En junio de 2017, los físicos fueron pioneros en la producción de "luz líquida" a temperatura ambiente, haciendo que esta extraña forma de materia sea más accesible que nunca.
Dicha materia es tanto una sustancia superfluida con cero fricción y viscosidad como un tipo de condensado de Bose-Einstein, a veces descrito como el quinto estado de la materia, lo que permite que la luz fluya realmente alrededor de objetos y esquinas.
La luz ordinaria se comporta como una onda y, a veces, como una partícula, viajando siempre en línea recta. Por eso no podemos ver lo que hay detrás de las esquinas u objetos. Pero en condiciones extremas, la luz puede comportarse como un líquido y fluir alrededor de los objetos.
Los condensados de Bose-Einstein son interesantes para los físicos porque en este estado las reglas cambian de la física clásica a la cuántica y la materia comienza a adquirir propiedades más similares a las de las ondas. Se forman a temperaturas cercanas al cero absoluto y existen solo por una fracción de segundo.
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Sin embargo, en un nuevo estudio, los científicos informaron sobre la creación de un condensado de Bose-Einstein a temperatura ambiente utilizando una combinación "similar a Frankenstein" de luz y materia.
El flujo de polaritón choca con un obstáculo en los estados no superfluidos (arriba) y superfluidos (abajo) / Polytechnique Montreal.
“Una observación extraordinaria en nuestro trabajo es que hemos demostrado cómo la superfluidez también puede ocurrir a temperatura ambiente en condiciones ambientales utilizando partículas de luz y materia - polaritones”, dice el investigador principal Daniel Sanvitto de CNR NANOTEC, Instituto de Nanotecnología de Italia.
La creación de polaritones requirió equipo serio e ingeniería a nanoescala. Los científicos colocaron una capa de 130 nanómetros de moléculas orgánicas entre dos espejos ultrarreflectantes y la golpearon con un pulso láser de 35 femtosegundos (un femtosegundo es un cuatrillón de segundo).
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“De esta manera podemos combinar las propiedades de los fotones, como su masa de luz eficiente y alta velocidad, con fuertes interacciones debidas a los protones dentro de las moléculas”, dice Stephen Kena-Cohen de la Ecole Polytechnique de Montreal.
El "superfluido" resultante mostró propiedades bastante inusuales. En condiciones estándar, el fluido crea ondas y remolinos cuando fluye. Sin embargo, en el caso de los superfluidos, las cosas son diferentes. Como se muestra en la imagen de arriba, generalmente el flujo de polariton se altera como las ondas, pero no en un superfluido:
“En superfluido, esta turbulencia no se suprime alrededor de los obstáculos, lo que permite que el flujo continúe sin cambios”, explica Kena-Cohen.
Los investigadores argumentan que los resultados abren nuevas posibilidades no solo para la hidrodinámica cuántica, sino también para dispositivos de polaritón a temperatura ambiente para tecnologías futuras, por ejemplo, para la producción de materiales superconductores para paneles solares y láseres.
Vladimir Mirny
