La física cuántica acaba de desafiar una vez más nuestros conceptos fundamentales sobre la materia. Ahora, un equipo internacional de físicos ha logrado crear un extraordinario «supersólido» a partir de la luz, según revela un estudio publicado en la revista Nature. Se trata de un material paradójico que posee simultáneamente estructura cristalina sólida y capacidad para fluir como un líquido sin fricción, un fenómeno que ha intrigado a los científicos desde que se propuso teóricamente en la década de 1960.
«Realmente convertimos la luz en un sólido. Eso es bastante impresionante», afirma Dimitris Trypogeorgos del Consejo Nacional de Investigación (CNR) de Italia, quien lideró esta investigación pionera, según declaraciones recogidas en New Scientist.
Supersólidos: una paradoja de la física moderna
Los supersólidos representan una de las paradojas más fascinantes de la física cuántica: materiales que mantienen una estructura rígida mientras fluyen sin resistencia, exhibiendo viscosidad cero. Durante décadas, los científicos buscaron estos estados exóticos principalmente en átomos de helio-4 sometidos a condiciones extremas, pero los resultados fueron esquivos o engañosos.
La idea de crear supersólidos tuvo su primer éxito experimental en 2017, cuando investigadores de la ETH de Zúrich y del MIT lograron producirlos utilizando átomos de sodio y rubidio respectivamente, según recoge ZME Science. Sin embargo, estos experimentos requerían condiciones extremadamente difíciles de conseguir: temperaturas cercanas al cero absoluto donde los efectos cuánticos, normalmente insignificantes, se vuelven dominantes.
Supersolids are strange materials that behave like both a solid and a fluid due to quantum effects – and now researchers have created an intriguing new type of supersolid from laser light. https://t.co/7rlqx0AKpD
— New Scientist (@newscientist) March 5, 2025
Polaritones de luz: una nueva ruta hacia materiales supersólidos
Ahora, en lugar de utilizar átomos ultrafríos, el equipo adoptó una estrategia completamente diferente. Emplearon un semiconductor de arseniuro de galio y aluminio, grabado con un patrón de crestas estrechas, y lo iluminaron con un láser. La interacción entre la luz y el material produjo unas partículas híbridas llamadas polaritones, una cuasipartícula que es parte luz y parte materia, que quedaron confinadas por las crestas del semiconductor.
El resultado fue sorprendente: los polaritones formaron una estructura cristalina que, simultáneamente, podía fluir sin resistencia. Para confirmar que habían creado un verdadero supersólido, los investigadores midieron la densidad de los polaritones, observando una «modulación distintiva» en el espacio, como si estuvieran cristalizándose. Simultáneamente, detectaron signos de coherencia cuántica, indicativo de que el sistema mantenía su carácter superfluido.
«Un supersólido es especial porque rompe dos simetrías cuando se forma: la primera para convertirse en superfluido y la segunda para convertirse en sólido. Esto es lo que pudimos hacer manipulando fotones interactuantes», explica Trypogeorgos a IFL Science.
El futuro: estudio de estados cuánticos exóticos de la materia
Este nuevo tipo de supersólido basado en luz podría ser más fácil de manipular que sus predecesores atómicos, abriendo nuevas posibilidades para el estudio de estados cuánticos exóticos de la materia. Como señala Trypogeorgos, «Realmente estamos al comienzo de algo nuevo».
Alberto Bramati de la Universidad de la Sorbona en Francia, citado en New Scientist, señala que el nuevo experimento contribuye significativamente a la comprensión general de los físicos sobre cómo la materia cuántica puede cambiar su estado al pasar por una transición de fase.
La investigación también tiene potenciales aplicaciones en tecnologías cuánticas, como el transporte de energía ultraeficiente y nuevos sistemas informáticos. Sin embargo, por ahora, este fenómeno solo existe en condiciones controladas de laboratorio, y los investigadores esperan que esta nueva fase de la materia pueda tener aplicaciones prácticas en el futuro.
«A veces es mágico ver en física cómo el cambio de lenguaje y de perspectiva conduce a nuevos conocimientos», reflexiona Trypogeorgos, señalando que aún queda mucho trabajo por hacer para caracterizar completamente las propiedades de este nuevo estado de la materia.
Fuente: DW
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