pinza óptica

La ciencia y la utilización de la pinza óptica

Existen increíbles blogs que están dedicados a la física, la ciencia y las nuevas tecnologías, donde encontrarás artículos sobre todos estos temas, que te harán pensar quienes somos y de dónde venimos.

Hablaremos en primer lugar de las pinzas ópticas

Voy a dedicar el post a hablar de uno de los artilugios que se utilizan más frecuentemente en la construcción de nanoestructuras (estructuras hechas con átomos a modo de ladrillos) cómo el famoso logo de IBM, el cual abrió la veda a este tipo de construcciones: la pinza óptica.

¿Qué son las la pinzas ópticas?

Estos artilugios están diseñados para mover los átomos de uno en uno golpeándolos con un chorro de luz.

Su funcionamiento se basa en la teoría de la relatividad de Einstein y en la hipótesis cuántica de Planck y a continuación veremos cuál es su origen y funcionamiento.

Hacia finales del siglo XIX, el histórico debate sobre si la luz era una onda o estaba formada por partículas parecía haberse decantado hacia la primera opción. Sin embargo, algunos problemas sin resolver como la radiación de cuerpo negro propiciaron que en 1909 un importante físico alemán, Max Planck diese un vuelco a la historia al resolver los problemas existentes a través de una explicación corpuscular de la luz: Planck teorizó que la luz era básicamente un chorro de partículas a las que él llamo cuantos y que actualmente denominamos fotones.

Esta solución, a primera vista efectiva, traía varias complicaciones

Si los fotones son partículas, han de tener por fuerza cierto momento lineal por el simple hecho de moverse, lo cual se convertía en una complicación pues el momento lineal de una partícula según la mecánica clásica es proporcional a su masa y los fotones poseen masa nula.

La solución vino de la mano de la otra gran teoría del siglo XX, la teoría de la relatividad de Albert Einstein.

Si se combinan las hipótesis de Planck y Einstein se puede llegar (a través de una matemática relativamente sencilla que aun así no reproduciré aquí para no asustar a los no versados) al sorpréndete resultado de que el momento lineal de un fotón es simplemente una cierta constante llamada Constante de Planck dividida por la longitud de onda de la luz  en cuestión. p=h/l

Llegamos así a la conclusión final de la explicación

Si los fotones poseen momento lineal, el impacto de estos contra un objeto (véase el átomo) debe causar una fuerza y mover el objeto. Efectivamente, eso ocurre y es lo que permite que las pinzas ópticas funcionen.

Si estabas pensando en empujar ese mueble que tienes que mover con una linterna, de poco te va a valer, ya que la fuerza provocada por este tipo de movimiento  y artículo es tan pequeña, que la simple interacción eléctrica entre dos átomos la podría vencer, estás avisado.

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