Investigadores de la Universidad Aalto, Finlandia, han creado un condensado de luz Bose-Einstein acoplado con electrones metálicos, los denominados polaritones de plasmón de superficie. Hace casi 100 años, Albert Einstein y Satyendra Nath Bose predijeron que la mecánica cuántica podría obligar a un gran número de partículas a comportarse en concierto como si fueran una sola partícula. Esta forma de materia se denominó condensación de Bose-Einstein, y no fue hasta 1995 que los investigadores crearon el primer condensado de este tipo de un gas de átomos alcalinos.

Aunque se han observado condensaciones de Bose-Einstein en varios sistemas, los investigadores están empujando los límites del fenómeno, hacia escalas de tiempo más rápidas, temperaturas más altas, y tamaños más pequeños. A medida que la creación de estos condensados ​​se vuelve más fácil, Se abren rutas más emocionantes para nuevas aplicaciones tecnológicas. Nuevas fuentes de luz, por ejemplo, podría ser de tamaño extremadamente pequeño y permitir un procesamiento rápido de la información.

Los investigadores de Aalto hicieron partículas condensadas a partir de mezclas de luz y electrones en movimiento dentro de nanobarras de oro dispuestas en una matriz periódica. A diferencia de la mayoría de los condensados ​​experimentales de Bose-Einstein anteriores, el nuevo condensado no necesita ser enfriado a temperaturas cercanas al cero absoluto, porque las partículas son en su mayoría ligeras, la condensación podría inducirse a temperatura ambiente.

"La matriz de nanopartículas de oro es fácil de crear con métodos modernos de nanofabricación. Cerca de las nanovarillas, la luz se puede enfocar en pequeños volúmenes, incluso por debajo de la longitud de onda de la luz en el vacío. Estas características ofrecen perspectivas interesantes para estudios fundamentales y aplicaciones del nuevo condensado, "dice el profesor de la Academia Päivi Törmä.

El principal obstáculo para obtener pruebas del nuevo tipo de condensado es que se forma extremadamente rápido ". Según nuestros cálculos teóricos, el condensado se forma en solo un picosegundo, "dice el estudiante de doctorado Antti Moilanen.

"¿Cómo podríamos verificar la existencia de algo que solo dura una billonésima de segundo?"

Convertir la distancia en tiempo

Una idea clave fue iniciar el proceso de condensación con una patada para que las partículas que forman el condensado comenzaran a moverse.

"A medida que se forma el condensado, Emitirá luz a lo largo de la matriz de nanobarras de oro. Al observar la luz, podemos controlar cómo avanza la condensación en el tiempo. Así es como podemos convertir la distancia en tiempo, "explica el científico del personal Tommi Hakala.

La luz que emite el condensado es similar a la luz láser. "Podemos alterar la distancia entre cada nanobarra para controlar si se produce la condensación de Bose-Einstein o la formación de luz láser ordinaria. Los dos son fenómenos estrechamente relacionados, y poder distinguir entre ellos es crucial para la investigación fundamental. También prometen diferentes tipos de aplicaciones tecnológicas, "explica el profesor Törmä.

Tanto el láser como la condensación de Bose-Einstein proporcionan rayos brillantes, pero las coherencias de la luz que ofrecen tienen propiedades diferentes. Estas, Sucesivamente, afectan las formas en que se puede ajustar la luz para cumplir con los requisitos de una aplicación específica. El nuevo condensado puede producir pulsos de luz que son extremadamente cortos y pueden ofrecer velocidades más rápidas para el procesamiento de información y aplicaciones de imágenes. El profesor de la Academia Törmä ya está explorando esas perspectivas.