Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) han desarrollado resonadores que amplifican
Interacción entre fotones y electrones.Se utiliza en una amplia variedad de tecnologías, desde láser hasta paneles solares y LED. La desventaja del enfoque tradicional es que, debido a las diferentes longitudes de onda de estas partículas, la interacción entre el fotón y el electrón es muy débil.
Los físicos descubrieron cómo mejorar esta interacción.Desarrollaron un cristal fotónico especial, que es una oblea de silicio en un aislante grabado con una serie de agujeros de tamaño nanométrico. Los cálculos teóricos muestran que con la ayuda de un haz de electrones dirigido, una placa de este tipo puede generar una radiación de Smith-Purcell mil veces más fuerte. Los experimentos confirmaron el aumento de la luz en más de 100 veces.
El principio de funcionamiento del dispositivo estransferencia de cantidad de movimiento de un electrón a un grupo de fotones o viceversa. Mientras que las interacciones convencionales de la luz con los electrones se basan en generar luz en un solo ángulo, el cristal fotónico se ajusta para producir luz en una variedad de ángulos.
Esquema del montaje experimental. Imagen: Yi Yang et al., Naturaleza
En experimentos, los científicos han demostradoun aumento de cien veces en la radiación utilizando un microscopio electrónico reutilizado como fuente de haz de electrones. Sin embargo, señalan que potencialmente este método puede proporcionar una mejora mucho mayor cuando se utilizan dispositivos especializados.
El mismo proceso se puede utilizar a la inversa.dirección: las ondas de luz resonantes pueden acelerar el movimiento de los electrones. Esto podría usarse potencialmente para crear aceleradores de partículas en miniatura en un chip. Esto significa que algunos experimentos que actualmente requieren enormes túneles subterráneos, como el Gran Colisionador de Hadrones, pueden llevarse a cabo en un laboratorio convencional.
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En la portada: una ilustración artística de la interacción entre los electrones y una placa de un cristal fotónico. Imagen: MIT