Un equipo de investigadores de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, estudiaron la creación de remolinos de luz. Fue así como, a través de experimentos con cristales líquidos, lograron establecer la ley de creación de vórtices.

El grupo de científicos está compuesto por Valeska Zambra, egresada del Departamento de Física de la FCFM y actual estudiante del doctorado del Institute of Science and Technology Austria (ISTA)s; Marcel Clerc, académico del DFI; y el físico Esteban Aguilera, ex estudiante del magíster en ciencias mención Física de la U. de Chile.

El estudio se implementó a través de experimentos, análisis de imágenes y datos estadísticos diseñados por Clerc y Zambra. Además, Clerc desarrolló el modelo matemático, mientras que Aguilera determinó las simulaciones numéricas que rigen el sistema y su respectivo análisis estadístico, computacionalmente.

El paper, que incluía los resultados de un trabajo de 2 años, fue publicado en la revista Nonlinear Dynamics. Bajo el título: Nucleación de vórtices por fluctuaciones inherentes en células nemáticas de cristal líquido (Vortices nucleation by inherent fluctuations in nematic liquid crystal cells).

¿Qué son los vórtices y como se relacionan con los remolinos de luz?

Los vórtices son reacciones de energía que se producen durante fenómenos naturales, como turbulencias, huracanes y remolinos. Si bien, han sido muy estudiados, las leyes que rigen su creación no habían sido establecidas hasta ahora.

“Aquí, investigamos los mecanismos de nucleación de los vórtices de materia en células de cristal líquido. Y establecemos las leyes estadísticas que los gobiernan”, comienza el estudio.

Para entender mejor, cabe mencionar que los cristales líquidos son aquellos que se encuentran en las pantallas de computadores, televisores o celulares. “Cuando le aplicamos voltaje al cristal líquido aparecen remolinos que los físicos llamamos vórtices”, explica Zambra.

“Lo que nosotros realizamos fue aplicar diferentes voltajes, diferentes temperaturas a los cristales líquidos y estudiar el número de vórtices que se crean“, agregó.

Así lograron establecer una ley, a partir del voltaje y temperatura que se aplique al cristal, que puede estimar el número de vórtices que se van a formar.

“Los vórtices en la materia son fundamentales para crear remolinos de luz, los cuales han sido ocupados para mover objetos microscópicos (pinzas ópticas), telecomunicación en espacio libre, elementos en computación cuántica, y en el análisis de imágenes astronómicas”, continúa Zambra.

¿Para qué es útil determinar una ley de creación de vórtices?

La investigadora, señala también que los vórtices son fundamentales para el estudio y el desarrollo de la encriptación de información. Además, el desarrollo de la computación cuántica y la observación de imágenes astronómicas.

“Esta ley permitirá el desarrollo de nuevas aplicaciones por ejemplo en procesamiento de imágenes astronómicas. Ya que ahora sabremos cuántos vórtices espontáneamente puede engendrar un sistema”, agrega.

Por ahora, los científicos continúan experimentando. “Nuestras predicciones muestran un comportamiento que depende de la propiedad del material. Por ello estamos preparando nuevos experimentos y sabemos que hay mucho por descubrir”, indica Marcel Clerc, académico del Departamento de Física FCFM de la Universidad de Chile.