El MIT y Harvard crean un nuevo estado de la materia similar a un sable de luz: moléculas fotónicas

Luke Skywalker contra Darth Vader, batalla con sables de luz

El increíblemente llamado Centro de Átomos Ultrafríos, una empresa conjunta de Harvard y el MIT, ha creado un nuevo estado de la materia: moléculas fotónicas. Este nuevo estado de la materia es sorprendente e interesante, ya que se considera que los fotones no tienen masa e incapaces de interactuar entre sí. Según el líder del grupo de investigación, que tiene el increíblemente coincidente apellido Lukin, estas moléculas fotónicas se comportan como sables de luz del universo de Star Wars, con los fotones empujándose y desviándose entre sí, pero permaneciendo vinculados.

Casi la totalidad de nuestra comprensión de la luz se basa en el conocimiento de que los fotones, la partícula elemental que forma el cuanto de luz y todas las demás radiaciones electromagnéticas, no tienen masa y no tienen carga eléctrica. Si hace brillar dos láseres entre sí, debido a que las corrientes de fotones no tienen masa ni carga, las corrientes de fotones simplemente se atraviesan sin reaccionar. Es por esta razón que la luz (y la EMR en general) es un medio excelente para transmitir datos a largas distancias y para percibir estímulos visuales con los ojos. Si utilizara casi cualquier otro tipo de partícula para transmitir datos, reaccionaría violentamente y desaparecería en la atmósfera casi instantáneamente.



Ahora, sin embargo, los investigadores de Harvard y MIT, dirigidos por Lukin, han logrado que los fotones se comporten casi como si fueran partículas masivas normales. Para hacer esto, los investigadores bombean átomos de rubidio a una cámara de vacío y luego enfrían el vacío hasta que esté a unos pocos grados del cero absoluto. Una luz láser extremadamente débil, una corriente de fotones individuales, se proyecta a través del vacío lleno de rubidio. A medida que los fotones individuales viajan a través del medio, pierde energía hacia los átomos de rubidio, disminuyendo su velocidad. Cuando los investigadores utilizaron el láser para disparar dos fotones, en lugar de uno, descubrieron que los fotones se convertían en una molécula de dos fotones cuando dejaban el medio.



Un diagrama muy informativo, que muestra la atracción (F) entre los dos fotones.

Un diagrama muy informativo, que muestra la atracción (F) entre los dos fotones en una molécula fotónica.

Se ha teorizado la existencia de estas moléculas fotónicas, a través de un efecto llamado bloqueo de Rydberg, pero esta es la primera vez que este nuevo estado de la materia se realiza físicamente. A diferencia de una molécula normal, donde los átomos constituyentes se mantienen unidos por enlaces químicos causados ​​por cargas opuestas de electrones o núcleos, estas moléculas fotónicas no se mantienen realmente juntas. Básicamente, a medida que cada fotón viaja a través del medio y empuja contra los átomos de rubidio, se empujan el uno hacia el otro, forzando a los dos fotones a coexistir. 'Es una interacción fotónica que está mediada por la interacción atómica', dijo Lukin. 'Eso hace que estos dos fotones se comporten como una molécula, y cuando salen del medio es mucho más probable que lo hagan juntos que como fotones individuales'.



Como ocurre con todos los efectos nuevos, y más aún con los nuevos estados de la materia, Lukin y sus colegas no están del todo seguros de qué aplicaciones prácticas podrían tener estas moléculas fotónicas. Como mencionamos anteriormente, la forma en que estas moléculas fotónicas se empujan entre sí no es completamente diferente a la forma en que dos sables de luz chocan en Star Wars. También está el hecho de que los fotones son nuestra mejor apuesta para las redes cuánticas, pero realizar la lógica con fotones, porque no les gusta interactuar entre sí, es difícil. Estas moléculas fotónicas podrían proporcionar una solución a este problema. Sin embargo, al ser un estado de la materia completamente nuevo, realmente no sabremos qué es posible hasta que realicemos muchas más investigaciones, que es exactamente lo que planea hacer el Centro de Átomos Ultrafríos.

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