Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han replicado uno de los efectos electromagnéticos más conocidos en física, el efecto Hall, utilizando ondas de radio fotones en lugar de corriente eléctrica electrones. Su técnica podría utilizarse paracrear sistemas de comunicación avanzados que aumenten la transmisión de señales en una dirección mientras que simultáneamente absorben señales que van en la dirección opuesta.
El efecto Hall, descubierto en 1879 por Edwin Hall, se produce debido a la interacción entre partículas cargadas y campos electromagnéticos. En un campo eléctrico, las partículas cargadas negativamente electrones experimentan una fuerza opuesta a la dirección del campo. En un campo magnéticocampo, los electrones en movimiento experimentan una fuerza en la dirección perpendicular tanto a su movimiento como al campo magnético. Estas dos fuerzas se combinan en el Efecto Hall, donde los campos eléctricos y magnéticos perpendiculares se combinan para generar una corriente eléctrica. La luz no está cargada, es tan regularLos campos eléctricos y magnéticos no se pueden utilizar para generar una "corriente de luz" análoga. Sin embargo, en un artículo reciente publicado en Cartas de revisión física , los investigadores han hecho exactamente esto con la ayuda de lo que ellos llaman "campos eléctricos y magnéticos sintéticos".
El grupo de investigación del investigador principal Gaurav Bahl ha estado trabajando en varios métodos para mejorar la transmisión de datos ópticos y de radio, así como la comunicación por fibra óptica. A principios de este año, el grupo aprovechó una interacción entre las ondas de luz y sonido para suprimir la dispersión de la luz del materialdefectos y publicó sus resultados en Optica. En 2018, el miembro del equipo Christopher Peterson fue el autor principal de a avances científicos artículo que explica una tecnología que promete reducir a la mitad el ancho de banda necesario para las comunicaciones al permitir que una antena envíe y reciba señales en la misma frecuencia simultáneamente a través de un proceso llamado acoplamiento no recíproco.
En el estudio actual, Peterson ha proporcionado otro método prometedor para controlar direccionalmente la transmisión de datos utilizando un principio similar al efecto Hall. En lugar de una corriente eléctrica, el equipo generó una "corriente de luz" mediante la creación de campos eléctricos y magnéticos sintéticos,que afectan a la luz de la misma manera que los campos normales afectan a los electrones. A diferencia de los campos eléctricos y magnéticos convencionales, estos campos sintéticos se crean al variar la estructura a través de la cual se propaga la luz tanto en el espacio como en el tiempo.
"Aunque las ondas de radio no llevan carga y, por lo tanto, no experimentan fuerzas de campos eléctricos o magnéticos, los físicos saben desde hace varios años que se pueden producir fuerzas equivalentes al confinar la luz en estructuras que varían en el espacio o el tiempo", explicó Peterson.La tasa de cambio de la estructura en el tiempo es efectivamente proporcional al campo eléctrico, y la tasa de cambio en el espacio es proporcional al campo magnético. Si bien estos campos sintéticos se consideraron previamente por separado, mostramos que su combinación afecta a los fotones en el mismoforma en que afecta a los electrones. "
Al crear un circuito especialmente diseñado para mejorar la interacción entre estos campos sintéticos y las ondas de radio, el equipo aprovechó el principio del efecto Hall para impulsar las señales de radio que van en una dirección, aumentando su fuerza, al mismo tiempo que detiene y absorbe las señales que entranen la otra dirección. Sus experimentos demostraron que con la combinación correcta de campos sintéticos, las señales se pueden transmitir a través del circuito más de 1000 veces más eficazmente en una dirección que en la dirección opuesta. Su investigación podría usarse para producir nuevos dispositivos que protejanfuentes de ondas de radio de interferencias potencialmente dañinas, o que ayuden a garantizar que las mediciones mecánicas cuánticas sensibles sean precisas. El equipo también está trabajando en experimentos que extienden el concepto a otros tipos de ondas, incluidas las vibraciones ligeras y mecánicas, ya que buscan establecer unaclase de dispositivos basados en la aplicación del efecto Hall fuera de su dominio original.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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