Cuando los átomos interactúan con la luz láser, se "visten" con fotones, creando cuasipartículas conocidas como átomos vestidos o "estados vestidos". Estos átomos vestidos poseen propiedades alteradas, incluidos niveles de energía e interacciones modificados.
El equipo de investigación, dirigido por físicos de la Universidad de Basilea, el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y el Instituto Suizo de Nanociencia, realizó mediciones precisas en átomos de cesio atrapados iluminados con luz láser. Al controlar cuidadosamente la frecuencia, intensidad y polarización del láser, observaron la aparición de nuevas interacciones átomo-átomo mediadas por los fotones del láser.
Sorprendentemente, estas interacciones dependían de las propiedades específicas de la luz láser. Por ejemplo, los investigadores descubrieron que los átomos vestidos podrían exhibir fuerzas repulsivas o atractivas, dependiendo de la polarización y la desafinación del láser (diferencia de frecuencia entre el láser y la transición atómica).
"Nuestros resultados muestran que la luz puede manipular no sólo la estructura interna de los átomos sino también sus interacciones entre sí", afirmó el Dr. Lukas Bruder, investigador de la Universidad de Basilea y del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica. "Esto abre nuevas vías para diseñar sistemas cuánticos con interacciones personalizadas, que podrían ser relevantes para simulaciones cuánticas y procesamiento de información cuántica".
Además, el equipo exploró las posibles aplicaciones de los átomos vestidos en la búsqueda de axiones, partículas hipotéticas candidatas a formar materia oscura. Se predice que los axiones interactuarán con los fotones, y las propiedades únicas de los átomos revestidos podrían mejorar la sensibilidad de los experimentos de detección de axiones.
"Las interacciones átomo-átomo modificadas en átomos revestidos podrían proporcionar una plataforma novedosa para la búsqueda de axiones", dijo el profesor Dr. Philipp Treutlein de la Universidad de Basilea. "Nuestros hallazgos podrían inspirar futuros experimentos diseñados para detectar directamente axiones y arrojar luz sobre la naturaleza de la materia oscura".
El estudio destaca la rica física y las posibles aplicaciones de los átomos revestidos en diversas áreas, incluida la simulación cuántica, el procesamiento de información cuántica y la exploración de partículas fundamentales. Una mayor investigación en este campo podría descubrir fenómenos e ideas aún más notables sobre el mundo cuántico.
