Crean un supersólido a temperatura ambiente a partir de luz y materia

Fusión de orden cristalino y flujo sin fricción

En la física clásica, la materia adopta formas bien diferenciadas: los sólidos conservan su orden cristalino, mientras que los líquidos fluyen. La mecánica cuántica permite excepciones como la superfluidez, en la que un fluido se desplaza a través de aberturas estrechas sin fricción ni viscosidad. Un supersólido combina este movimiento carente de fricción con la red espacial periódica de un cristal. Los físicos teóricos propusieron este estado dual en la década de 1960, pero los laboratorios no lograron confirmarlo hasta 2017 utilizando condensados de Bose-Einstein atómicos ultrafríos, según un informe publicado por ScienceDaily. Aquellos montajes iniciales requerían complejos equipos de refrigeración para enfriar los átomos a temperaturas próximas al cero absoluto, lo que suponía un obstáculo importante para la innovación práctica.

«Nuestras microcavidades de cristal líquido pueden operar incluso a temperaturas cercanas a los 60 °C»

— Profesor Wiktor Piecek, Military University of Technology

Atrapando polaritones de excitón en una microcavidad

Para prescindir de los sistemas criogénicos, el consorcio internacional TopoLight recurrió a los polaritones de excitón, cuasipartículas híbridas que surgen cuando los fotones interactúan con fuerza con la materia dentro de una cámara óptica en miniatura. Por lo general, estos polaritones sobreviven apenas unos picosegundos, o billonésimas de segundo, pero aun así se condensan en un superfluido cuántico coordinado. El equipo, en el que participaron investigadores de la Faculty of Physics de la University of Warsaw, la Military University of Technology en Polonia, IBM Research Zurich y el Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) de Francia, puso a prueba un prototipo experimental de microcavidad rellena con un cristal líquido diseñado a medida y coronada por una capa de semiconductor orgánico.

Funcionamiento hasta 60 grados Celsius

El montaje experimental demostró ser resistente muy por encima del punto de congelación. «Nuestras microcavidades de cristal líquido pueden operar incluso a temperaturas cercanas a los 60 °C», declaró el profesor Wiktor Piecek, de la Military University of Technology, cuyo grupo desarrolló los componentes de cristal líquido, en los resultados recogidos por ScienceDaily. A 60 grados Celsius (aproximadamente 140 grados Fahrenheit), el sistema prescinde de la voluminosa infraestructura de refrigeración que antes confinaba los experimentos cuánticos exóticos a instalaciones especializadas de baja temperatura.

Franjas de luz verifican el estado dual

La confirmación del supersólido se manifestó en los patrones de luz emitidos por la muestra. El condensado formó de manera espontánea franjas brillantes espaciadas regularmente, lo que evidenció una modulación periódica de la densidad característica de un cristal sólido. Las franjas brillantes cambiaban de posición con cada nuevo pulso láser, demostrando que la disposición no se debía a un defecto estático fijado en el material. Esta invención óptica demuestra cómo los estados cuánticos híbridos pueden estabilizarse en condiciones ambientales, lo que podría facilitar el desarrollo de dispositivos de computación óptica y detectores de alta sensibilidad, abriendo al mismo tiempo la vía a nuevas solicitudes de patentes en fotónica cuántica.

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