Un grupo de científicos de Harvard y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) lograron hacer que los fotones se juntaran para formar moléculas, un estado de la materia que hasta ahora era solo teórico. La materia resultante se parece a los sables láser que hemos visto en Star Wars.
El trabajo fue publicado en la revista Nature, y desafía décadas de conocimiento sobre la naturaleza de la luz. Los fotones han sido descritos tradicionalmente como partículas sin masa, que no interactúan entre sí. Si enfrentas un láser a otro, simplemente se atraviesan.
Las “moléculas fotónicas”, sin embargo, no se comportan como los lásers tradicionales. “No es una mala analogía comparar esto a los sables de luz. Cuando estos fotones interactúan entre sí, están empujando contra y desviándose unos a otros. La física de lo que sucede en estas moléculas es similar a lo que vemos en las películas”, afirmó el profesor de física de Harvard, Mikhail Lukin.
Lo que hemos hecho es crear un tipo especial de medio en el cual los fotones interactúan entre sí tan fuertemente que comienzan a actuar como si tuvieran masa, y se juntan para formar moléculas. Este tipo de estado unido de fotones ha sido discutido fuertemente en la teoría por bastante tiempo, pero hasta ahora no había sido observado”, comentó.
Para hacer que los fotones normalmente sin masa se junten, los investigadores no usaron la Fuerza sino átomos de rubidio y una cámara al vacío. Luego usaron lásers para enfriar la nube de átomos hasta un nivel apenas superior al cero absoluto. Usando lásers muy débiles, dispararon fotones individuales a la nube de átomos. Al ingresar a esta nube fría, la energía del fotón excita a los átomos en su camino, provocando una desaceleración del fotón. Al ir avanzando, esa energía pasa de átomo en átomo y luego abandona la nube junto al fotón.
“Cuando el fotón abandona el medio, su identidad se preserva. Es el mismo efecto que vemos en la refracción de la luz en un vaso de agua. La luz entra en el agua, entrega parte de su energía al medio, y dentro existe como luz y materia combinadas, pero cuando sale, sigue siendo luz. El proceso que ocurre es el mismo, solo que un poco más extremo. La luz es desacelerada considerablemente y mucha más energía es entregada que lo que ocurre en la refracción”, explicó Lukin.
Al disparar dos fotones dentro de la nube, los investigadores descubrieron que ambos salieron juntos, como una sola molécula. “Es una interacción fotónica mediada por la interacción atómica. Eso hace que estos dos fotones se comporten como una molécula, y cuando abandonan el medio es más probable que lo hagan juntos que como fotones individuales”, señala Lukin.
El descubrimiento podría ser usado en la computación cuántica al permitir que los fotones interactúen entre sí, o bien darle otros usos que se inventen más adelante.
Link: PhysOrg