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Los físicos han creado un nuevo tipo de luz enfriando fotones dentro de un estado de burbuja

Igual que los sólidos, líquidos y gases, esta condición descubierta recientemente representa un estado de la materia. Denominado condensado de Bose-Einstein, fue creado en 1995 con átomos superenfriados de un gas, pero los científicos pensaban que éso no se podía hacer con los fotones, que son la unidad básica de la luz.

Sin embargo, los físicos Jan Klars, Julian Schmitt, Frank Vewinger y Martin Weitz, de la Universidad de Bonn en Alemania, informan que lo lograron. Han bautizado a estas nuevas partículas “súper fotones”.

Las partículas en un condensado Bose-Einstein tradicional se enfrían cerca del cero absoluto, hasta que se unen pegándose con las demás y no se pueden distinguir, de modo que se comportan como partículas gigantes. Los expertos creían que los fotones (paquetes de luz) no podrían alcanzar este estado, porque parecía imposible enfriar la luz y concentrarla al mismo tiempo. Dado a que los fotones son partículas sin masa, pueden ser absorbidos por su entorno, simplemente, y desaparecer, algo que ocurre usualmente cuando se los enfría.

Los científicos debían encontrar una manera de enfriar los fotones sin disminuir su cantidad.

“Muchos pensaban que no sería posible, pero yo estaba bastante seguro de que iba a funcionar”, el comentó Weitz a LiveScience.

Para atrapar los fotones, los investigadores idearon un recipiente fornado de espejos colocados muy próximos entre sí, a 1 micra (una millonésima de un metro) de separación. Entre los espejos colocaron moléculas con tinte, básicamente, pequeñísimos trozos de pigmento de color. Cuando los fotones chocan con estas moléculas son absorbidos y luego re-emitidos.

Los espejos atraparon los fotones, manteniéndolos rebotando en un estado de confinación. En el proceso, los paquetes de luz intercambiaron energía térmica cada vez que chocaban con una de las moléculas de tinte, y se fueron enfriando hasta la temperatura ambiente.

Cusndo la temperatura ambiente está cerca del cero absoluto, resulta suficientemente fría para que los fotones se conglomeren en un condensado de Bose-Einstein.

“Que la temperatura sea suficientemente fría para iniciar la condensación depende de la densidad de las partículas”, comentó Klars. “Los gases atómicos ultra-fríos son muy tenues y, por tanto, condensan a temperaturas muy bajas. Nuestro fotón de gas tiene una densidad mil millones de veces mayor, con lo que ya podemos lograr la condensación a temperatura ambiente.”

Los investigadores detallan sus hallazgos en la edición de noviembre de la revista Nature.

El físico James Anglin, de la Universidad Técnica de Kaiserslautern, Alemania, que no está involucrado en el proyecto, ha llamado al experimento “un logro histórico”, en un ensayo que acompaña en el mismo número de Nature.

En efecto, lograr que los fotones se condensen en este estado causa que se comporten más bien como partículas de materia común. Esto también demostró la capacidad de los fotones, y de hecho de todas las partículas, para comportarse tanto como partícula puntual o como una onda, una de las revelaciones más sorprendentes de la física cuántica moderna.

“La física detrás de la condensación de Bose-Einstein es la transición de un comportamiento como partícula a altas temperaturas al comportamiento como onda a bajas temperaturas”, escribió Klars. “Esto es cierto tanto para los gases atómicos como para los fotónicos.”

Los mismos investigadores dijeron que el trabajo podría tener aplicaciones para crear nuevos tipos de láseres que generen una luz de onda muy corta en las bandas de UV o de rayos X.

Esto. por supuesto, nos llevará algunos años, dijo Wietz.

Fuente: Live Science. Aportado por Eduardo J. Carletti


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