Física cuántica: los investigadores aumentan el sonido

Hay algo innegablemente poético en una película muda. Sin embargo, agregar sonido a las imágenes abre numerosas posibilidades. El cine vivió esta revolución en la década de 1920. Cien años después, una rama de la física puede estar al borde de un trastorno similar, gracias a un sistema ideado por investigadores de la Universidad de Stanford (Estados Unidos). Un sistema diseñado para aportar una dimensión sónica a los experimentos de física cuántica que hasta ahora han permanecido en silencio.

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El principio teórico de tal sistema ya se había establecido hace diez años, pero aún se necesitaron diez años de trabajo y análisis por parte de físicos, y la ayuda de investigadores de otras universidades, para poder producir, en la práctica, una red óptica que incorpora sonido. Una red óptica es una malla entrecruzada de rayos láser que le permite organizar los átomos de manera ordenada, como un cristal. Es una herramienta que los físicos suelen utilizar para estudiar las características de la materia. En absoluto silencio.

Para darle un poco más de sabor a esta “sopa” cuántica, es decir, para darle un grado crucial de libertad que existe en el mundo real, los investigadores diseñaron una cavidad sorprendente. Lo llenaron con un gas cuántico ultrafrío. Del rubidio (Rb). En estas condiciones, se comporta como un superfluido. Fluye sin resistencia. Pero expuesto a la luz, se convierte en un supersólido. Comprenda que, si bien conserva su capacidad de flujo, se organiza como un cristal.

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Una dimensión más para sondear el asunto

En esta cavidad, los físicos también colocaron dos espejos cóncavos fuertemente reflectantes a una distancia convenientemente igual a su radio de curvatura. El objetivo: garantizar que los fotones, estas partículas de luz, introducidos en el sistema pasen más de 10.000 veces a través de los átomos de rubidio y se reflejen en los espejos. Una forma de permitir que estos átomos “se vean” y “se vuelvan a ver” es obligarlos a organizarse en una red. Todo esto dejando al supersólido formado por los átomos de rubidio libre para deformarse bajo el efecto de una perturbación. Para vibrar y comportarse en tantos fonones, estas partículas son para sonar lo que los fotones son para la luz. “Si fuera posible estirar los oídos hacia esta red óptica, escucharíamos una vibración alrededor de 1 kHz”, precisan los investigadores del promedio phys.org. Una frecuencia, por tanto, perfectamente audible.

Esta perturbación, los físicos comenzaron a usar lo que ellos llaman un modulador de luz espacial. El dispositivo es capaz de modificar los componentes de un haz de luz. Programar diferentes modelos de luz para inyectar en la cavidad. A la salida, los investigadores pudieron capturar un holograma de esta luz que registra tanto la amplitud como la fase de la onda que la generó. Una forma de crear fonones. Y, en comparación con las expectativas teóricas, confirmar su existencia, así como la de un estado supersólido vibrante.

El dispositivo desarrollado por investigadores de la Universidad de Stanford podría ayudar a aprender más sobre superconductores exóticos o permitir que se trabaje en la creación de redes neuronales cuánticas.