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Cómo es el objeto giratorio más veloz del mundo (y cómo servirá para revelar secretos de la física cuántica)

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20 de enero de 2020 a las 23:45

Rotor
Jaehoon Bang/Universidad de Purdue
El rotor nanométrico gira a 300.000 millones de revoluciones por minuto.

¿Cuál es el objeto que has visto girar más rápido? ¿Una licuadora, la llanta de un auto de carreras, la turbina de un avión?

Olvídate de todo eso. Un nuevo dispositivo creado por científicos de la Universidad de Purdue, en Estados Unidos, haría quedar en ridículo a cualquiera de esos competidores en una prueba de velocidad giratoria.

Se trata de una diminuta partícula que gira a 300.000 millones de revoluciones por minuto. Para que te hagas una idea, eso es 500.000 veces más rápido que el taladro que usa un dentista para curarte una muela.

Además, se impulsa por la fuerza de la luz.

¿En qué consiste este pequeño, pero poderoso dispositivo y por qué es importante para la ciencia?

molino de papel
Getty
El rotor es como si fuera un molino de papel. Uno láser lo sostiene como si fuera un palito y el el otro lo hace girar, como si fuera el viento.

Un molino veloz

Este diminuto rotor en forma de mancuerna es una nanopartícula de sílice, un mineral formado por silicio y oxígeno.

Para ponerlo a funcionar los investigadores utilizaron un láser para sostenerlo en el vacío y luego utilizaron otro láser para hacerlo girar.

Es como si fuera un molino de papel que se mueve con un soplo de luz.

De esa manera, pudieron medir qué tanto podía detectar un torque, es decir, el tipo de fuerza que lo haría girar.

Así, los creadores de este dispositivo, los físicos Tongcang Li y Jonghoon Ahn, rompieron su propio récord.

En 2018, ambos habían creado el rotor más veloz del mundo, pero este que desarrollaron ahora es cinco veces más veloz.

Tongcang Li y Jonghoon Ahn
Universidad de Purdue
El nuevo rotor creado por Li y Ahn es cinco veces más veloz que el que habían creado en 2018.

El poder de la luz

Quizás no lo notes, pero la luz ejerce una constante presión sobre nosotros. Es a lo que los expertos llaman "presión de radiación".

La luz de las lámparas de tu oficina, por ejemplo, ejercen una presión sobre ti, aunque esa fuerza es prácticamente imperceptible.

Es millones de veces más débil que la gravedad, pero en el vacío la presión de radiación sí que se hace sentir.

Li y Ahn utilizaron láseres concentrados para hacer levitar y rotar el aparato mediante la presión de radiación.

Además del récord de velocidad, el rotor también es entre 600 y 700 veces más sensible a una fuerza de torque que cualquier otro dispositivo existente.

rotor
Universidad de Purdue
El rotor gira impulsado por la fuerza de la luz

¿Y para qué sirve?

El desarrollo de Li y Ahn puede ser útil para investigar efectos a escalas cuánticas, como la fricción en el vacío.

Usualmente se cree que en el vacío no hay nada, pero en realidad hay una gran cantidad de partículas que aparecen y desaparecen constantemente y que pueden influir en el comportamiento de los objetos.

También puede servir para entender mejor el magnetismo a escalas nanométricas, un fenómeno que más adelante podría servir para desarrollar y controlar dispositivos nanoelectrónicos, una de las grandes apuestas de la mecánica cuántica.

Comprender mejor la presión de radiación también puede ser muy útil para el desarrollo de satélites que se muevan y definan su dirección con la fuerza de la luz. Como si fueran veleros cósmicos que navegan el espacio impulsados por vientos de luz.


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