Este material tiene propiedades extraordinarias, ya que combina características de un sólido y un fluido gracias a efectos cuánticos. Según los científicos, estudiar estos supersólidos ayudará a comprender mejor los estados cuánticos exóticos de la materia.
La luz ha sido transformada en un ‘supersólido’ por primera vez
Los supersólidos son materiales cuánticos exóticos que poseen simultáneamente propiedades de sólidos y fluidos. Su peculiar comportamiento desafía las leyes clásicas de la física y abre nuevas posibilidades en la investigación de la materia cuántica. Ahora, un grupo de investigadores ha conseguido crear un nuevo tipo de supersólido a partir de luz láser, lo que supone un avance significativo en el estudio de estados cuánticos y sus aplicaciones tecnológicas.
Un hito en la física cuántica
Un equipo de científicos del Consejo Nacional de Investigación (CNR) de Italia, liderado por Dimitrios Trypogeorgos y Danielle Sanvitto, ha logrado convertir la luz en un sólido, un resultado que representa un gran avance en la investigación de materiales cuánticos. Hace más de una década, Sanvitto demostró que la luz podía comportarse como un fluido. Ahora, el equipo ha ido un paso más allá y ha creado un supersólido cuántico a partir de luz.
¿Qué es un supersólido y por qué es importante?
Un supersólido es un material que presenta simultáneamente dos propiedades contradictorias: tiene una estructura cristalina, similar a la de la sal, pero al mismo tiempo fluye sin viscosidad, como un superfluido.
Estos materiales no tienen un equivalente en el mundo clásico y, hasta ahora, solo se habían observado en sistemas de átomos ultrafríos, donde los efectos cuánticos son lo suficientemente fuertes como para dominar las interacciones materiales.
Sin embargo, en este nuevo experimento, los investigadores sustituyeron los átomos ultrafríos por un semiconductor de arseniuro de aluminio y galio y utilizaron un láser para generar las condiciones necesarias para la formación de un supersólido.
El experimento: transformando luz en un material cuántico
Los investigadores irradiaron una pequeña pieza del semiconductor con un láser, sobre una superficie con un patrón de crestas estrechas. La interacción entre la luz y el material generó una clase especial de partículas híbridas llamadas polaritones. La configuración del semiconductor restringió los movimientos y niveles de energía de estos polaritones de tal manera que adoptaron una configuración de supersólido.
Para confirmar el hallazgo, el equipo tuvo que medir con precisión diversas propiedades del material generado. La verificación experimental de un supersólido basado en luz era un desafío sin precedentes, ya que nunca antes se había logrado su creación ni su estudio en estas condiciones.
Aplicaciones y futuro de los supersólidos de luz
El impacto de este descubrimiento va más allá de la física teórica, ya que los supersólidos de luz podrían tener aplicaciones revolucionarias en tecnologías cuánticas y sostenibles. Algunas de las posibles aplicaciones incluyen:
- Nuevos materiales para la electrónica cuántica, que permitirían el desarrollo de dispositivos con eficiencia sin precedentes.
- Avances en el almacenamiento y procesamiento de información cuántica, que podrían mejorar el rendimiento de los ordenadores cuánticos.
- Aplicaciones en energías renovables, ya que la manipulación de la luz en estados cuánticos podría llevar al desarrollo de sistemas fotovoltaicos más eficientes y sostenibles.
- Desarrollo de sensores cuánticos ultra precisos, capaces de detectar cambios en campos magnéticos y el entorno con una sensibilidad inalcanzable con tecnologías actuales.
- Nuevas formas de almacenamiento de energía, donde los supersólidos podrían desempeñar un papel clave en la optimización de baterías cuánticas y almacenamiento en redes eléctricas inteligentes.
El investigador Alberto Bramati, de la Universidad de la Sorbona en Francia, destacó que este experimento proporciona un conocimiento clave sobre cómo los materiales cuánticos pueden cambiar de estado mediante transiciones de fase. Sin embargo, aún se requieren más estudios para comprender completamente las propiedades de estos nuevos materiales.
Según Trypogeorgos, los supersólidos basados en luz podrían ser más fáciles de manipular que los creados con átomos, lo que facilitaría nuevas investigaciones y aplicaciones. “Estamos realmente al inicio de algo completamente nuevo”, concluye.
El desarrollo de un supersólido de luz marca un hito en la investigación de los materiales cuánticos. Este avance podría abrir la puerta a una nueva generación de tecnologías basadas en las propiedades extraordinarias de la materia cuántica. A medida que se comprendan mejor sus características, los supersólidos podrían contribuir significativamente a la revolución cuántica, con impacto en campos tan diversos como la computación, la electrónica y las energías renovables.
Vía www.newscientist.com
