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20 mayo 2020

Comprendiendo la luz: 4 momentos clave en la ciencia

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La luz juega un papel fundamental en las vidas de las personas. Para las plantas está en el origen mismo de la vida, a través de las fotosíntesis. También es esencial en campos de estudio tan diversos como la medicina, la comunicación y la energía.

Desde 1960 se celebra el Día Internacional de la Luz el día 16 de mayo para celebrar el rol que juega la luz en la ciencia, el arte y la cultura, la educación y el desarrollo sostenible. La fecha escogida conmemora la puesta en marcha del primer rayo láser de la historia por el físico e ingeniero Theodore Maiman. 

Celebramos esta fecha con esta recopilación de cuatro grandes momentos de la ciencia en el estudio y comprensión de la luz.

El efecto Faraday

El físico y químico británico Michael Faraday realizó contribuciones fundamentales a la teoría electromagnética de la luz. En 1845, descubrió que un campo magnético influye sobre un haz de luz polarizada, fenómeno conocido como efecto Faraday o efecto magneto-óptico. Fue la primera evidencia experimental de que la luz y el magnetismo están relacionados. 

Al año siguiente, publicó el artículo “Thoughts on Ray Vibrations” (“Consideraciones sobre las vibraciones de los rayos”), una profética publicación en la que especulaba que la luz es un tipo de vibración de las líneas de fuerza eléctricas y magnéticas.

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Michael Faraday (1791-1867) / Creditos: Wikipedia

Las ecuaciones de Maxwell 

El científico escocés James Clerk Maxwell desarrolló la teoría electromagnética, que supone la base teórica para definir la relación entre luz y magnetismo cuya primera evidencia experimental obtuvo Faraday.

Las ecuaciones de Maxwell demostraron que, si la electricidad y el magnetismo son dos caras de la misma moneda, la luz es esa moneda en movimiento. Esas ecuaciones unificaban el conocimiento obtenido de resultados experimentales del ya mencionado Faraday, pero también de Coulomb, Gauss, Ampere y otros, y fueron un descubrimiento clave para la física moderna y fuente de inspiración para los grandes físicos del siglo XX.

La fibra óptica

En 1953, el físico indio Narinder Singh Kapany diseñó y fabricó un cable de vidrio capaz de transportar la luz, al que más tarde llamó fibra óptica, un invento imprescindible para Internet y las telecomunicaciones actuales.

El genio de la física ha vivido para poder ver cómo su trabajo ha revolucionado al mundo. Hoy en día, el 95% del tráfico de Internet viaja a través de gruesos cables submarinos compuestos por fibras ópticas. Este material también ha posibilitado grandes avances en otras disciplinas, como la medicina, con instrumentación biomédica puntera, o la energía, con sistemas de captación de energía solar muy eficientes.

La fibra óptica es uno de los materiales más usados en las telecomunicaciones por su ligereza, flexibilidad y resistencia. Crédito: Annatsach

El futuro: la fotosíntesis artificial

El ser humano lleva décadas soñando con poder replicar el secreto mejor guardado de las plantas, es decir, su capacidad para captar la energía solar. Conseguir llevar a cabo la fotosíntesis artificial podría ser clave para lograr la energía sostenible, un futuro soñado del que se encuentra lejos la energía solar convencional utilizada hoy en día, que tiene un gran problema con el almacenamiento. Las baterías no tienen una capacidad infinita, y en lugares como Noruega o Suecia, donde en verano hay diez veces más luz solar que en invierno, es imposible almacenar la energía de seis meses para utilizarla la otra mitad del año. 

Hasta el momento, hay varios experimentos con resultados prometedores. Por ejemplo, en el año 2011 un equipo de la Universidad de Harvard logró crear unas hojas artificiales con finas láminas de silicio que mediante fotosíntesis artificial usaban la energía solar para romper moléculas de agua, produciendo oxígeno e hidrógeno. El hidrógeno se utiliza hoy en día como combustible de coches eléctricos, así que puede ser una ventana a un futuro de transporte sostenible. 

 

Sara González para OpenMind

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