Cercetătorii au reușit pentru prima dată să transforme lumina într-o stare a materiei numită supersolid, o descoperire științifică remarcabilă. Această realizare deschide calea către noi descoperiri despre stări cuantice neobișnuite ale materiei și ar putea avea aplicații noi în domeniul tehnologiei cuantice. Ea a fost prezentată într-un articol publicat în Nature
Lumina i-a fascinat de multă vreme pe oamenii de știință prin natura sa atât ca undă, cât și ca corpuscular, o dualitate aflată în inima misterelor fizicii cuantice. Lumina, formată din fotoni, se comportă uneori ca o undă care se propagă în spațiu, alteori ca un flux de particule individuale. Această proprietate unică a dat naștere la nenumărate descoperiri, dar și la enigme persistente. În ciuda progreselor înregistrate în studiul caracteristicilor sale, ideea transformării luminii într-o stare solidă părea până acum a fi science fiction. Cum ar putea un astfel de fenomen evaziv, care se deplasează cu o viteză de 300.000 km/s, să adopte atributele unui material tangibil, structurat? Aceasta este acum o realitate datorită muncii unei echipe de cercetători de la Consiliul Național de Cercetare din Italia (CNR). Această performanță remarcabilă se bazează pe cercetări de pionierat efectuate cu mai bine de zece ani în urmă, care deja demonstraseră că lumina se poate comporta ca un fluid capabil să ocolească obstacolele și să se propage cu o formă de coerență colectivă. Astăzi, cercetătorii au mers și mai departe, creând o stare cuantică unică: supersolidul. Această nouă stare a materiei combină proprietăți paradoxale care amestecă rigiditatea structurală a unui cristal cu fluiditatea fără vâscozitate specifică superfluidelor.
Pentru a obține acest rezultat, cercetătorii au folosit un semiconductor special compus din arseniură de aluminiu și galiu. Au îndreptat cu laser acest material, care a fost special conceput cu creste înguste. Această interacțiune a permis formarea unor cvasiparticule numite polaritoni, rezultate din fuziunea dintre fotoni (particule de lumină) și excitațiile electronice ale semiconductorului. Configurația specifică a crestelor din material a jucat un rol crucial. Prin limitarea modului în care se pot mișca polaritonii și a nivelurilor lor de energie, această structură a permis efectiv cvasiparticulelor să fuzioneze și să formeze o stare supersolidă. Această combinație unică de lumină și materie a dat naștere unei noi stări cuantice.
Demonstrarea existenței acestui supersolid din lumină nu a fost o sarcină simplă. Cercetătorii au trebuit să măsoare cu precizie proprietățile acestei noi stări pentru a confirma că ea prezintă atât rigiditatea unui solid, cât și fluiditatea fără vâscozitate a unui superfluid.
Această descoperire deschide un câmp fascinant de investigare în fizica cuantică în care lumina, considerată în mod tradițional o particulă fără masă, poate fi manipulată pentru a se transforma într-o stare solidă. Acest fenomen ne-ar putea ajuta să înțelegem mai bine tranzițiile de fază cuantică, în care materia trece de la o stare la alta sub efectul variațiilor condițiilor, cum ar fi temperatura sau presiunea. În domeniul cuantic, aceasta include schimbări subtile între stări, cum ar fi superfluiditatea, supraconductivitate sau chiar configurații mai complexe.
Mai mult, crearea supersolidelor pe bază de lumină reprezintă un progres major, deoarece aceste materiale combină proprietățile unui solid, cu structura sa rigidă, și pe cele ale unui superfluid, unde materia se poate mișca fără frecare. Supersolidele pe bază de fotoni ar fi mult mai ușor de manipulat decât cele obținute din atomi ultrareci, care necesită condiții extreme de control. Acest lucru ar putea astfel accelera progresul în tehnologiile cuantice precum computerele cuantice, senzorii sau comunicațiile cuantice, unde manipularea luminii la scară microscopică este esențială.
