Imaginémonos un "río de luz", o agua brotando de una lámpara que acaba de romperse de un golpe. ¿Fantasía? No tanto, porque la ciencia ya empezó a desentrañar la posibilidad de que la luz se comporte casi como un líquido.
La luz líquida es un fenómeno fascinante que combina las propiedades de la luz con las características de los fluidos (Imagen: Shutterstock).
En laboratorios de alrededor del mundo, los científicos han demostrado que, bajo ciertas condiciones, la luz puede fluir de forma parecida a un río, un fenómeno que está abriendo nuevas fronteras entre la física y la tecnología.
La luz líquida es un fenómeno fascinante que combina las propiedades de la luz con las características de los fluidos. Imaginemos un tipo especial de materia en el que las partículas se mueven juntas en perfecta sintonía, tal y como si fueran una sola. Esto se conoce como Condensado de Bose-Einstein (BEC). Normalmente, estos condensados se crean con átomos de gas a temperaturas extremadamente bajas. Sin embargo, los científicos han descubierto cómo hacerlos con partículas de luz.
La "magia" de la luz líquida se encuentra en unas partículas especiales llamadas polaritones, los cuales tienen la capacidad de poder comportarse como líquidos bajo ciertas condiciones. Así, para crear luz líquida, los científicos colocan materiales muy delgados entre espejos súper reflectantes y los bombardean con pulsos de láser extremadamente cortos. De esta forma, consiguen que los fotones se acoplen y se muevan en armonía con el resto, formando un condensado de polaritones, también llamado luz líquida.
Sin embargo, lo más sorprendente de la luz líquida es su capacidad para fluir sin resistencia. A diferencia de los líquidos normales, que crean ondas y remolinos debido a la fricción, la luz líquida se mueve sin perder energía y sin enfrentar obstáculos. Este comportamiento es similar al de los superfluidos, donde las partículas se mueven de manera ordenada y sincronizada.
El camino al descubrimiento
Sin duda, el descubrimiento de la luz líquida es el resultado de décadas de investigación en física cuántica y óptica. Todo comenzó con el estudio de los condensados de Bose-Einstein en los años 20, por Albert Einstein y Satyendra Nath Bose, un estado en el que las partículas se enfrían a temperaturas cercanas al cero absoluto.
No obstante, el mayor avance hacia la luz líquida ocurrió en 2017, cuando un equipo liderado por Daniele Sanvitto, del Instituto de Nanotecnología CNR NANOTEC en Italia, logró producir luz líquida a temperatura ambiente. Esto fue posible gracias al uso de una película ultrafina de moléculas orgánicas entre dos espejos altamente reflectantes, la cual se bombardeó con pulsos láser muy muy cortos.
Así, la creación de polaritones en estas condiciones permitió que los fotones se comportasen como un superfluido, fluyendo sin fricción ni viscosidad. Esto fue sin duda un avance revolucionario, pues demostró que la superfluidez, una propiedad que hasta entonces solo se había observado en fluidos extremadamente fríos como el helio líquido, también era posible en un sistema de luz y materia a temperaturas accesibles. Este descubrimiento abrió la puerta a una amplia gama de investigaciones sobre las propiedades de la luz líquida y sus posibles aplicaciones tecnológicas.
No obstante, en todo este camino ha sido fundamental la colaboración internacional. Diversos equipos de instituciones como la École Polytechnique de Montreal en Canadá o la Universidad Aalto en Finlandia, han contribuido significativamente al entendimiento de este fenómeno. Los experimentos y las teorías desarrolladas han proporcionado una comprensión mucho más profunda de cómo los fotones pueden formar un fluido cuántico y han sentado las bases para futuras aplicaciones en multitud de campos.
Más allá del laboratorio
Así, en computación y electrónica, la luz líquida podría permitir el desarrollo de computadoras ópticas, mucho más rápidas y eficientes que las actuales. Al utilizar las propiedades de superfluidez, estos dispositivos podrían transmitir información sin pérdidas de energía y sin el calentamiento excesivo que limita el rendimiento de los sistemas electrónicos convencionales. Esta tecnología no solo aumentaría la velocidad de procesamiento, sino que también reduciría significativamente el consumo de energía, abriendo el camino para el desarrollo de dispositivos más sostenibles y ecológicos.
Además, en el ámbito de las telecomunicaciones y la fotónica, la luz líquida podría transformar la manera en la que transmitimos y procesamos datos. Los sistemas de comunicación basados en luz líquida podrían ofrecer una capacidad de transmisión de información mucho mayor y mucho más rápida, sin los problemas de disipación de energía que enfrentan las tecnologías actuales.
También, la capacidad de los polaritones para moverse sin fricción podría mejorar la eficiencia y flexibilidad de los dispositivos ópticos, permitiendo el desarrollo de pantallas flexibles y holográficas así como sensores avanzados para aplicaciones médicas y de detección de sustancias químicas.
(Fuente: National Geographic)