Científicos quedan atónitos al detectar por primera vez “reflejos del tiempo” en ondas electromagnéticas

Los científicos se sorprendieron al ver “reflejos del tiempo” en ondas electromagnéticas, un fenómeno asombroso, que anteriormente solo era una teoría.

El efecto se ha comparado con mirarte en un espejo y ver el reflejo de tu propia espalda, o escuchar un eco, pero con el sonido invertido, como cuando se reproduce una cinta al revés.

Los científicos han planteado durante mucho tiempo la hipótesis de que este efecto existe. Pero fue difícil que se observara porque requiere cambiar las propiedades de un material de manera rápida y sustancial para que sucedan.

Ahora, utilizando un tipo especial de material, los científicos alegan haberlo observado. Al enviar señales a través de una tira de metal y desencadenar rápidamente un cambio en las propiedades físicas, los investigadores vieron que esas señales se revertían en el tiempo.

“Esto ha sido bastante emocionante de ver, debido a cuánto tiempo hace que se predijo este fenómeno contraintuitivo, y cómo se comportan las diferentes ondas reflejadas en el tiempo en comparación con las reflejadas en el espacio”, dijo en un comunicado Andrea Alù, profesora distinguida de Física en el Centro de Graduados de la Universidad de la Ciudad de Nueva York y autora del nuevo documento.

“Usando un sofisticado diseño de metamateriales, pudimos darnos cuenta de las condiciones para cambiar las propiedades del material en el tiempo de forma abrupta y con un gran contraste”.

Los reflejos que estamos acostumbrados a ver son reflejos espaciales: las ondas de luz electromagnética golpean una superficie espejada, rebotan y crean el efecto que nos permite usar espejos y más.

Esos reflejos espaciales ocurren cuando una onda golpea un límite específico, como un espejo. Pero los reflejos de tiempo son diferentes en una variedad de formas: por un lado, ocurren a raíz de un cambio en todo el medio por el que viaja la onda, todo a la vez.

Cuando eso sucede, parte de la onda se invierte en el tiempo y la frecuencia cambia. Era ese efecto lo que los científicos esperaban ver en el nuevo estudio.

Los investigadores esperan que el descubrimiento pueda conducir a una variedad de aplicaciones prácticas, incluidas las comunicaciones inalámbricas y nuevas computadoras pequeñas de bajo consumo. Anteriormente, se pensaba que esas aplicaciones no serían posibles porque era demasiado difícil cambiar el medio lo suficientemente rápido.

“El obstáculo clave que impidió los reflejos del tiempo en estudios anteriores fue la creencia de que se necesitarían grandes cantidades de energía para crear una interfaz temporal”; dijo Gengyu Xu, coautor del artículo e investigador postdoctoral en el Centro de Investigación de Ciencias Avanzadas de CUNY (Universidad de la Ciudad de Nueva York), en un comunicado. “Es muy difícil cambiar las propiedades de un medio lo suficientemente rápido, con uniformidad y suficiente contraste para que el tiempo refleje las señales electromagnéticas porque oscilan muy rápido”.

“Nuestra idea era evitar cambiar las propiedades del material anfitrión y, en su lugar, crear un metamaterial en el que los elementos adicionales se puedan agregar o quitar de manera abrupta a través de cambios rápidos”.

El artículo que describe los hallazgos, ‘Observation of temporal reflection and broadband frequency translation at photonic time interfaces’, se publicó en Nature Physics.

_{Traducción de Michelle Padilla}