CUANDO LAS ONDAS DE SONIDO HACEN EL GIRO HACIA ATRÁS - FERIA DE LA CIENCIA Y TECNOLOGIA

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CUANDO LAS ONDAS DE SONIDO HACEN EL GIRO HACIA ATRÁS
Científicos radicados en el Reino Unido y los Estados Unidos han demostrado por primera vez cómo las ondas de sonido "retorcidas" de una fuente giratoria pueden producir frecuencias negativas, análogas a retroceder el tiempo.
Un equipo de investigadores de las universidades de Glasgow, Exeter e Illinois Wesleyan informan en la revista Proceedings de la National Academy of Science cómo han construido un sistema capaz de invertir el momento angular de una onda de sonido sin la necesidad de velocidades supersónicas.


El efecto Doppler es un fenómeno familiar para cualquiera que haya observado el paso de una ambulancia mientras suena la sirena. A medida que la ambulancia se acerca al observador, las ondas de sonido se "acumulan", elevando la frecuencia de las ondas y haciendo que el sonido de la sirena aumente en tono, un proceso conocido por los científicos como un "cambio de onda azul". Una vez que pasa la ambulancia, las ondas de sonido se "estiran", disminuyendo su frecuencia y disminuyendo el tono, un "corrimiento al rojo".
El profesor Miles Padgett, de la Cátedra Kelvin de Filosofía Natural de la Universidad de Glasgow, dijo: "Hace tiempo que sabemos que ocurren cosas extrañas cuando el observador hipotético persigue el sonido emitido por una sirena de ambulancia a velocidades supersónicas y crea lo que podría ser llamado una frecuencia "negativa".



"A esas velocidades, el observador escucharía el sonido de la sirena hacia  atrás en lugar de la repetida subida y caída familiar, porque el observador ahora se está moviendo más rápido que el sonido que está  escuchando: el sonido más reciente que haga llegará al observador antes de los que hizo en el pasado, lo opuesto a cómo el sonido viaja a velocidades subsónicas ".
Ya sea supersónico o subsónico, lo que el hipotético observador de  ambulancias observa es más propiamente conocido como el efecto Doppler lineal, donde las ondas sonoras viajan en línea recta a medida que el  movimiento ocurre entre el objeto y el observador.
En  1981, un químico llamado Bruce Garetz demostró por primera vez el  efecto Doppler rotativo, donde los cambios de frecuencia ocurren cuando las ondas electromagnéticas (en este caso las ondas de luz) se mueven en  un círculo alrededor de un único punto fijo. A diferencia de los desplazamientos Doppler lineales, no se ha  demostrado que los cambios rotacionales Doppler generen frecuencias  negativas, ya que no hay movimiento entre el objeto y el observador.
En investigaciones anteriores, los investigadores de Glasgow han explorado cómo se ve afectado el desplazamiento rotacional Doppler cuando los  campos eléctricos y magnéticos de la luz reciben un "giro" al estilo  sacacorchos, una propiedad conocida como momento angular orbital o "OAM". Su trabajo demostró que el OAM de la luz láser se desplaza por Doppler cuando golpea una superficie reflectante giratoria y transporta información sobre la velocidad de rotación de la superficie.


En su nueva investigación, eligieron explorar cómo la OAM de las ondas de sonido se ve afectada por la rotación. Para hacerlo, organizaron 16 altavoces en un círculo, frente a dos micrófonos montados en un anillo giratorio. Al disponer los micrófonos muy ligeramente separados entre sí, podrían  medir la magnitud y la OAM direccional de las ondas acústicas de los altavoces a medida que el anillo giratorio se expande.
El  Dr. Graham Gibson de la Facultad de Física y Astronomía de la  Universidad de Glasgow, uno de los principales autores del artículo, añadió: "Descubrimos que podíamos generar ondas acústicas rotatorias Doppler modificadas que revirtieran el OAM de la onda, que es algo no demostrado anteriormente, esencialmente, podríamos revertir el giro de las ondas acústicas.
"Además, podríamos generar esas frecuencias negativas mientras nuestro  anillo de micrófono se expande a velocidades subsónicas muy bajas, con  una velocidad de rotación de alrededor de 25 Hz, algo que es imposible en los desplazamientos Doppler lineales".
El Dr. Dave Phillips, de la Universidad de Exeter, agregó: "Es un hallazgo muy interesante, con posibles aplicaciones en una amplia gama de disciplinas científicas, incluida la teoría cuántica de campos. Estamos ansiosos por seguir explorando las implicaciones de los hallazgos en el futuro "
Dr Graham Gibson
Investigador Física y Astronomía
Unversidad de Glasgow

Email : Graham.Gibson@glasgow.ac.uk
Teléfono: 01413302000 ext 0894
Miles Padget
Cátedra Kelvin de Filosofía Natural de la Universidad de Glasgow

Email: Miles.Padgett@glasgow.ac.uk
Teléfono: 01413305389
Dr Dave Phillips
Senior Postdoctoral Fellow (Proleptic)
Universidad de Exeter

Email: D.Phillips@exeter.ac.uk
Telephone: 01392 724161 ext 4161
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