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La luz ¿puede ejercer fuerza sobre la materia?

Contenido: 77 - Cien preguntas básicas sobre la ciencia respondidas por Isaac Asimov

Cien preguntas básicas sobre la ciencia

• Responde: Isaac Asimov

La luz ¿puede ejercer fuerza sobre la materia?

Un haz de luz contiene energía. Cuando choca contra un objeto opaco y es absorbido, esa energía tiene que ir a algún lado. La mayor parte se convierte en calor, es decir, las partículas que constituyen el objeto opaco se llevan la energía luminosa y empiezan a vibrar con más rapidez.

Pero el haz de luz ¿puede ejercer una fuerza directa sobre el objeto opaco? ¿Puede comunicar su movimiento al objeto que lo absorbe? El efecto de un cuerpo sólido en movimiento sobre cualquier cosa que se cruce en su camino, es de sobra conocido. Una bola, al chocar contra un juego de bolos, los manda a paseo. Ahora bien, la luz está compuesta por partículas de masa nula. ¿Puede, pese a ello, transferir su movimiento y ejercer una fuerza sobre la materia?

Allá por el año 1873, el físico escocés J. Clerk Maxwell estudió el problema desde el ángulo teórico y demostró que la luz, aun estando compuesta por ondas sin masa, tenía que ejercer una fuerza sobre la materia. Su magnitud dependería de la energía contenida en el haz de luz por unidad de longitud. Ahí está el quid. Supongamos que encendemos una linterna durante un segundo. La luz emitida durante ese segundo contiene bastante energía, pero en ese brevísimo lapso de tiempo la primera onda de luz emitida ha avanzado ya 299.793 kilómetros. Toda la luz emitida en un segundo por ese relámpago luminoso queda repartida a lo largo de un haz de esa longitud, de modo que la energía que toca cada metro, o incluso cada kilómetro, es realmente pequeña.

Por eso, en circunstancias normales no nos percatamos de ninguna fuerza ejercida por la luz sobre la materia.

Supongamos, sin embargo, que cogemos una barra ligera, le adosamos un disco plano a cada lado y la suspendemos horizontalmente, por el punto medio, con un filo hilo de cuarzo. La más mínima fuerza sobre uno de los discos hará que la barra gire alrededor del hilo. Si hacemos incidir un haz de luz sobre uno de los discos, la barra girará siempre que el haz ejerza una fuerza sobre él.

Naturalmente, esa diminuta fuerza quedaría anulada en el momento en que hubiese un ligerísimo viento soplando en contra, de manera que el sistema entero tiene que ir encerrado en una cámara. Por otro lado, el mismo choque de las moléculas de aire contra los discos crearía fuerzas mucho mayores que la de la luz, por lo cual habrá que hacer un alto vacío en la cámara. Una vez hecho todo esto y tomadas otra serie de precauciones, se puede medir ya el pequeñísimo desplazamiento de los discos cuando sobre ellos se hace incidir un intenso haz luminoso.

Los físicos americanos Ernest F. Nichols y Gordon F. Hull realizaron en 1901 tal experimento en la Universidad Dartmouth y demostraron que la luz ejercía efectivamente una fuerza, cuya magnitud era exactamente la predicha por Maxwell veintiocho años antes. Casi al mismo tiempo, el físico ruso Peter N. Lebedev demostró lo mismo utilizando un aparato algo más complicado.

Demostrada ya la existencia de esta «presión de radiación», los astrónomos vieron en ella la explicación de un interesante fenómeno relacionado con los cometas. La cola de un cometa apunta siempre en dirección contraria a la del Sol. Cuando el cometa se va acercando a éste, la cola ondea detrás, da la vuelta en el punto de máxima aproximación y se coloca delante del cometa al alejarse éste.

«Ajajá», pensaron los astrónomos. «¡La presión de radiación!»

Durante medio siglo no dudaron de que era así, pero estaban equivocados. La presión de radiación de la luz solar no es lo bastante fuerte. Es el viento solar el que empuja la cola de los cometas en dirección contraria a la del Sol.

Envió: Paco Beruga

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