La luz puede tomar muchas formas diferentes. Incluso en nuestra vida cotidiana, la luz solar es muy diferente de la luz fluorescente. En física, al estudiar las interacciones entre la luz y las partículas pequeñas, la forma de la luz puede hacer una gran diferencia.Científicos de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST y colaboradores de la Universidad de Innsbruck en Austria descubrieron que las interacciones entre las partículas atrapadas en la luz distribuidas a lo largo de una microfibra óptica, así como la velocidad del movimiento de las partículas eran diferentes en función decaracterísticas de la luz. Los resultados fueron publicados recientemente en Informes científicos .
La distribución de luz a través de una microfibra óptica se utiliza como una forma de manipular partículas diminutas para una variedad de aplicaciones posibles no solo en el mundo de la física, sino también en la biología. Hay dos formas principales de trabajar con microfibras ópticas y de luz: enmodo fundamental y el modo de orden superior. El modo fundamental es la forma de luz básica donde la energía es más fuerte en el medio del haz de luz y se desvanece en los bordes. Si la luz es de cualquier otra forma, se puede clasificar como una forma más altamodo de orden, que se puede crear haciendo brillar la luz a través de cierto tipo de cristal.
El equipo de OIST había descubierto previamente que el uso de modos de orden superior atrapaba y movía partículas individuales más rápidamente que el modo fundamental. Esta vez, observaron más de cerca las diferencias entre las interacciones de partículas y los cambios de velocidad al tratar con más de una partícula, en el modo fundamental o de orden superior. Cuando hay múltiples partículas atrapadas en la luz que rodea una microfibra óptica, se alinean en un orden específico, que se denomina efecto de unión óptica.
Para explorar estas interacciones de partículas, los investigadores atraparon hasta cinco partículas con unas pinzas ópticas. Luego las movieron hacia la microfibra óptica y las liberaron en el campo de luz alrededor de la microfibra. El equipo midió la velocidad a la que viajaban las partículasa lo largo de la microfibra.
"Hicimos mediciones para los modos de orden fundamental y superior", dijo Aili Maimaiti, estudiante de investigación especial de OIST y primer autor. "Encontramos que los modos de orden superior tenían un efecto diferente en las partículas. En los modos de orden superior, la partícula colectivala velocidad disminuye cuando se agregan más partículas, mientras que lo contrario es cierto para el modo fundamental "
También calcularon la distancia entre múltiples partículas a medida que se movían. Hicieron este cálculo cada vez que agregaron una partícula hasta el máximo de cinco partículas. El equipo descubrió que las partículas más alejadas de la fuente de luz tienen un espacio más pequeño entre ellas- o distancia entre partículas - pero a medida que te acercas a la fuente de luz, el espacio es más grande. Cuando observaron las diferencias entre los modos de orden fundamental y superior, descubrieron que la distancia entre partículas era menor en los modos de orden superior.
"Esto es una prueba de que el efecto vinculante es diferente en el modo de orden superior", dijo Maimaiti.
Los investigadores desarrollaron un modelo teórico que apoyaba los hallazgos experimentales. El modelo explicaba que las partículas actúan como espejos que reflejan y transmiten la luz en la que están atrapadas y esto provoca su interacción.
Destacaron la importancia de comprender estas interacciones entre partículas atrapadas en la luz. Los fenómenos físicos, como el comportamiento de las partículas en los modos de orden superior, no solo permiten un mejor control de las posiciones de las partículas, sino que también podrían ser útiles para estudiar los efectos cuánticos con cadenas deátomos en estructuras cristalinas 1D.
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Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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