En el espacio libre, la onda de luz de un rayo láser se propaga en una línea perfectamente recta. Sin embargo, bajo ciertas circunstancias, el comportamiento de una onda puede ser mucho más complicado. En presencia de un entorno desordenado e irregular, un fenómeno muy extrañoocurre: una ola entrante se divide en varios caminos, se ramifica de manera complicada, llegando a algunos lugares con alta intensidad, mientras evita otros casi por completo.
Este tipo de "flujo ramificado" se observó por primera vez en 2001. Los científicos de TU Wien Viena ahora han desarrollado un método para explotar este efecto. La idea central de este nuevo enfoque es enviar una señal de onda exclusivamente a lo largo de una solarama preseleccionada, de modo que la ola apenas se nota en ningún otro lado. Los resultados ya se han publicado en la revista PNAS .
De partículas cuánticas a tsunamis
"Originalmente, este efecto se descubrió al estudiar los electrones que se mueven como ondas cuánticas a través de microestructuras pequeñas", dice el profesor Stefan Rotter del Instituto de Física Teórica de TU Wien. "Sin embargo, tales estructuras nunca son perfectas y siempre vienen conciertas imperfecciones y, sorprendentemente, estas imperfecciones hacen que la onda de electrones se divida en ramas, un efecto que se llama flujo ramificado ".
Pronto resultó que este fenómeno de onda no solo ocurre en la física cuántica. En principio, puede ocurrir con todo tipo de ondas y en escalas de longitud completamente diferentes. Si, por ejemplo, los rayos láser se envían a la superficie de un jabónburbuja, se dividen en varios rayos parciales, al igual que las olas de tsunami en el océano: estos últimos no se extienden regularmente a través del océano, sino que viajan en un patrón complicado y ramificado que depende de la forma aleatoria del fondo marino corrugado.Como resultado, puede suceder que un tsunami golpee muy fuerte a una isla distante, mientras que a la isla vecina solo se llega por frentes de olas mucho más débiles.
"Queríamos saber si estas ondas pueden manipularse de tal manera que solo viajen a lo largo de una sola rama seleccionada, en lugar de propagarse a lo largo de una red ramificada de caminos en direcciones completamente diferentes", dice Andre Brandstötter TU Wien, primer autor de la publicación. "Y resulta que, de hecho, es posible apuntar a ramas individuales de forma controlada".
Analizar y adaptar
El nuevo procedimiento toma solo dos pasos: Primero, se permite que la ola se ramifique en todos los caminos posibles como de costumbre. En uno de los lugares que se alcanzan con alta intensidad, la ola se mide en detalle. El método desarrollado en elTU Wien se puede usar para calcular cómo se debe formar la onda en el origen, de modo que en el segundo paso se pueda enviar a lo largo de una ruta seleccionada, evitando todas las demás rutas.
"Utilizamos simulaciones numéricas para mostrar cómo encontrar una onda que se comporte exactamente de la manera que queremos. Este enfoque se puede aplicar utilizando una variedad de métodos diferentes", dice Stefan Rotter. "Puede implementarlo con ondas de luz quese ajustan con sistemas de espejos especiales o con ondas de sonido que se generan con un sistema de altavoces acoplados. Las ondas de sonda en el océano también serían un posible campo de aplicación. En cualquier caso, las tecnologías necesarias ya están disponibles ".
Con este nuevo método, todos estos diferentes tipos de ondas podrían enviarse a lo largo de una sola trayectoria preseleccionada de una compleja red de caminos. "Esta trayectoria ni siquiera tiene que ser recta", explica Andre Brandstötter. "Muchosde los posibles caminos están curvados: las irregularidades del entorno actúan como un conjunto de lentes por las cuales la onda se enfoca y desvía una y otra vez ".
Incluso se pueden enviar señales pulsadas a lo largo de estos caminos especiales, de modo que la información se pueda transmitir de manera específica. Esto garantiza que una señal de onda llegue exactamente donde se supone que debe recibirse; en otros lugares difícilmente se puede detectar, lo quehace que las escuchas sean mucho más difíciles.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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