Un equipo de investigadores ha logrado trasformar la luz en un supersólido, un estado exótico de la materia que combina las propiedades de un sólido y un líquido al mismo tiempo. Lo que permite entender el comportamiento de la materia en condiciones extremas.
El estudio publicado en la revista Nature, marca la primera vez que se logra un supersólido utilizando luz, un medio que, hasta ahora, se consideraba ajeno a este tipo de estados. Tradicionalmente, los supersólidos, caracterizados por una estructura ordenada como la de un cristal, pero con la capacidad de fluir sin resistencia se habían creado con gases atómicos ultrafríos a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15°C). Sin embargo, este descubrimiento cambia las reglas del juego.
Para conseguirlo, los investigadores recurrieron a los polaritones, partículas híbridas que surgen cuando la luz interactúa con un material sólido. En este caso, dirigieron un láser sobre un semiconductor de arseniuro de galio, permitiendo que los fotones se acoplaran con los electrones del material. El resultado fue una estructura cristalina de polaritones que, al mismo tiempo, podía fluir sin fricción, cumpliendo las condiciones de un supersólido. Técnicas avanzadas de análisis confirmaron la naturaleza de este estado, indicando el éxito del experimento.
Es decir, dado que la luz es energía y no materia, los investigadores tuvieron que acoplar fotones a partículas materiales. Para ello, utilizaron polaritones, cuasipartículas creadas al combinar fotones con excitaciones dentro de un material semiconductor. Este sistema permitió que la luz adoptara una estructura cristalina al mismo tiempo que mantenía su capacidad de fluir sin viscosidad.
Físicos crean un supersólido a partir de la luz
«Podemos imaginar al supersólido como un fluido compuesto de gotitas cuánticas coherentes dispuestas periódicamente en el espacio», menciona el físico atómico y óptico Iacopo Carusotto, de la Universidad de Trento en Italia. Las gotitas, explica, «son capaces de fluir a través de un obstáculo sin sufrir perturbaciones, manteniendo inalterada su disposición espacial y la distancia mutua, como sucede en un sólido cristalino».
El impacto de esto va más allá de la teoría. Según algunos expertos, este descubrimiento podría influir en áreas como la computación cuántica, al mejorar el manejo de estados cuánticos de la luz, o en el desarrollo de materiales superconductores que conduzcan electricidad sin pérdidas. También podría tener aplicaciones en tecnologías fotónicas, como láseres más eficientes o sistemas de comunicación óptica de próxima generación.
Puede interesarte: Hubble nos muestra una fábrica de estrellas cerca de casa
«Este trabajo no sólo demuestra la observación de una fase supersólida en una plataforma fotónica, sino que también abre el camino a la exploración de las fases cuánticas de la materia en sistemas de no equilibrio», afirma Daniele Sanvitto, del Instituto de Nanotecnología del CNR.