Cuando golpeas un simple parche de tambor, seguramente hará ruido, pero probablemente no llamarías a ese ruido una nota musical.

"Lo golpeaste, y genera todas estas vibraciones en relaciones aleatorias entre sí. Como resultado, te escuchas un ruido sordo, "dijo Frank Wise, el Profesor Samuel B. Eckert de Ingeniería en el Departamento de Física Aplicada e Ingeniería.

¿Por qué suena un tambor? cuando los clarinetes y guitarras pueden producir notas y acordes? La diferencia es la dimensionalidad:en un tubo estrecho o una cuerda tensa, las oscilaciones del aire dentro del tubo o de la cuerda son unidimensionales. A diferencia de, un parche es bidimensional, y sus vibraciones suelen ser más complicadas.

"Pero imagina si todas las vibraciones del parche de tambor estuvieran juntas, ", dijo." Entonces obtendrías algo diferente:una nota ".

Esencialmente eso es lo que Wise y el estudiante de doctorado Logan Wright han hecho con su instrumento de elección:el láser. Ese es el tema de su artículo, "Bloqueo de modo espaciotemporal en láseres de fibra multimodo, "publicado el 6 de octubre en Ciencias .

También contribuyó Demetrios Christodoulides, profesor de óptica y fotónica en la Universidad de Florida Central. Wise y Wright han presentado una solicitud de patente para este método láser potencialmente revolucionario.

Los láseres con los que la mayoría de la gente está familiarizada son el resultado de fotones (partículas de luz) que operan en coherencia; en otras palabras, las crestas y valles de las ondas de luz están sincronizadas. Luz ordinaria como el de una bombilla, comprende múltiples, longitudes de onda no coherentes en tres dimensiones, y así se esparce.

Los modos de un resonador láser son tridimensionales, así como, con variaciones a lo largo del eje del resonador, así como dos dimensiones transversales:arriba y abajo, y de lado a lado.

Pero el láser común, como el que se encuentra en un puntero láser, restringe la operación a un solo modo transversal. "Nada cambia en las dimensiones transversales, "Wise dijo, "por lo que es esencialmente un dispositivo unidimensional".

Eso no significa que los otros patrones de luz no estén ahí, y el grupo de Wise ha demostrado la capacidad de bloquear esos otros "colores, "o longitudes de onda, juntos. Y no solo todas las longitudes de onda están bloqueadas, pero también lo son los diferentes patrones espaciales tridimensionales de la luz láser. "Es un bloqueo de tiempo y espacio, "Dijo Wise.

"La luz a altas intensidades se comporta de manera diferente a lo que estamos acostumbrados, "Pudimos diseñar el láser para que este bloqueo de modo ocurra por sí mismo", dijo Wright. "Las interacciones entre esos modos realmente hacen que la luz del láser se autoorganice".

Wright llama a esto "el primer láser de bloqueo de modo tridimensional del mundo, "pero ¿para qué podría ser bueno? Algunas cosas, dijeron Wise y Wright, quienes se apresuraron a señalar que lo que han hecho es demostrar un concepto, no inventar una nueva herramienta útil. "Se necesitará mucho más trabajo para eso, "Dijo Wise.

Las aplicaciones potenciales incluyen:

• Láseres de super alta potencia, ya que la luz dentro del láser puede extenderse más y, por lo tanto, la intensidad máxima (concentración de energía) puede ser mucho menor.
• Controlar la emitancia del haz para crear un patrón específico en el espacio-tiempo. En teoria, esto podría usarse para catalizar primero una reacción en una molécula complicada con un pulso de luz (para excitar vibraciones o niveles de energía específicos), luego registre los detalles de esa reacción con otro pulso unos femtosegundos (cuadrillonésimas de segundo) más tarde. "Esto podría ser útil para estudiar reacciones de moléculas muy complejas, como los que se encuentran en los sistemas biológicos, "Dijo Wise.

Wise y Wright creen que su idea podría impulsar una tecnología que ha estado prácticamente bloqueada en un modo durante más de 50 años. desde la invención del láser.

"Así como te sorprendería escuchar una nota salir de un tambor, "Wise dijo, "La gente se sorprenderá al escuchar un pulso espacio-temporal que sale de un láser. Estamos usando grados de libertad que no se habían usado antes".