Lumina transformată în supersolid. Descoperirea care promite mai mult decât pare

Într-un progres deosebit, cercetătorii au reușit pentru prima dată să facă lumina să se comporte precum un „supersolid”, deschizând calea către o mai bună înțelegere a acestui fascinant fenomen.

Un supersolid este o stare exotică a materiei, care combină structura ordonată a unui solid cu proprietatea unui superfluid de a curge fără frecare. Până acum, astfel de stări au fost observate doar în așa-numitele „condensate Bose–Einstein” – formațiuni obținute atunci când un gaz de atomi este răcit aproape de zero absolut. În această stare, atomii intră într-o unică stare cuantică, ceea ce le conferă proprietăți neobișnuite, scriu cei de la Newsweek.com.

Primele experimente cu supersolide fotonice

În cadrul unei cercetări conduse de fizicienii Antonio Gianfate de la CNR Nanotec și Davide Nigro de la Universitatea din Pavia, echipa a testat un mediu inovator pentru a atinge această stare neobișnuită. Folosind o platformă semiconductoră specială, realizată dintr-un material numit arseniură de aluminiu și galiu, au creat condițiile necesare pentru ca fotonii (particulele de lumină) să se organizeze într-un supersolid.

Experimentul a început prin emiterea unui fascicul laser pe această platformă, unde fotonii au fost constrânși să ocupe una dintre trei stări cuantice cu aceeași energie, dar cu numere de undă diferite. La început, fotonii s-au mișcat incoerent, însă, odată ce numărul lor a depășit un anumit prag, aceștia s-au aranjat într-un condensat unic. Cercetătorii au folosit o analogie interesantă pentru a explica acest fenomen: într-un „teatru cuantic”, toate particulele pot ocupa „locul cel mai bun” în același timp, formând astfel un condensat Bose–Einstein.

Dincolo de limitele fizicii clasice

Cu o creștere suplimentară a numărului de fotoni, câteva perechi de fotoni au fost forțate să părăsească locul central și să se așeze în stările adiacente pentru a scădea energia totală a sistemului. Aceste „condensate satelit” au menținut aceeași energie, dar au dobândit numere de undă opuse. În această etapă, sistemul a atins ceea ce cercetătorii numesc starea de supersoliditate.

Mai exact, densitatea fotonilor în sistem a început să varieze spațial, o trăsătură distinctivă a supersolidului. Cu alte cuvinte, lumina s-a transformat într-o formă de materie care îmbină ordinea rigidă cu fluiditatea totală.

Implicații viitoare

Deși aceste descoperiri sunt la început, ele promit să deschidă noi direcții în explorarea stărilor cuantice ale materiei. Posibilitatea de a produce supersolide în platforme fotonice, mai ușor de controlat decât condensatele atomice, ar putea accelera dezvoltarea unor tehnologii avansate, de la calculatoare cuantice la dispozitive optoelectronice cu performanțe îmbunătățite.

Astfel, transformarea luminii într-un supersolid reprezintă mai mult decât o simplă realizare academică: este un pas spre înțelegerea și manipularea uneia dintre cele mai fascinante fațete ale universului cuantic.