Vova Krasen
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La naturaleza está llena de hermosos patrones, como las formas aparentemente complejas de copos de nieve, costas, nubes y conchas marinas..
Pero amplíe y verá fractales, es decir, el mismo patrón simple que se repite a escalas cada vez más pequeñas..
Ahora, los investigadores han descubierto que un objeto simple hecho por humanos, un láser, también puede crear estos patrones increíblemente intrincados, como se predijo por primera vez hace dos décadas. Informaron sus resultados el 25 de enero en la revista Physical Review A.
Se puede pensar en un láser como una caja formada por dos espejos, con partículas de luz o fotones, que rebotan entre los espejos, dijo el autor del estudio Andrew Forbes, profesor de física en la Universidad de Witwatersrand, en Johannesburgo. , Sudáfrica. Sin embargo, uno de los espejos está curvado de modo que algunos de los fotones rebotan en ángulo y escapan en lugar de golpear el otro espejo nuevamente, dijo Forbes. La luz láser que vemos está formada por esos fotones que escapan. [Imágenes asombrosas: formas de corazón en la naturaleza]
Los científicos predijeron hace décadas que la luz que escapa del láser podría teóricamente producir un fractal en las condiciones adecuadas. Pero resulta que ese no es el caso.
Más bien, "lo que teníamos que hacer era mirar dentro de la caja", dijo Forbes. .
Para crear el fractal, utilizaron los espejos curvos del láser y los hicieron cumplir una doble función como una especie de "telescopio". En este caso, los espejos se curvaron de una manera especial que distorsionó las formas como un espejo de casa de la diversión. "Lo que hace un telescopio es [hace] pequeñas cosas grandes o cosas pequeñas grandes", dijo Forbes. Entonces, cada vez que la luz gira una vez, su sistema de telescopio la magnifica o la encoge. Como resultado, en "un lugar particular [dentro del láser], forma esta estructura divertida, realmente loca", "una imagen dentro de una imagen dentro de una imagen", dijo. En otras palabras: un fractal.
Los investigadores crearon muchos tipos diferentes de fractales jugando con la curvatura de los espejos y cambiando así el aumento..
Luego construyeron un sistema de imágenes que capturó estos fractales internos y los llevó afuera a una pantalla. El patrón se repite solo hasta que alcanzas la longitud de onda de la luz, al igual que los fractales en la naturaleza se repiten solo hasta que se acercan al nivel del átomo, dijo el coautor Johannes Courtial, profesor titular de física y astronomía en la Universidad de Glasgow en Escocia. (En matemáticas, sin embargo, los fractales se repiten infinitamente, como es el caso del famoso conjunto de Mandelbrot).
Hasta este punto, la gente probablemente estaba mirando el lugar equivocado en el láser, dijo Courtial..
"Tampoco nos veíamos en el plano correcto, así que no es el experimento perfecto", dijo Courtial. Ahora que han descubierto que se puede hacer, en experimentos posteriores, "podemos hacerlo mucho mejor".
Las simulaciones teóricas, dirigidas por Courtial, sugirieron que este patrón podría existir no solo en dos dimensiones, sino también en 3D. Eso significa que cuando cortas el patrón fractal perpendicular al plano en el que se encuentra, es posible que veas exactamente el mismo patrón auto-similar. Cuando eso apareció en las simulaciones del láser, "no esperaba eso en absoluto", dijo Courtial. Pero los investigadores aún tienen que probar esto experimentalmente..
Courtial dijo que llevaron a cabo estos experimentos "puramente por interés" y que aún no hay aplicaciones prácticas..
Pero saber que las luces láser pueden crear fractales posiblemente podría conducir a algún tipo de microscopio o sistema de imágenes que podría mirar en múltiples dimensiones en lugar de la superficie o solo una capa de un objeto, dijo Forbes. "La luz fractal conlleva mucha complejidad, por lo que uno puede soñar que quizás sea el tipo de rayo perfecto para explorar la materia compleja".
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Publicado originalmente el .