Investigadores polacos de la Universidad de Varsovia han conseguido obtener un holograma de una partícula de luz, o fotón, gracias al estudio de las interferencias que se producen cuando dos rayos de luz se cruzan. Este hecho demuestra la naturaleza dual de la luz: por un lado es una onda que viaja a casi 300000 km/s, con una determinada frecuencia, amplitud y longitud de onda (según la frecuencia podemos hablar de ondas de radio, microondas, infrarrojo, visible, ultravioleta, rayos x o rayos gamma), y que se comporta como tal, reflejándose, refractándose, sufriendo interferencias, difractándose... mientras que por otro lado, es un conjunto de paquetes individuales llamados fotones, con una determinada forma, comportándose como tal por ejemplo, en el efecto fotoeléctrico (emisión de electrones de un determinado material al recibir los fotones de una determinada radiación electromagnética).
La imagen del fotón se obtuvo disparando dos rayos de luz frente a un divisor de haces, de modo que los fotones pueden rodear el divisor o cruzarlo directamente, habiendo la misma probabilidad para ambos hechos, según su función de onda. Cuando dos fotones de cada haz interactúan, sus trayectorias cambian, por lo que si sabe cómo es la función de onda de uno de los fotones, se puede llegar a saber cómo es la forma del otro fotón según cómo ha cambiado su trayectoria. Tras 2000 repeticiones de estos dos disparos, se empezó a observar un patrón de destellos en un detector, habiendo dos destellos registrados en el detector, uno por fotón, en cada experimento. Con este patrón, se pudo obtener la función de onda del segundo fotón.
La imagen resultante tiene la forma de una cruz de Malta, de tal forma que donde las fases de ambos fotones se superponen, la imagen es más brillante, mientras que donde las fases se anulan, la imagen es más oscura, como resultado de las interferencias entre ambos fotones.
Este experimento servirá de mucha ayuda al desarrollo de nuevas tecnologías en las que influye la forma de un fotón, como es el caso de ciertas tecnologías de telecomunicaciones o la computación cuántica, además, ayudará a comprender mejor el concepto de "función de onda" y de obtener hologramas cuánticos para objetos más complejos, como átomos.
Polish researchers from Warsaw University have succeeded in obtaining a hologram of a light particle, or photon, thanks to the study of the interferences produced when two light rays cross. This fact proves the double nature of light: from one side, it is considered a wave travelling with a speed close to 300000 km/s, with a certain frequency, amplitude and wavelength (depending on the frequency we can talk about radio waves, microwaves, infrarred, visible, ultraviolet, x rays or gamma rays) and it behaves as a wave, reflecting, refracting, diffracting, suffering interferences... while from the other side, it is a set of individual packages called photons, with a certain shape, behaving like that, for instance, in the photoelectric effect (emission of electrons from a material that receives photons from electromagnetic radiation).
The image was obtained by shooting two light rays to a ray divisor, in such a way that the photons can go directly through the divisor or they can surround it, with the same probability for both facts, according to their wave function. When two photons from two different light rays interact, their trajectories change, so if we know the wave function of one of them, we can know the wave function from the other photon by observing how their trajectories change after the interference. After performing the experiment 2000 times, a pattern of flashes was observed (in each experiment, two flashes were obtained in a detector, each one per photon). With this pattern, the wave function of the second photon was obtained.
The resulting image has the shape of a Malta cross, in such a way that where the phases of both photons overlap, the image is brighter and where the phases cancel each other, the image is darker, as a result of the interferences between both photons.
This experiment will help a lot with the development of technologies which need to know the shape of photons, as happens in some telecommunications technologies or in quantum computation. In addition, it will help to understand the concept of "wave function" and to obtain quantum holograms of more complex structures, as atoms.
Para más información / For more information: http://www.abc.es/ciencia/abci-logran-primera-imagen-particula-201607251827_noticia.html
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