe (un instrumento óptico que divide un raio luminoso en dous). O divisor de feixe compórtase coma se fose un cruzamento de estradas, unha intersección que cada fotón pode rodear ou cruzar directamente, o que depende da forma das súas funcións de onda.

A forma da imaxe resultante parécese a unha cruz de Malta, e é exactamente a que predicir a ecuación de función de onda de Schröedinger. Nos brazos da cruz, onde os fotóns están en fase, a imaxe é máis brillante, mentres que as zonas nas que as fases se opoñen aparecen máis escuras.

Agora, os investigadores tratarán de dar un paso máis e recrear funcións de onda de obxectos cuánticos máis complexos, por exemplo, átomos completos.

FONTE: Xornal abc/ciencia