La 'Luz Liquida' puede doblarse alrededor de objetos en un flujo sin fricción
Los polaritones encuentran un obstáculo. Crédito de la imagen: Polytechnique Montreal
Por Glenn McDonald, para Seeker Junio 10 de 2017
Desde hace varios siglos, los científicos han sabido que la luz se comporta como una onda, expandiéndose desde su fuente hasta ser absorbida o reflejada por objetos, que a su vez son iluminados.
En los últimos años, sin embargo, la investigación ha indicado que la luz también puede comportarse como un líquido - que fluye alrededor de los objetos y reconstituir en el otro lado. Anteriormente, este fenómeno sólo se ha observado bajo ciertas condiciones extremas, como las cámaras de laboratorio refrigeradas hasta el cero absoluto.
Una nueva investigación publicada esta semana en la revista Nature Physics revela que la luz puede comportarse en un estado "superlíquido" aún más extraño, en el cual las partículas de luz fluyen alrededor de objetos sin fricción ni viscosidad en absoluto. En este estado, la luz exhibe el dramático efecto del "flujo sin fricción", doblándose alrededor de obstáculos sin ondulaciones ni remolinos. Curiosamente, este efecto se puede observar a temperatura ambiente y presión ambiente.
Sin embargo, necesitará algún equipo. Los científicos del CNR Nanotec de Lecce, Italia, en colaboración con la École Polytechnique de Montreal en Canadá, el Imperial College de Londres, la Universidad del Salento en Italia y la Universidad de Aalto en Finlandia, produjeron el efecto intercalando una fina capa de moléculas orgánicas entre dos ultra- Reflexivo, produciendo lo que es en efecto un fluido híbrido de luz-materia.
"De esta manera, podemos combinar las propiedades de los fotones -como su masa efectiva de luz y velocidad rápida- con fuertes interacciones debidas a los electrones dentro de las moléculas", dijo Stéphane Kéna-Cohen de la École Polytechnique de Montreal en un comunicado. "Bajo condiciones normales, un líquido ondula y gira alrededor de cualquier cosa que interfiera con su flujo." En un superfluido, esta turbulencia se suprime alrededor de los obstáculos, haciendo que el flujo continúe en su camino sin alterarse ".
Este estado de superfluidez se denomina a veces el quinto estado de la materia, o un condensado de Bose-Einstein. Las partículas en este estado se comportan como una sola onda macroscópica, oscilando a la misma frecuencia, y paradójicamente combinando los atributos de líquidos, sólidos y gases.
"La observación extraordinaria en nuestro trabajo es que hemos demostrado que la superfluidez también puede ocurrir a temperatura ambiente, bajo condiciones ambientales, usando partículas de materia ligera llamadas polaritones", dijo Daniele Sanvitto, quien dirigió el grupo de investigación.
En cuanto a los efectos prácticos del descubrimiento, el beneficio más evidente se refiere a materiales superconductores que pueden mover la electricidad con una resistencia virtualmente cero, según el equipo de investigación. Típicamente, estos materiales necesitan ser enfriados radicalmente, usualmente con nitrógeno líquido. Si los ingenieros pueden encontrar una forma de aprovechar la superfluidez a temperatura ambiente, podrían conducir a dispositivos fotónicos nuevos y mejorados como láseres, LEDs, paneles solares y células fotovoltaicas.
"El hecho de que un efecto de este tipo se observa en condiciones ambientales puede desencadenar una enorme cantidad de trabajo futuro", dijeron en un comunicado investigadores de la École Polytechnique de Montreal. "No sólo para estudiar los fenómenos fundamentales relacionados con los condensados de Bose-Einstein, sino también para concebir y diseñar futuros dispositivos fotónicos basados en superfluidos, donde las pérdidas se suprimen completamente y se pueden explotar nuevos fenómenos inesperados".
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Los polaritones encuentran un obstáculo. Crédito de la imagen: Polytechnique Montreal
Por Glenn McDonald, para Seeker Junio 10 de 2017
Desde hace varios siglos, los científicos han sabido que la luz se comporta como una onda, expandiéndose desde su fuente hasta ser absorbida o reflejada por objetos, que a su vez son iluminados.
En los últimos años, sin embargo, la investigación ha indicado que la luz también puede comportarse como un líquido - que fluye alrededor de los objetos y reconstituir en el otro lado. Anteriormente, este fenómeno sólo se ha observado bajo ciertas condiciones extremas, como las cámaras de laboratorio refrigeradas hasta el cero absoluto.
Una nueva investigación publicada esta semana en la revista Nature Physics revela que la luz puede comportarse en un estado "superlíquido" aún más extraño, en el cual las partículas de luz fluyen alrededor de objetos sin fricción ni viscosidad en absoluto. En este estado, la luz exhibe el dramático efecto del "flujo sin fricción", doblándose alrededor de obstáculos sin ondulaciones ni remolinos. Curiosamente, este efecto se puede observar a temperatura ambiente y presión ambiente.
Sin embargo, necesitará algún equipo. Los científicos del CNR Nanotec de Lecce, Italia, en colaboración con la École Polytechnique de Montreal en Canadá, el Imperial College de Londres, la Universidad del Salento en Italia y la Universidad de Aalto en Finlandia, produjeron el efecto intercalando una fina capa de moléculas orgánicas entre dos ultra- Reflexivo, produciendo lo que es en efecto un fluido híbrido de luz-materia.
"De esta manera, podemos combinar las propiedades de los fotones -como su masa efectiva de luz y velocidad rápida- con fuertes interacciones debidas a los electrones dentro de las moléculas", dijo Stéphane Kéna-Cohen de la École Polytechnique de Montreal en un comunicado. "Bajo condiciones normales, un líquido ondula y gira alrededor de cualquier cosa que interfiera con su flujo." En un superfluido, esta turbulencia se suprime alrededor de los obstáculos, haciendo que el flujo continúe en su camino sin alterarse ".
Este estado de superfluidez se denomina a veces el quinto estado de la materia, o un condensado de Bose-Einstein. Las partículas en este estado se comportan como una sola onda macroscópica, oscilando a la misma frecuencia, y paradójicamente combinando los atributos de líquidos, sólidos y gases.
"La observación extraordinaria en nuestro trabajo es que hemos demostrado que la superfluidez también puede ocurrir a temperatura ambiente, bajo condiciones ambientales, usando partículas de materia ligera llamadas polaritones", dijo Daniele Sanvitto, quien dirigió el grupo de investigación.
En cuanto a los efectos prácticos del descubrimiento, el beneficio más evidente se refiere a materiales superconductores que pueden mover la electricidad con una resistencia virtualmente cero, según el equipo de investigación. Típicamente, estos materiales necesitan ser enfriados radicalmente, usualmente con nitrógeno líquido. Si los ingenieros pueden encontrar una forma de aprovechar la superfluidez a temperatura ambiente, podrían conducir a dispositivos fotónicos nuevos y mejorados como láseres, LEDs, paneles solares y células fotovoltaicas.
"El hecho de que un efecto de este tipo se observa en condiciones ambientales puede desencadenar una enorme cantidad de trabajo futuro", dijeron en un comunicado investigadores de la École Polytechnique de Montreal. "No sólo para estudiar los fenómenos fundamentales relacionados con los condensados de Bose-Einstein, sino también para concebir y diseñar futuros dispositivos fotónicos basados en superfluidos, donde las pérdidas se suprimen completamente y se pueden explotar nuevos fenómenos inesperados".
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