Físicos logran calcular la fuerza que la luz ejerce sobre la materia

Desde hace mucho tiempo, algo así como unos 150 años, nuestros científicos saben que la luz ejerce una presión sobre la materia con la que interactúa. Lamentablemente y al parecer, así es como ha sido publicado oficialmente, hasta ahora no conocíamos un método con el que pudiésemos medir esta fuerza.

El problema que hay justo detrás de toda esta investigación radica en que un fotón como tal no tiene masa, pero si que tiene impulso y, como seguro estarás pensando, este impulso ejerce una fuerza sobre el objeto con el que interactúa. Esta hipótesis fue formulada allá por 1619 por el astrónomo y matemático alemán Johannes Kepler.

Keppler fue el primero en hablar sobre la presión que realiza la luz sobre la materia

Entrando un poco más en detalle, sobre todo por si quieres consultar esta teoría, la misma está formulada en el tratado De Cometi y gracias a la misma Johannes Kepler pudo explicar el motivo por el que la luz del Sol es la causante, al ejercer presión, de que la cola de un cometa cualquiera siempre se aleje de la ubicación que tiene el propio Sol.

Curiosamente no fue hasta 1873 cuando el físico escocés James Clerk Maxwell formuló en A Treatise on Electricity and magnetism de que esto se debía al impulso. En su estudio se supuso que la luz debía de ser una forma de radiación electromagnética que transporta impulso y ejerce presión. Como detalle, comentarte que este trabajo sirvió de base fundamental para el posterior trabajo de Einstein sobre la relatividad.

Tal y como ha comentado recientemente el ingeniero Kenneth Chau del campus Okanagan de la Universidad de Columbia Británica (Canadá):

Hasta ahora, no habíamos determinado cómo este impulso se convierte en fuerza o movimiento. Todo esto se debe a que la cantidad de impulso transportada por la luz es muy pequeña y no tenemos un equipo suficientemente sensible como para resolver este problema.

De momento el ser humano no dispone de la tecnología necesaria para medir directamente el impulso que ejerce la luz cuando incide sobre un objeto

Debido a que a nivel técnico no disponemos de la tecnologia necesaria como para medir este impulso, el equipo de físicos e ingenieros decidió construir un aparato que hacía uso de un espejo para conseguir medir la radiación ejercida por los fotones. La idea es disparar pulsos láser contra el espejo para que este devuelva una serie de ondas elásticas que se mueven a través de su superficie y son detectadas por una serie de sensores acústicos.

Según palabras de Kenneth Chau:

No podemos medir directamente le momento del fotón, por lo que nuestro enfoque fue detectar su efecto en un espejo ‘escuchando‘ las ondas elásticas que lo atravesaron. Pudimos rastrear las características de esas ondas hasta el momentum que reside en el pulso de luz mismo, lo que abre la puerta para finalmente definir y modelar cómo existe el momentum de luz dentro de los materiales.

Todavía queda mucho trabajo por delante aunque las posibilidades que ofrece esta investigación son muchas

De momento todavía queda mucho trabajo por realizar para conocer con certeza hasta donde nos puede llevar una investigación como esta aunque, según las personas que trabajan en la misma, esta podría servir para mejorar la tecnología de la vela solar, un método de propulsión sin motor para naves espaciales que precisamente utilizaría la presión que ejerce la radiación del sol en la vela en lugar de viento.

Por otro lado, el conocer con certeza la presión que puede ofrecer la luz sobre el objeto en el que incide nos puede servir para conseguir construir mejores pinzas ópticas, un método que a día de hoy es utilizado para atrapar y manipular partículas increíblemente pequeñas. Para hacernos una idea del tamaño que se manipula con esta técnica, comentarte que hablamos de escalas de un sólo átomo.

Según Kenneth Chau:

Todavía no hemos llegado, pero el descubrimiento en este trabajo es un paso importante y estoy emocionado de ver a dónde nos lleva después.