La luz lenta es la propagación de un pulso óptico u otra modulación de una portadora óptica a una velocidad de grupo muy baja . La luz lenta ocurre cuando un pulso que se propaga se ralentiza sustancialmente por la interacción con el medio en el que tiene lugar la propagación.
Se sabía que las velocidades de grupo por debajo de c eran posibles desde 1880, pero no se pudieron realizar de manera útil hasta 1991, cuando Stephen Harris y sus colaboradores demostraron la transparencia inducida electromagnéticamente en átomos de estroncio atrapados. [1] [2] En 1998, la física danesa Lene Vestergaard Hau dirigió un equipo combinado de la Universidad de Harvard y el Instituto Rowland para la Ciencia que se dio cuenta de que las velocidades de la luz eran mucho más bajas. Lograron reducir la velocidad de un haz de luz a unos 17 metros por segundo. [3] En 2004, los investigadores de UC Berkeley demostraron por primera vez la luz lenta en unsemiconductor , con una velocidad de grupo de 9,6 kilómetros por segundo. [4] Más tarde, Hau y sus colegas lograron detener la luz por completo y desarrollaron métodos mediante los cuales se puede detener y luego reiniciar. [5] [6]
En 2005, IBM creó un microchip que puede reducir la velocidad de la luz, fabricado con materiales bastante estándar, lo que podría allanar el camino hacia la adopción comercial. [7]
Cuando la luz se propaga a través de un material, viaja a una velocidad más lenta que la del vacío, c . Este es un cambio en la velocidad de fase de la luz y se manifiesta en efectos físicos como la refracción . Esta reducción de la velocidad se cuantifica por la relación entre c y la velocidad de fase. Esta relación se denomina índice de refracción del material. La luz lenta es una reducción dramática en la velocidad de grupo de la luz, no en la velocidad de fase. Los efectos de luz lenta no se deben a índices de refracción anormalmente grandes, como se explicará a continuación.
La imagen más simple de la luz dada por la física clásica es la de una onda o perturbación en el campo electromagnético . En el vacío , las ecuaciones de Maxwell predicen que estas perturbaciones viajarán a una velocidad específica, denotada por el símbolo c . Esta conocida constante física se conoce comúnmente como la velocidad de la luz . El postulado de la constancia de la velocidad de la luz en todos los marcos de referencia inerciales se encuentra en el corazón de la relatividad especial y ha dado lugar a la noción popular de que "la velocidad de la luz es siempre la misma". Sin embargo, en muchas situaciones la luz es más que una perturbación en el campo electromagnético.
La luz que viaja dentro de un medio ya no es una perturbación únicamente del campo electromagnético, sino una perturbación del campo y de las posiciones y velocidades de las partículas cargadas ( electrones ) dentro del material. El movimiento de los electrones está determinado por el campo (debido a la fuerza de Lorentz ), pero el campo está determinado por las posiciones y velocidades de los electrones (debido a la ley de Gauss y la ley de Ampère ). El comportamiento de una perturbación de este campo combinado de densidad de carga electromagnética (es decir, la luz) todavía está determinado por las ecuaciones de Maxwell, pero las soluciones son complicadas debido al vínculo íntimo entre el medio y el campo.