Nuevo Estado De Luz Revelado Con El Método De Captura De Fotones

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Un físico teórico del instituto federal de tecnología de suiza (epfl) ha desarrollado un modelo matemático para atrapar la luz, incluso a temperatura ambiente.

Un físico teórico ha explicado una forma de capturar partículas de luz llamadas fotones, incluso a temperatura ambiente, una hazaña que solo se cree posible a temperaturas frías y escalofriantes.

Alex Kruchkov, un estudiante de doctorado en el Instituto Federal de Tecnología de Suiza (EPFL), ha construido el primer modelo matemático cuantitativo para atrapar y condensar la luz en condiciones realistas.

La luz consiste en pequeñas partículas cuánticas llamadas fotones. Una de las propiedades más espectaculares de las partículas cuánticas es que pueden condensar o perder su identidad individual y comportarse como clones entre sí, convirtiéndose en una ola gigantesca llamada Bose-Einsteincondensate (BEC). [Física loca: las pequeñas partículas más frescas de la naturaleza]

Por lo general, ocurre a temperaturas extremadamente bajas, menos que un micro-kelvin, o una millonésima de grado por encima del cero absoluto. Pero "una de las cosas más emocionantes sobre el BEC de la luz es que ocurre a temperatura ambiente", dijo Henrik Ronnow de EPFL, quien no participó en el estudio.

Si los científicos pudieran crear esta ola usando fotones, podría tener aplicaciones significativas en tecnología de paneles solares y láser.

Aunque Albert Einstein predijo el BEC para partículas masivas en 1924, durante mucho tiempo los científicos consideraron imposible crear un BEC hecho de luz, porque los fotones no tienen masa, lo que es un requisito clave para un condensado de Bose-Einstein.

'Luz al final del túnel'

En 2010, cuatro físicos de la Universidad de Bonn en Alemania dieron vuelta a esta suposición. Los científicos —Jan Klaers, Julian Schmitt, Frank Vewinger y Martin Weitz— condensaron con éxito los fotones en una microcavidad hecha de dos superficies de espejo colocadas una cerca de la otra. Un fotón atrapado en tal cavidad se comporta como si tuviera masa; en otras palabras, la cavidad crea un "potencial de captura", evitando que los fotones se escapen.

Sin embargo, para verificar un hallazgo científico, debe ser posible que otros reproduzcan el experimento. Sin embargo, cuatro años después del éxito de 2010, nadie ha podido hacerlo por los resultados de la microcavidad, dijo Kruchkov.

"La comprensión de la condensación de los fotones era como la luz al final del túnel. Los experimentadores esperaban algún modelo simple pero efectivo, que contenía 'una receta' para 'cocinar' condensados ​​de luz", dijo.

Entonces Kruchkov creó una receta. Usando las matemáticas y construyendo sobre modelos anteriores, el físico desarrolló un modelo teórico para condensar la luz en el espacio tridimensional y en condiciones realistas.

"Además, demostré que la energía de la luz se puede acumular en el estado condensado de los fotones", dijo.

El investigador dice que su modelo de condensación de fotones explica muy bien las mediciones experimentales, lo que demuestra que los fotones pueden capturarse en un estado de condensado de Bose-Einstein, a temperatura y presión ambiente.

"Ahora, en realidad es posible predecir el comportamiento del sistema para otras condiciones experimentales. También explica la reacción de temperatura de la configuración experimental", dijo. "Muestro todas las etapas del proceso que uno necesita saber para reproducir estos experimentos.

"Entonces, en principio, si sabes cómo lidiar con un láser sin hacerte daño, puedes realizar los experimentos incluso en tu patio trasero", agregó.

El físico SergiyKatrych, también en la EPFL pero no involucrado en el estudio, dijo que la investigación fue importante principalmente porque un condensado de fotones de Bose-Einstein representaría un estado de luz totalmente nuevo. "En cierto sentido, el BEC de la luz es un puente entre la luz y la materia, el puente desconocido antes".

Un artículo que detalla la investigación de Kruchkov aparece en la revista Physical Review A.

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