Investigadores rusos han demostrado una paradoja óptica: han conseguido que un material completamente transparente absorba perfectamente la luz. Los resultados de su investigación contradicen la idea de que los materiales que parecen transparentes, como el vidrio, no tienen cualidades de absorción de la luz.
Basándose en sus resultados, los investigadores introducen el concepto de absorción virtual “coherente” en un sistema electromagnético sin pérdidas, un fenómeno que surge cuando el campo electromagnético incidente coincide con la distribución espacio-temporal de cero dispersión de un sistema sin pérdidas.
Investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT) utilizaron matemáticas especiales basadas en la matriz de dispersión para lograr estos resultados.
Cuando un haz de luz de intensidad independiente del tiempo golpea un objeto transparente, la luz no se absorbe, sino que es dispersada por el material. Sin embargo, los investigadores encontraron que, si la intensidad del rayo incidente crecía exponencialmente, la energía de la luz incidente total se acumulaba en el material transparente y no lo abandonaba, haciendo que el material pareciera perfectamente absorbente desde el exterior. La interrupción de la conducción exponencial dio lugar a la liberación de energía almacenada en el sistema sin pérdidas a través de la radiación en el fondo.
Para ilustrar el efecto, los investigadores examinaron una capa delgada de un dieléctrico transparente y calcularon el perfil de intensidad requerido para la absorción de la luz incidente. Los cálculos confirmaron que cuando la intensidad de la onda incidente creció exponencialmente, la luz no se transmitió ni se reflejó; la capa parecía perfectamente absorbente a pesar de que carecía de la capacidad de absorción real. Sin embargo, cuando el crecimiento exponencial de la amplitud de la onda incidente se detuvo (en t = 0), se liberó la energía que estaba bloqueada en la capa.
Los investigadores encontraron que este efecto era robusto contra la dispersión de frecuencia del material del sistema, la posible disipación y la geometría finita de la estructura. El efecto observado podría tener implicaciones para el control flexible de la propagación y el almacenamiento de la luz, la memoria de baja energía y la modulación óptica, y podría ampliar la comprensión de cómo se comporta la luz cuando interactúa con materiales transparentes comunes.
«Nuestros hallazgos teóricos parecen ser contradictorios. Hasta que comenzamos nuestra investigación, no podíamos siquiera imaginar que sería posible “llevar a cabo tal truco con una estructura transparente «, dijo el investigador Denis Baranov. «Sin embargo, fueron las matemáticas las que nos llevaron al efecto. Quién sabe, la electrodinámica bien puede albergar otros fenómenos fascinantes «.
Fuente: OSA, The Optical Society (doi: 10.1364 / OPTICA.4.001457).
