índice de refracción

Cada segundo, miles de aviones de pasajeros en el cielo envían señales de radio, así los controladores ven dónde vuela cada aeronave. Estas señales no viajan en línea recta: el aire con diferente humedad las curva como una lente. Si se capta la curvatura, se puede calcular dónde el aire es más seco y dónde más húmedo.

La luz que incide sobre el plástico común se refleja parcialmente, como un reflejo en una ventana. Para eliminar estos reflejos, se aplica sobre la superficie un recubrimiento especial de diminutas estructuras que anulan la reflexión.

A 359,8 K (unos 87 °C), una sustancia de moléculas curvadas, similares a bananas, pasa a una fase de cristal líquido donde las moléculas se agrupan en capas.

Un rayo láser se asemeja a un vorágine veloz que atrapa por un instante al electrón que pasa. Mientras la partícula atraviesa el pulso, su espín (una rotación intrínseca, como la de una diminuta peonza) sufre un leve empujón. Al salir del haz, la peonza ya no apunta en la misma dirección: se ha girado un poquito.

Con un frío intenso —menos 268 grados— la película cristalina de perovskita comienza a transmitir la luz de manera diferente según su polarización. El haz parece dividirse en dos: una parte va un poco más rápida, la otra un poco más lenta.

Un panel inteligente para controlar las ondas de radio, que viajan a la velocidad de la luz, funciona como una orquesta: cientos de elementos diminutos, los «instrumentos», cambian la fase (el momento de entrada) según las órdenes del voltaje. De esta manera, toda la superficie dirige el haz hacia la dirección deseada, como el sonido en una sala.

La bobina de Tesla chisporrotea y un rayo de luz comienza a girar a su alrededor. El medio por el que atraviesa aún es estable, pero el campo crece y la rotación se intensifica. Esto no es un truco, sino el comportamiento de materiales especiales que acoplan electricidad y magnetismo.

Cada mes, los satélites miden la temperatura y la humedad sobre distintos rincones del planeta. En 24 años se han acumulado miles de esas mediciones pareadas. Normalmente, la temperatura y la humedad cambian de manera coordinada: cuando hace más calor, el aire retiene más agua; cuando hace frío, la libera. Pero antes de un giro brusco del clima, esa armonía se rompe.

En la sustancia blanca del cerebro, la señal viaja por los axones, largas prolongaciones de las neuronas envueltas en una vaina de mielina aislante. El agua llena el espacio dentro de los axones y también el exterior, en los estrechos intersticios entre las fibras.

Lance una pelota casi paralela a la pared: se deslizará a lo largo de ella antes de rebotar. Con un haz de luz sucede lo mismo: al reflejarse en un ángulo muy bajo, se desplaza micrones. Este desplazamiento de Goos–Hänchen se consideró durante mucho tiempo solo una curiosa paradoja.

Un detector común de fotometría no distingue un fotón izquierdo de uno derecho. Pero en cuanto empieza a moverse, todo cambia. Un barquero rema entre dos flautistas que tocan la misma nota. Su oído está ajustado estrictamente a ella y es sordo a todas las demás alturas. Debido al movimiento, la melodía delante se vuelve más aguda y la de detrás más grave.

Si tiras una piedra a un estanque, se forman ondas que se expanden en todas direcciones. Ahora imagina que el estanque se convierte de repente en gelatina, y lo hace instantáneamente, más rápido de lo que tarda la onda en completar una cresta.

Una fila de soldados marcha por la plaza. Mientras todos mantienen el paso, el movimiento es nítido y coordinado. Pero si alguien se desfasa, la sincronía se pierde. En el mundo microscópico, los electrones desempeñan ese papel: cuando sus oscilaciones son sincrónicas, la sustancia emite una línea estrecha y aguda. En cuanto la sincronía se pierde, la línea se ensancha.

En el cristal de diamante a veces aparecen «invitados»: átomos individuales de otros elementos que ocupan el lugar del carbono. Uno de estos invitados, un átomo de estaño, emite luz de un color estrictamente definido cuando se irradia con láser. Ese color cambia si el diamante se comprime. Los físicos calcularon cuánto exactamente.

La luz emitida por capas delgadas de semiconductores puede estar polarizada: sus ondas oscilan en un mismo plano. Antes se pensaba que la dirección de oscilación la fijaba la iluminación de la muestra.

Un alambre de cobre bajo el impacto de un láser es como una cocina donde el chef enciende la estufa y vigila el cronómetro al mismo tiempo. Los átomos de cobre comienzan a bailar, perdiendo el orden de la red cristalina, y los electrones, como camareros en el salón, sienten el cambio al instante. Pero, ¿cuánto desorden se necesita para que lo noten?

La luz puede transportar información más rápido que cualquier electrónica. Pero normalmente, entre el ordenador y el láser se encuentra un convertidor digital-analógico, un dispositivo que convierte los ceros y unos en señales eléctricas. Es precisamente lo que frena todo el proceso. El nuevo transmisor prescinde de este intermediario.

Una gota de agua sobre una hoja bajo el sol desaparece más rápido de lo que debería según los cálculos de calor. Hace unos años surgió una hipótesis: la luz por sí sola, sin calentar, podría arrancar moléculas de agua de la superficie. Esto se denominó efecto fotomolecular.

Los astrónomos miden las distancias en el universo mediante explosiones de estrellas especiales: las supernovas de tipo Ia. Estos destellos tienen casi siempre el mismo brillo, como bombillas de potencia conocida. Sabiendo cuánta luz nos ha llegado, se puede calcular a qué distancia ocurrió la explosión.

Una cacerola de agua calentada por debajo es un ejemplo sencillo de turbulencia. El líquido caliente asciende, el frío desciende, y el flujo se divide espontáneamente en celdas giratorias, similares a rollos horizontales. En un nuevo trabajo, los físicos tomaron un recipiente rectangular ancho (diez veces más largo que su altura) y siguieron cuántos de esos rollos aparecían.

Una cámara que no capta luz, sino un flujo de electrones reflejados por un cristal, es un detector híbrido de píxeles. Es capaz de contar cada electrón que incide en él, casi sin generar ruido propio. En modo normal, cuando el haz de electrones fluye de forma continua, el detector funciona perfectamente.

Un termo con xenón líquido, enfriado a menos cien grados. Dentro, sensores sensibles que captan señales raras de partículas de materia oscura. Para sacar esas señales fuera, normalmente se usan cables de cobre. Pero en el camino largo la señal se debilita y los cables vecinos empiezan a "cuchichear" entre sí: eso se llama diafonía.

En las frías nubes de gas y polvo donde algún día se encenderán estrellas, parte de los átomos ha perdido electrones y se ha vuelto cargada. Las partículas cargadas sienten el campo magnético, mientras que las neutras no, por lo que unas se deslizan entre otras, como el agua a través de un colador.

El haz de una linterna en la niebla se dispersa a los pocos metros. Las partículas de luz se separan como una multitud en una plaza. Pero a veces pueden marchar en formación, sin dispersarse ni mezclarse. Esa marcha es la que se ha logrado en un diminuto cristal de perovskita. El cristal se colocó entre dos espejos.

La luz que viaja a través de una fibra óptica se asemeja a un corredor en un pasillo estrecho: puede correr en línea recta o zigzaguear de un lado a otro. La dirección de esas 'zigzagueadas' es la polarización.

La ecuación de difusión es una foto borrosa de una multitud de partículas: en ella, una perturbación se extiende instantáneamente por todo el Universo, desafiando la teoría de la relatividad. El misterio se agravaba por su conexión con el aumento de la entropía (medida del desorden).

La luz queda atrapada en una cavidad diminuta y da vueltas en círculo, como una canica en un surco. Si se altera ligeramente el material del interior, la luz lo nota de inmediato y emite una señal. Normalmente, estos sensores funcionan como una báscula de muelle: cuanto mayor es la presión, más visible es el desplazamiento.

La luz, al atravesar un vidrio de ventana, se refracta por igual en todas las direcciones. Pero en los cristales laminares delgados ocurre algo distinto: la luz que viaja a lo largo de las capas percibe el material de manera diferente a la que viaja a través de ellas.

Una microesfera de gel o una diminuta gota de aceite se abre paso a través de un canal estrecho cuyas paredes se comprimen y se relajan rítmicamente. La partícula se aplana y luego recupera su forma — y por la rapidez con que lo hace se puede conocer su elasticidad interna y su viscosidad.

El óxido de vanadio es un material que puede ser aislante, sin conducir corriente, o conductor, como un metal. La conmutación tarda billonésimas de segundo, y sobre esto se quieren construir dispositivos electrónicos ultrarrápidos. Pero cómo ocurre exactamente fue durante mucho tiempo un misterio.

Una cámara sobre un trípode captura el mismo paisaje durante décadas. Si no se toca el objetivo, en las fotos aparece una neblina: el paisaje cambia, pero el enfoque sigue siendo el mismo. Así funcionan aproximadamente las normas climáticas. Según las reglas de la Organización Meteorológica Mundial, se calculan como el promedio de los últimos 30 años.