Desafío a la física clásica: la luz supersólida es el nuevo estado de la materia

Los científicos han logrado transformar luz en supersólidos, partículas híbridas que combinan las propiedades cristalinas de los sólidos con la fluidez de los superfluidos. Este descubrimiento marca un hito en la investigación cuántica, desafía las leyes tradicionales de la física y plantea nuevas perspectivas para el desarrollo de tecnologías avanzadas.

Un equipo internacional de nanotecnólogos, ingenieros y físicos ha logrado una hazaña en el campo de la física cuántica: la transformación de luz láser en un supersólido, un estado de la materia que combina propiedades aparentemente contradictorias. Este avance, publicado en la revista Nature, marca un hito en nuestra comprensión de los estados exóticos de la materia y abre nuevas vías para su estudio y aplicación.

Los científicos descubren la forma de la luz

El experimento utilizó un enfoque innovador que se aparta de los métodos tradicionales basados en sistemas atómicos ultrafríos. En su lugar, los científicos emplearon una pieza de arseniuro de galio especialmente diseñada con crestas microscópicas. Al dirigir un haz láser hacia este material semiconductor, se generaron polaritones, partículas híbridas que combinan propiedades de la luz y la materia.

La clave del éxito residió en la forma en que las crestas del semiconductor confinaron estos polaritones, obligándolos a organizarse en una estructura prediseñada que exhibe las características únicas de un supersólido. Este estado de la materia, largamente teorizado, pero difícil de crear y observar, presenta simultáneamente propiedades de un sólido cristalino y de un fluido sin fricción.

¡Comprobado!

Para verificar que habían creado un supersólido, los investigadores realizaron una serie de pruebas. Observaron que la estructura exhibía orden cristalino y, al mismo tiempo, fluía sin resistencia interna, demostrando una viscosidad nula. Además, detectaron una modulación periódica en la densidad de los polaritones, indicativa de la ruptura de la simetría traslacional, con una precisión asombrosa de unas pocas partes por mil.

Un aspecto especial de este experimento fue la capacidad de los científicos para acceder directamente a la fase de la función de onda, permitiéndoles verificar la coherencia local del componente superfluido. Esta característica, junto con la demostración del potencial del material para albergar excitaciones similares a fonones, proporciona evidencia convincente de la emergencia de supersolidez en este novedoso sistema basado en polaritones.

La importancia de este logro va más allá de la mera demostración experimental. Al crear un supersólido utilizando luz en un contexto de no equilibrio y fotónico, los investigadores han abierto nuevas posibilidades para estudiar fases exóticas de la materia en condiciones previamente inexploradas, tal como explica Nature en un análisis adicional. Este enfoque innovador podría ofrecer ventajas significativas sobre los supersólidos atómicos tradicionales, facilitando una comprensión más profunda de la física de estos estados exóticos.

Mirando hacia el futuro, los científicos planean continuar investigando la estructura y propiedades de este supersólido basado en luz. Sus hallazgos podrían allanar el camino para aplicaciones tecnológicas innovadoras y proporcionar nuevas perspectivas sobre fenómenos cuánticos fundamentales.

Potencial tecnológico

La observación de supersolidez en condensados de polaritones dentro de guías de ondas de cristal fotónico demuestra la versatilidad de este enfoque y sugiere un potencial considerable para futuros descubrimientos en el campo de la física de la materia cuántica.

Este avance representa además un salto cuántico en nuestra capacidad para manipular y estudiar estados exóticos de la materia. Al transformar la luz en un supersólido, los investigadores no solo han demostrado el poder de la física cuántica moderna, sino que también han abierto una nueva frontera en la exploración de los fundamentos de la materia y la energía.