Una simple gota de aceite de oliva en un sistema de fotones que rebotan entre dos espejos ha revelado aspectos universales de las transiciones de fase en la física. Los investigadores de AMOLF utilizaron una cavidad óptica llena de aceite en la que la luz experimenta transiciones de fase similares a las del agua hirviendo. El sistema que estudiaron tiene memoria porque el aceite hace que los fotones interactúen con ellos mismos. Variando la distancia entre los dos espejos y midiendo la transmisión de luz a través de la cavidad, descubrieron una ley universal que describe las transiciones de fase en sistemas con memoria. Estos resultados se publican el 15 de abril en Cartas de revisión física .

El grupo de investigación Interacting Photons de AMOLF estudia la no linealidad y el ruido en sistemas fotónicos. Uno de esos sistemas es una cavidad, formado por dos espejos enfrentados a corta distancia. Dentro de la cavidad, la luz rebota de un lado a otro a medida que se refleja en los espejos. Poner algo dentro de una cavidad óptica de este tipo, cambia las propiedades del sistema. "Creamos un sistema con memoria colocando una gota de aceite de oliva dentro de la cavidad, "dice el líder del grupo, Said Rodríguez." El aceite media las interacciones fotón-fotón efectivas, que podemos ver midiendo la transmisión de luz láser a través de esta cavidad ".

Velocidad de escaneo

Rodríguez y su Ph.D. Los estudiantes Zou Geng y Kevin Peters analizaron la transmisión mientras aumentaban y disminuían la distancia entre los dos espejos a diferentes velocidades. Descubrieron que la cantidad de luz transmitida a través de la cavidad depende de la dirección de movimiento de los espejos. "La transmisión de luz a través de la cavidad no es lineal. A cierta distancia entre los espejos, la cantidad de luz transmitida depende de si estamos abriendo la cavidad o cerrándola, "Rodríguez explica." Este comportamiento se llama histéresis. También se observa en ciertas transiciones de fase, como en agua hirviendo o materiales magnéticos ".

Universal

Sin embargo, en la cavidad con aceite de oliva, la histéresis no siempre está presente, los investigadores observaron cuando aumentaron la velocidad a la que se abre y se cierra la cavidad. Rodríguez:"En escaneos más rápidos, vimos que la histéresis se desvanecía en función de la velocidad de exploración. Esto sucede a un ritmo universal, independiente de parámetros como la intensidad de la luz o la fuerza de la no linealidad. Las ecuaciones que describen cómo se comporta la luz en nuestra cavidad llena de aceite son similares a las que describen conjuntos de átomos, superconductores e incluso física de alta energía. Por lo tanto, es probable que el comportamiento universal que descubrimos también se observe en dichos sistemas ".

Cavidades de acoplamiento

Si bien sería interesante investigar el comportamiento de escala universal en otros sistemas con memoria, Rodríguez mantendrá su enfoque en las caries llenas de aceite. "Nuestro sistema tiene una fuerte no linealidad óptica a temperatura ambiente, que ofrece oportunidades para aplicaciones potenciales, ", dice." Actualmente estamos investigando qué sucede cuando acoplamos dos o más cavidades. Porque cada sistema tiene memoria, una serie de cavidades podría eventualmente ser útil como herramienta computacional, o incluso en aplicaciones de detección ".