Capturando a la luz en estado solido

Un equipo de físicos de la Universidad de Princeton ha logrado obligar a la luz a que se comporte de manera realmente extraña. En lugar de desplazarse a su velocidad normal, han conseguido que se detenga formando estructuras similares a cristales.

No es la primera vez que se logra "congelar" la luz. En julio del pasado año, investigadores de laUniversidad de Darmstadt, en Alemania, lograron detener la luz durante un minuto utilizando entrelazamiento cuántico. En septiembre de 2013, científicos del Centro de Átomos Ultrafríosque gestiona a medias el MIT y la Universidad de Harvard fueron los primeros en lograr que las partículas de luz se agruparan formando una estructura similar al cristal. Lo hicieron sometiendo los fotones a temperaturas cercanas al cero absoluto.

Ahora, el equipo de Princeton ha llegado al mismo punto, pero mediante una técnica sutilmente diferente. De nuevo, han recurrido al entrelazamiento cuántico. Los físicos de Princeton han creado una máquina formada por miles de millones de átomos superconductores alineados para que se comporten como un único átomo artificial. Después han situado este átomo junto a un cable superconductor por el que circulan fotones.

Por la propia mecánica cuántica, los fotones tomaron algunas de las cualidades del átomo artificial y comenzaron a interactuar entre ellos como si tuvieran masa. En este estado, el equipo logró que los fotones fluyeran de manera similar a un líquido, o se detuvieran formando estructuras sólidas.

Por ahora, el tamaño de estas interacciones es muy pequeño, pero los investigadores confían en aumentar la escala y seguir estudiando como controlar la luz para que adopte diferentes comportamientos. En el futuro, la técnica quizá podría llevar al descubrimiento de superfluidos o aislantes con propiedades aún desconocidas. También permitirá entender mejor la computación cuántica. [Physical Review X vía Science Blog]

Mientras tanto...

Los profesores de física Mikhail Lukin y Vladan Vuletic estaban experimentando con fotones cuando han logrado algo que hasta ahora se consideraba imposible: crear una molécula de fotones.

Que descubran una nueva forma de materia basada en luz ya es de por sí una noticia increíble, pero que ese nuevo estado abra las puertas a la creación de un sable láser como los de La Guerra de las Galaxias ya supera nuestros más locos sueños. Ha ocurrido, y sus protagonistas son dos científicos del Centro de Átomos Ultrafríos que gestiona a medias el MIT y laUniversidad de Harvard.

Hasta ahora se consideraba que los fotones eran partículas sin masa que no interactuaban entre ellas como lo hacen las partículas que sí tienen materia. Por poner un ejemplo práctico, si cruzamos dos haces de luz como dos láser, estos simplemente se atraviesan. Al no tener masa, los fotones tampoco se unen en estructuras más grandes como hacen otras partículas.

Lukin y Vuletic han creado un medio en el que los fotones actúan como si tuvieran masa y se unen formando lo que ellos llaman moléculas fotónicas. La comparación con los sables de luz no es casual. Ambos investigadores explican que estas moléculas se atraen y repelen como lo hacen los átomos con masa, o sea, que dos hipotéticas estructuras de moléculas de luz se detendrían una a la otra como hacen los sables láser.

Para lograr esta extraña nueva forma de materia hecha de luz, los investigadores utilizaron frío. Los fotones fueron introducidos en una cámara de vacío con una nube de átomos de rubidioenfriada hasta casi cero absoluto. Al paso por esta nube, los fotones se ralentizan y, si se disparan varios, salen de la cámara unidos como en una molécula. La causa física de esta unión se basa en la denominada Constante de Rydberg. Mediante este procedimiento, los investigadores no dudan en afirmar que se podrían crear estructuras tridimensionales de luz

Lo trágico (desde el punto de vista Nerd) es que el equipo de Lukin y Vuletic no está interesado en fabricar sables de luz. El descubrimiento funciona como una puerta lógica de fotones, y sienta una base nueva y estable para el desarrollo de la computación cuántica. Aunque no vaya a haber armas jedi, sigue siendo un descubrimiento formidable. [Nature vía PhysOrg]