20 October, 2019
Láser- luz-fotones- cámara- Heriot-Watt

Captan trayectoria completa y forma de luz láser a cámara lenta por primera vez

Un grupo de investigadores de la Universidad Heriot-Watt en Edimburgo, Reino Unido han logrado ver pasar por el aire un rayo láser, y además lo han capturado en vídeo por primera vez.

Con el fin de capturar el rayo en movimiento los investigadores desarrollaron una cámara ultrarrápida capaz de captar incluso el movimiento de fotones en modo ultra lento (Slow motion). La técnica utilizada es parecida a la referida en el estudio publicado recientemente en Nature Journal  denominada Compressed Ultra Fast Photography (CUP) llevada a cabo por del equipo de Lihon Wang de la Washington University en St. Louis, utilizando la tecnologia de cámaras de imagen unidimensional  también utilizadas para crear imágenes de la luz.

A diferencia de la CUP, la cámara de barrido de la Universidad Heriot-Watt,  en lugar de 100.000 millones de fotogramas sólo capta el equivalente a 20.000 millones de fotogramas por segundo. El artefacto fue utilizado con la intención de captar el movimiento y la fluidez de un rayo láser, hecho que hasta la fecha había sido imposible de captar. Genevieve Gariepy  , una de las promotoras del experimento, comentó para el portal The Verge   que captar la luz a cámara lenta es una tarea complicada, pero lo es aún más captar una luz láser debido a que su trayectoria es recta y se dirige a un solo objetivo.

Láser- luz-fotones- cámara- Heriot-WattLa luz de un rayo láser no es visible a simple vista, excepto cuando ésta alcanza una superficie donde rebota revelándose como un punto. Esto es así porque si los fotones no alcanzan directamente a los ojos no resultan visibles. En un rayo láser todos los fotones viajan juntos y apretados en la misma dirección. Lo más parecido a visualizar un rayo láser es cuando hay humo o niebla, aunque en esos casos no se ve el láser, sino las partículas en suspensión alrededor que reflejan la luz de éste.

Para crear el video, los científicos de la Heriot-Watt grabaron 2 millones de pulsos de láser durante 10  minutos, agregando colisiones individuales de fotones con partículas de aire para mapear la ruta completa del “vuelo del láser” y quedaron sorprendidos al ver la trayectoria que tomaba. Creían que esta circulaba en línea completamente recta pero al topar con una barrera, la luz ejecuta un movimiento ligeramente ondulatorio sobre el aire.

Ver lo rápido y lo invisible

Para Gariepy este hallazgo abre la puerta a un gran futuro de aplicaciones prácticas. Una capacidad tan precisa de grabar fotones ofrece dos nuevos canales da datos “espacial y temporal”. La información temporal puede utilizarse para estudiar procesos dinámicos que ocurren muy rápidamente mientras que los datos espaciales se podrían utilizar para ver detrás de las esquinas grabando los fotones que rebotan en objetos escondidos y que son devueltos a la cámara.  Y aunque explica que este trabajo ya se ha realizado con anterioridad (Investigación publicada en 2011 en la que físicos de la MIT grabaron pulsos de luz atravesando una botella de coca-cola), la nueva cámara es un avance en cuanto a portabilidad, al ser del tamaño de una cámara compacta.

En este video de YouTube se muestra la trayectoria cuadro por cuadro de una luz láser, para lo cual el flujo luminoso tuvo que ser captado a una velocidad de obturación menor a los 7 nanosegundos.

 

 

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