Luz Líquida y Luz Sólida.

Lic. Marotti, la respuesta a su pregunta sobre la Luz Líquida y la Luz Sólida...

El doctor Humberto Michinel del laboratorio de óptica de la Universidad de Vigo introdujo (descubrió) en 2002 (Phyiscal Review E) un fenómeno curioso en medios ópticos fuertemente no lineales que incluyen simultáneamente no linealidades cúbicas y quínticas pero de signo opuesto (el índice de refracción “efectivo” no lineal es de la forma n = n0 + n2 I - n4 I^2, donde I es la intensidad de la señal).
En sus simulaciones numéricas, la luz se condensaba como un líquido y se comportaba ante colisiones con los contornos del cristal como si tuviera tensión superficial, como si fueran “gotas” de luz.
A este fenómeno le denominó LUZ LÍQUIDA. Aquel año hubo mucho “movimiento” mediático al respecto.
Hasta el momento la luz líquida no ha sido demostrada en el laboratorio (es difícil encontrar un material con las propiedades ópticas no lineales adecuadas). En castellano es interesante el artículo de Humberto en la Revista Española de Física. Humberto cree que sus gotas líquidas podrán ser la base de futuros ordenadores completamente ópticos.

El concepto de “LUZ SOLIDA” fue introducido en un artículo científico de 2006 cuyo título (al contrario que el PRE de Humberto) no hacía referencia explícita al nuevo concepto (”Quantum phase transitions of light“, Greentree, Tahan, Cole, Hollenberg, Nature Physics, 2006). En la luz en el vacío los fotones interactúan muy poco entre sí, sin embargo, en ciertos medios “no lineales” los fotones interactúan con la red del medio y exhiben comportamientos fuertemente correlacionados.
La luz sólida requiere un material con una red bi-dimensional de “agujeros” (cavidades ópticas) en la que cada cavidad contiene luz atrapada (por ejemplo, un átomo con dos niveles atómicos que permite “bloquear” los fotones entre esos estados cuánticos).
Los fotones atrapados se comportan como partículas (polaritones) que interactúan fuertemente entre sí. Greentree et al. demostraron teóricamente (algo que Humberto no ha podido hacer con su luz líquida) que los fotones sufren una transición de fase cuántica entre un estado superfluido (los polaritones están desloalizados por toda la red) y un estado de islante (ferromagnético) de Mott (algo parecido ocurre en superconductores de alta temperatura), algo parecido al cambio entre “agua e hielo”. Una explicación sencilla, en inglés, la encontráis aquí.
Los autores, como Humberto, también aluden a futuras aplicaciones en ordenadores completamente ópticos (uno de los grandes temas estrella de los últimos años en óptica no lineal). Todavía no se ha logrado obtener luz sólida en experimentos, pero parece que las técnicas de cavidades ópticas posibilitarán en los próximos años acercar espacialmente múltiples cavidades y lograrán verificar (o refutar) los resultados teóricos obtenidos.

¿Qué más nos puede deparar la luz? Quién sabe.

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