Minkowski vencido por Abraham: el momento de la luz crece cuando sale de una fibra óptica al aire

http://es.youtube.com/watch?v=8wBDmRaqe8I

El vídeo muestra como una fibra óptica se dobla cuando por ella pasan una serie de pulsos láser que en su extremo abandonan la fibra para propagarse por el aire. Investigadores chinos afirman que demuestra que la luz gana momento cuando pasa del cristal al aire (de un medio de índice de refracción mayor, donde la luz se propaga a menor velocidad, a uno con índice menor, donde la luz se propaga a mayor velocidad). Este vídeo y el correspondiente experimento podrían resolver un debate de más de un siglo entre Abraham y Minkowski al respecto. Sin embargo, algunos ponen dudas sobre el experimento y sus conclusiones. De hecho, la teoría de Minkowski es cuántica y la de Abraham clásica.

Michael Schirber nos lo comentó en “Light Bends Glass,” Physical Review Focus, 10 December 2008 , unos días tras la publicación online del artículo técnico Weilong She, Jianhui Yu, Raohui Feng, “Observation of a Push Force on the End Face of a Nanometer Silica Filament Exerted by Outgoing Light,” Phys. Rev. Lett. 101: 243601, 12 December 2008 . Muchos se han hecho eco de la noticia, como Philip Ball, “Optical fibres feel light’s recoil. Experiment claims to resolve an old debate about how light behaves,” Nature News, 23 December 2008 .

La luz se mueve más lentamente en cualquier material que en el aire o el vacío. En 1908, el matemático-físico alemán Hermann Minkowski sugirió que el momento de la luz crece conforme la velocidad de la luz decrece (un efecto cuántico). En 1909, el físico alemán Max Abraham proclamó todo lo contrario, el momento decrece conforme la velocidad de la luz decrece (como cualquier objeto clásico). Ambas teorías son “razonables”. ¿Cuál es la correcta? Sólo el experimento lo puede decidir.

El experimento de la físico Weilong She, de la Universidad de Zhongshan en Guangzhou, China, y sus colaboradores parece indicar que Abraham tenía razón y vence a Minkowski al respecto. Sin embargo, la polémica sigue en pie ya que el punto de vista “cuántico” de Mikoswki parece más “razonable,” ya que el momento de un fotón crece conforme la longitud de onda decrece y esto ocurre siempre cuando un fotón penetra en un cristal desde el aire.

dibujo20081225teoriaabrahamminkowskiEn el experimento se inyectaron pulsos de luz de una duración de 270 milisegundos generados por un láser con una frecuencia de unos 650 nanómetros en un filamento de silicio (fibra óptica) de una anchura de 0.5 micras y de una longitud de 1.5 milímetros. Conforme los pulsos salen por el extremo de la fibra, si Abraham tiene razón, ganan momento y la fibra debe doblarse. Tras el paso del pulso, la fibra volverá a recuperar su forma, como el gatillo de un arma (el vídeo ilustra este comportamiento). Si Minkowski tuviera razón, los pulsos perderían momento al abandonar la fibra, la fibra se mantendría recta sin mostrar ningún comportamiento mecánico visible. Los investigadores han realizado también un experimento con una fibra más larga y luz láser continua, mostrando el mismo efecto (la fibra se dobla).

El experimento es muy sutil y Peter Knight del Imperial College en Londres afirma que la cuestión es muy delicada y en su opinión el resultado de este tipo de experimentos depende mucho de cómo se realiza el experimento. Por ello, no cree que la controversia Abraham-Mikowski haya sido resuelta aún. De hecho, un experimento de 1973 de dos científicos de los Bell Telephone Laboratories en Nueva Jersey, le dieron la razón a Minkowski y más tarde se descubrió que los resultados de su experimento eran debidos a otros efectos y no permitían decidir la controversia Abraham-Minkowski. El físico Miles Padgett de la Universidad de Glasgow, Gran Bretaña, afirma lo mismo: “muchos efectos podrían ser responsables que la fibra se doblara.” De hecho, ciertos experimentos con gases de átomos ultrafríos parecen corroborar la teoría de Minkowski.

Más información sobre la controversia de Abraham-Minkowski en el proyecto fin de carrera de Peter Bowyer, “The momentum of light in media: the Abraham-Minkowski controversy,” dirigido por Tim Freegarde y ganador del premio al mejor en física de 2006 (Best Masters of Physics Project 2006). Incluye breves biografías de ambos físicos.

1 Comentario

Participa Suscríbete

MacbethMacbeth

Sucede que el “momentum” del fotón como cuanto equivale exactamente al inverso de su velocidad en distancia/tiempo, pero a una mayor frecuencia de oscilación la longitud de onda fotónica decrece. Entonces la frecuencia es una velocidad intrínseca montada sobre la velocidad de propagación espaciotemporal y la aseveración de Minkowski suena más lógica siempre que el mencionado montaje de frecuencia/espaciotiempo lo haga decidible. Sin dicho montaje se me hace indecidible (Gödel dixit) es mi broma al respecto.

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>