Un equipo internacional de físicos han manipulado con éxito cristales fotónicos para modificar la trayectoria de la luz, imitando así los efectos gravitacionales descritos en la teoría general de la relatividad de Einstein. Los detalles se publicaron en la revista Physical Review A.

Esta innovadora investigación, liderada por el ingeniero electrónico Kanji Nanjyo del Instituto de Tecnología de Kioto, no solo amplía nuestra comprensión de la gravedad, sino que también ofrece prometedoras implicaciones para los ámbitos de la óptica y la tecnología de las comunicaciones.

Cristales fotónicos

Los cristales fotónicos, nanoestructuras con un índice de refracción periódico, pueden producir un efecto iridiscente que es naturalmente observado en los ópalos, el vibrante plumaje de los pavos reales y las alas luminiscentes de las mariposas.

Al combinar dos materiales distintos con propiedades lumínicas únicas, se logra la síntesis artificial de estos cristales. Curiosamente, sus estructuras funcionan como una representación analógica del espacio-tiempo, donde los caminos geodésicos trazados en su interior describen la trayectoria de la luz.

La profesora Kyoko Kitamura de la Universidad de Tohoku explica: «Nuestro objetivo era explorar si la distorsión de la red en los cristales fotónicos podía generar efectos de pseudogravedad. De la misma manera que la gravedad desvía la trayectoria de los objetos, ideamos un método para desviar la luz dentro de ciertos materiales».

“Pseudogravedad” 

En el cosmos, entidades masivas como galaxias y cúmulos de galaxias deforman el espacio-tiempo de tal manera que distorsionan la luz que lo atraviesa. Sin embargo, a medida que los objetos disminuyen de tamaño, los efectos de la gravedad se vuelven menos evidentes. Por eso, los científicos consideran la posibilidad de emplear cristales fotónicos para simular este efecto gravitacional en una escala más manejable.

Para poner a prueba esta teoría, el equipo de investigación se dedicó a generar y controlar la pseudogravedad en cristales fotónicos, los cuales fabricaron a base de silicio e introdujeron distorsiones ajustando la separación entre sus componentes ordenados. 

Estas modificaciones transformaron la interacción de los cristales con la luz, generando un haz curvado que recuerda la trayectoria de la luz alrededor de un diminuto agujero negro.

Experimentos posteriores, en los que se dirigió un haz de luz a través del cristal para observar su trayectoria de salida, confirmaron la hipótesis. Más allá de mejorar nuestra comprensión de la gravedad, un concepto aún envuelto en un misterio, estos hallazgos también encierran un importante potencial tecnológico.

«La capacidad de dirigir haces dentro del rango de terahercios tiene posibles aplicaciones en la comunicación 6G”, comentó Masayuki Fujita de la Universidad de Osaka. Estos resultados indican que los cristales fotónicos pueden simular efectos gravitacionales, abriendo nuevas perspectivas en la física de gravitones», añadió.