Científicos asombrados al ver “reflejos temporales” en las ondas electromagnéticas

Los científicos se han quedado atónitos al ver “reflejos temporales” en las ondas electromagnéticas, un fenómeno asombroso cuya existencia hasta ahora sólo se había planteado como hipótesis.

El efecto se ha comparado con mirarse en un espejo y ver el reflejo de la propia espalda, o escuchar un eco pero con el sonido invertido como cuando se reproduce una cinta al revés.

Los científicos llevan mucho tiempo sosteniendo la hipótesis de que este efecto existe. Pero era difícil que se observara porque requiere cambiar las propiedades de un material de forma rápida y sustancial para que se produzcan.

Ahora, utilizando un tipo especial de material, los científicos afirman haberlo observado. Enviando señales a través de una tira de metal, y desencadenando rápidamente un cambio en las propiedades físicas, los investigadores vieron cómo esas señales se invertían en el tiempo.

“Esto ha sido realmente emocionante de ver, debido a cuánto tiempo hace que se predijo este fenómeno contrario a la intuición, y lo diferentes que se comportan las ondas reflejadas en el tiempo en comparación con las reflejadas en el espacio”, dijo Andrea AlùAndrea Alùcatedrático de Física del Centro de Postgrado de la Universidad de Nueva York y autor del nuevo artículo.

“Utilizando un sofisticado diseño metamaterial, fuimos capaces de realizar las condiciones para cambiar las propiedades del material en el tiempo tanto de forma abrupta como con un gran contraste”.

Los reflejos que estamos acostumbrados a ver son reflejos espaciales: las ondas electromagnéticas de la luz chocan contra una superficie espejada, rebotan y crean el efecto que nos permite utilizar espejos y demás.

Esas reflexiones espaciales ocurren cuando una onda choca con un límite específico, como un espejo. Pero las reflexiones temporales son diferentes en varios aspectos: por un lado, se producen cuando todo el medio por el que viaja la onda cambia, todo a la vez.

Cuando esto ocurre, parte de la onda se invierte en el tiempo y su frecuencia cambia. Ese era el efecto que los científicos esperaban observar en el nuevo estudio.

Los investigadores esperan que el descubrimiento pueda dar lugar a diversas aplicaciones prácticas, como comunicaciones inalámbricas y nuevos ordenadores pequeños de bajo consumo energético. Anteriormente, se pensaba que esas aplicaciones no serían posibles porque era demasiado difícil cambiar el medio con la suficiente rapidez.

“El principal obstáculo que impedía las reflexiones temporales en estudios anteriores era la creencia de que se necesitarían grandes cantidades de energía para crear una interfaz temporal”, afirma en un comunicado Gengyu Xu, coautor del artículo e investigador postdoctoral del Centro de Investigación Científica Avanzada de CUNY. “Es muy difícil cambiar las propiedades de un medio con la suficiente rapidez, uniformidad y contraste para reflejar en el tiempo las señales electromagnéticas, porque oscilan muy deprisa”.

“Nuestra idea era evitar cambiar las propiedades del material anfitrión y, en su lugar, crear un metamaterial en el que se pudieran añadir o sustraer elementos adicionales de forma abrupta mediante interruptores rápidos”.

Un artículo que describe los hallazgos, ‘Observation of temporal reflection and broadband frequency translation at photonic time interfaces’, se publica en Nature Physics.