La física cuántica ha vuelto a desafiar nuestras percepciones sobre la realidad. Un equipo internacional de investigadores ha conseguido algo que hasta hace poco parecía impensable: convertir la luz en un material con propiedades tanto de un sólido como de un líquido superfluido.
Este fenómeno, conocido como «supersólido», ha sido objeto de estudio durante décadas, pero ahora, gracias a una innovadora técnica con polaritones de luz, la ciencia ha dado un paso crucial para hacerlo realidad.
¿Qué es un supersólido y por qué es tan extraño?
Un supersólido es un estado de la materia que combina dos características aparentemente opuestas: estructura cristalina rígida y capacidad de fluir sin resistencia. Esta paradoja fue propuesta teóricamente en los años 60 y se ha intentado recrear en laboratorio con átomos ultrafríos de helio-4 y otros materiales.
Los primeros experimentos exitosos ocurrieron en 2017, cuando científicos del MIT y la ETH de Zúrich lograron formar supersólidos utilizando átomos de sodio y rubidio a temperaturas cercanas al cero absoluto. Sin embargo, estas condiciones extremas limitaban su estudio y aplicación.
El nuevo avance cambia por completo las reglas del juego al utilizar luz y semiconductores, lo que hace que la creación de supersólidos sea más accesible y manipulable.
Luz convertida en materia: El papel de los polaritones
El equipo de científicos liderado por Dimitris Trypogeorgos utilizó un semiconductor especial hecho de arseniuro de galio y aluminio, grabado con un patrón de crestas microscópicas. Al iluminarlo con un láser, se generaron partículas híbridas llamadas polaritoness, que combinan luz y materia en un mismo sistema.
Lo sorprendente fue que estos polaritones adoptaron una estructura cristalina sólida, mientras que al mismo tiempo podían fluir sin fricción, confirmando la presencia de un supersólido.
Para verificar su descubrimiento, los investigadores analizaron la densidad de los polaritones y observaron patrones de modulación cuántica característicos de una fase supersólida. También detectaron coherencia cuántica, lo que indica que el sistema mantenía su comportamiento superfluido.
«Lo que hace especial a un supersólido es que rompe dos simetrías: una para convertirse en superfluido y otra para ser sólido. Hemos logrado manipular fotones para que adopten esta estructura única», explica Trypogeorgos.
¿Qué significa este descubrimiento para el futuro de la ciencia?
Este avance marca un hito en la física cuántica y podría allanar el camino para el estudio de nuevos estados exóticos de la materia. Según Alberto Bramati, de la Universidad de la Sorbona, el experimento aporta conocimientos fundamentales sobre cómo los sistemas cuánticos pueden cambiar de fase.
Además, las aplicaciones potenciales son enormes:
- Computación cuántica: materiales supersólidos podrían mejorar la estabilidad y eficiencia de los procesadores cuánticos.
- Transporte de energía sin pérdidas: la capacidad de fluir sin resistencia podría aplicarse en circuitos ultraeficientes.
- Nuevos materiales avanzados: estos sistemas podrían inspirar nuevos diseños para nanotecnología y dispositivos ópticos.
Por ahora, los supersólidos de luz solo existen en condiciones de laboratorio, pero este descubrimiento demuestra que la combinación de fotones y materia puede producir efectos nunca antes vistos.
«A veces, cambiar nuestra forma de ver las cosas nos lleva a descubrimientos increíbles», concluye Trypogeorgos. ¿Estamos presenciando el nacimiento de una nueva era en la física cuántica?
