radiación de terahercios

Una cuerda tensa suena más agudo si se estira con más fuerza. De manera similar se comporta la magnetización en un antiferromagneto: cuanto más intenso es el campo externo, más rápido oscila. Pero en el cristal de óxido de cromo algo no salió como se esperaba.

El cielo nocturno está lleno de anillos y burbujas, pero en radio se ven de otra manera. En los datos del radiotelescopio australiano ASKAP ha emergido una estructura parecida a dos burbujas de jabón sopladas con una misma pajita.

El tirador apunta al blanco, aprieta el gatillo y escucha dos disparos: uno fuerte, otro suave. Así funciona la nueva instalación, solo que en lugar de balas hay un grupo de electrones, y en lugar de disparos, dos destellos de luz. Uno es de rayos X, el otro es terahercio. Vuelan hacia el mismo punto con un intervalo perfecto.

Lanza una piedra al agua: justo en el punto de impacto las ondas son caóticas — eso es el campo cercano. Más lejos se expanden en círculos perfectos — el campo lejano. Este mismo principio rige las antenas para la comunicación por terahercios, el futuro de internet ultrarrápido.

Los estallidos rápidos de radio — pulsos de radio de milisegundos provenientes de lejanas galaxias — han sido un misterio durante mucho tiempo. Su energía colosal, comprimida en instantes, sugería cataclismos en estrellas de neutrones, posiblemente púlsares o magnetares.

Una pila ordenada de capas atómicas descansa sobre un sustrato. Desde arriba incide un haz invisible de luz terahercio, y desde un lado se aplica un campo magnético. Al reflejarse, el haz gira ligeramente su polarización.

Un láser común emite líneas estrechas, como una cuerda que suena en una sola nota. Para la espectroscopía esto es incómodo: si una sustancia absorbe luz entre las líneas, puede pasar desapercibida.

Normalmente, para obtener ondas de terahercios (luz entre las microondas y el infrarrojo) se construye un sándwich de distintos metales. En él, una capa actúa como fuente y otra como receptor de cargas. Al platino en estas estructuras se le asignaba el papel de simple conductor. Pero resultó que puede funcionar por sí solo.

La luz incide sobre una película delgada y, al instante, se genera una corriente eléctrica. Así funciona un par de materiales: disulfuro de molibdeno y cobalto. El primero es un semiconductor; el segundo, un imán. Entre ellos, según se ha descubierto, nace una capa intermedia invisible.

El cristal Ca2RuO4 se parece a una pila de láminas delgadas. Dentro de cada lámina, los espines de los electrones están ordenados con precisión, como filas de soldados en formación. Entre las láminas, el enlace es débil y su signo puede invertirse si se estira el cristal ligeramente hacia los lados.

Los rayos gamma son los destellos de luz más energéticos que nacen en las profundidades de los átomos. Su energía es como una huella dactilar: cada elemento radiactivo tiene su propio patrón. Pero medir ese patrón con alta precisión es como pesar un grano de arena en una balanza colocada sobre un camión que vibra.

Una lámina de grafeno es una red de átomos de carbono que se asemeja a un panal de abejas. Los electrones en ella se mueven tan rápido como si no tuvieran masa, igual que la luz. Cuando un potente pulso láser incide sobre la lámina, los electrones reciben un empujón y comienzan a acelerarse.

La luz se puede peinar, como el cabello. En lugar de cabello, frecuencias; en lugar de peine, un láser. El resultado es un peine de miles de «dientes» de frecuencia uniformes. Este peine de luz ayuda a estudiar moléculas y a medir el tiempo con una precisión de billonésimas de segundo. Un peine normal tiene dientes espaciados uniformemente.

La radiación terahercio se encuentra entre las microondas y la luz infrarroja. Atraviesa la ropa, el papel y el plástico, pero es bloqueada por el agua y los metales. Por eso, estas ondas se utilizan en escáneres de seguridad y en el control de calidad de materiales.

Una misma explosión puede sonar de manera distinta: todo depende de hacia dónde sople el viento. En 2024, los investigadores detonaron dos veces cargas equivalentes a diez toneladas de TNT y registraron el sonido con una red de 31 micrófonos distribuidos en un radio de 23 kilómetros. La fuente era idéntica, pero los paisajes sonoros resultaron muy diferentes.

La radiación de terahercios se sitúa entre las microondas y la luz infrarroja. Atraviesa la ropa, el papel y el plástico, pero no el metal ni el agua. Por eso se usa en escáneres de seguridad y en imagen médica. Para ver la polarización de esa radiación se necesita un detector.

Una taza caliente o una mano humana emiten luz invisible: radiación infrarroja media. Cada sustancia absorbe esta luz de manera distinta, dejando una “huella dactilar” única. Con esa huella se puede saber de qué está hecho un objeto sin tocarlo. Antes, para ver esa huella se necesitaban láseres enormes que funcionaban con destellos muy cortos. Eran caros y complicados.

La resonancia magnética es como un diapasón que solo suena en su nota. Cada molécula tiene su propia frecuencia, y gracias a ella se puede saber qué molécula es y en qué estado se encuentra. Pero antes, ese diapasón se escuchaba a través de una pared gruesa: la señal salía borrosa y no se podía distinguir la nota exacta.

Las ondas terahercio se sitúan entre las microondas y la luz infrarroja. Atraviesan papel, plástico y tela, pero no el metal ni el agua. Por eso pueden usarse para inspeccionar paquetes sin abrirlos o escanear equipajes en el aeropuerto. Sin embargo, los receptores de estas ondas se fabricaban hasta ahora con materiales caros como el arseniuro de galio.

El electrón es una partícula diminuta, pero dentro de un cristal se comporta como si tuviera otra masa. A esto se le llama masa efectiva. Para medirla, los físicos hacen que los electrones corran en círculos dentro de un campo magnético, como un patinador de velocidad en una pista de hielo al que no le permiten salirse de la órbita.

Hay una porción de la luz que durante mucho tiempo fue un punto ciego: de 5 a 15 terahercios. No son ondas de radio ni calor infrarrojo, sino algo intermedio, donde las moléculas oscilan de manera especialmente característica. Científicos de Alemania han construido un dispositivo que por fin se asoma a esta 'nueva brecha de terahercios' e incluso más allá, hasta más de 25 terahercios.

Un ordenador cuántico se parece a una orquesta que solo toca en silencio absoluto. El más mínimo ruido y la frágil melodía se desmorona. Para los dispositivos cuánticos, ese ruido es el calor: incluso la débil radiación infrarroja de los componentes cercanos calienta los cúbits y borra sus estados cuánticos.

El radiotelescopio RATAN-600 es un anillo de cientos de paneles de aluminio en la ladera de una montaña en Karacháyevo-Cherkesia. En la primavera de 2018, su espejo captó ondas de radio de dieciséis enanas rojas — estrellas pequeñas, tenues, pero de vida muy larga.