Estirar escalas de tiempo para explorar eventos extremos en la naturaleza parecía imposible, sin embargo, esta hazaña ahora es concebible gracias a un equipo del Institut FEMTO-ST CNRS / UFC / UTBM / ENSMM, que utilizó una técnica de medición innovadora que permitió la captura detales eventos en tiempo real. Esta técnica, que se aplica actualmente en el campo de la fotónica, podría ayudar a predecir los eventos de ondas rebeldes 1 en la superficie del océano, junto con otros fenómenos naturales extremos. Esta investigación, que se realizó en colaboración con equipos de Finlandia, Irlanda y Canadá, se publicará en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 19 de diciembre de 2016.
La inestabilidad y el caos en los sistemas físicos son fenómenos naturales aleatorios que generalmente son muy sensibles a las fluctuaciones en las condiciones iniciales, por pequeñas que sean. Para comprender estos fenómenos complejos y omnipresentes en la naturaleza, los investigadores realizaron recientemente experimentos que involucran la propagación de ondas de luz,y conduce a la formación de pulsos ultrarrápidos en una escala de tiempo de picosegundos una millonésima de una millonésima de segundo. El estudio de tales fenómenos en la óptica ofrece la ventaja de tener lugar en escalas de tiempo muy cortas, lo que permite medir una muestra representativade eventos y caracterizar de manera confiable sus propiedades estadísticas Aunque han ayudado a mejorar la comprensión de la dinámica relacionada con eventos extremos, hasta ahora estos estudios se han llevado a cabo indirectamente, debido al tiempo de respuesta de los detectores actuales, que son demasiado lentos para capturarestos eventos raros.
Experimentos recientes realizados en el Institut Femto-ST en Besançon han permitido superar esta limitación. Basado en el principio de una lente de tiempo 2 que estira la escala de tiempo en un factor de 100 al tiempo que aumenta la resolución, este nuevo método ha permitido a los investigadores observar pulsos de luz gigantes en tiempo real, con una intensidad 1,000 veces mayor que la de las fluctuaciones iniciales de la fuente de luz, un láserPara hacerlo, utilizaron un efecto mariposa conocido en óptica como inestabilidad de modulación, que aumenta el ruido microscópico intrínsecamente presente en un rayo láser que viaja a lo largo de fibra óptica de telecomunicaciones.
El alcance de estos resultados va mucho más allá del campo de la fotónica, ya que este tipo de ruido de fondo generalmente se considera uno de los posibles mecanismos detrás de las destructivas ondas rebeldes que aparecen repentinamente en la superficie de los océanos, y también se cree queestar presente en otros sistemas como la dinámica del plasma en el Universo temprano. La capacidad de estirar escalas de tiempo en la óptica abre un nuevo camino para la exploración y comprensión de numerosos sistemas naturales para los cuales sigue siendo bastante difícil estudiar directamente inestabilidades, y así obtener estadísticas confiablesmuestras
Esta investigación fue realizada por investigadores del laboratorio Femto-ST: Franche-Comté électronique mécanique thermique et optique - sciences et technologies CNRS / Université Franche-Comté / Université de technologie de Belfort-Montbéliard / Ecole Nationale Supérieure de Mécanique etdes Microtechniques de Besançon. L'UTMB, ENSMM y Université de Franche-Comté son parte de la comunidad de universidades y establecimientos dentro de la "Université Bourgogne Franche-Comté".
1 Las ondas rebeldes son ondas muy grandes que se forman repentinamente en el océano y se consideran muy raras. También existen en la óptica en forma de pulsos de luz breves e intensos. 2 Una lente de tiempo funciona de manera similar a una lente fotográficaaumentando la dimensión temporal de un evento. También existe otra técnica, la microscopía temporal, y fue utilizada por el laboratorio Physique des lasers, atomes et molecules CNRS / Université de Lille para estudiar inestabilidades similares a las observadas en fluidos turbulentos.
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Materiales proporcionado por CNRS Delegación París Michel-Ange . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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