2026-09-23
Físicos han logrado que un rayo de luz estrecho se mueva en contra del flujo de un campo de luz más ancho que imitaba un fluido cuántico. En el experimento, la dirección del movimiento cambió debido a una interacción no recíproca entre los dos rayos, donde la simetría habitual de acción y reacción dejó de cumplirse.
A primera vista, el resultado parece violar la tercera ley de Newton, que establece que si un objeto actúa sobre otro con una fuerza determinada, el segundo debe responder con una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta. Sin embargo, los investigadores no han anulado las leyes fundamentales de la mecánica; la ruptura se refiere a la interacción efectiva de dos componentes ópticos dentro de un sistema controlado fuera del equilibrio, donde el intercambio de influencia se hizo asimétrico a propósito.
Para verificar la física, se hicieron pasar dos rayos láser sincronizados a través de un cristal no lineal. El rayo ancho actuaba como el fluido en movimiento y el más estrecho como un nadador hipotético. Al inclinar el rayo ancho, los investigadores cambiaban la dirección y la velocidad del flujo transversal.
En una interacción normal, el rayo estrecho se desplazaría junto con el flujo, como un objeto arrastrado por el agua. Al pasar al modo no recíproco, la situación se invirtió: el rayo estrecho comenzó a moverse contra la corriente. La causa fue la asimetría que el rayo creaba a su alrededor, haciendo que la intensidad del fluido de luz fuera distinta a ambos lados, lo que empujaba el rayo en contra de la corriente.
La 'no reciprocidad' significa que dos componentes se influyen de manera distinta. En un sistema común, la acción de un participante es acompañada por la reacción correspondiente del segundo. En este sistema óptico experimental, esa igualdad no existía, permitiendo que la interacción interna creara un movimiento dirigido.
La fuerza del efecto dependía de varios factores. Los investigadores cambiaron la velocidad del flujo y la densidad del fluido de luz, descubriendo que el movimiento contra la corriente era más efectivo con valores intermedios de ambos parámetros. Aumentar la densidad o la velocidad de forma simple no incrementaba el movimiento infinitamente.
Aunque ya se había logrado que la luz se moviera contra la corriente en sistemas similares, se usaba otro mecanismo: el objeto creaba vórtices detrás de sí que generaban un impulso hacia atrás, cumpliendo con el principio de acción y reacción. Este nuevo trabajo demuestra que se puede lograr el mismo resultado mediante la interacción no recíproca, sin necesidad de ese mecanismo previo.
Los autores subrayan que el experimento no se realizó con helio líquido o gases de átomos ultrafríos, sino con un análogo óptico de un fluido cuántico. Esto significa que el comportamiento de la luz reproduce parte de la conducta de los medios cuánticos reales, pero el resultado no puede trasladarse automáticamente a cualquier fluido cuántico real.
Los investigadores ven esta instalación como una forma de estudiar el comportamiento activo de los sistemas cuánticos. El siguiente paso podría ser probar este efecto en gases atómicos y materiales cuánticos artificiales, con la perspectiva a largo plazo de que estas interacciones ayuden a controlar la dirección de la luz en dispositivos cuánticos.