Un equipo de investigadores del MIT, La Universidad de Harvard y la Universidad de Belgrado han encontrado una manera de hacer que los fotones se repelan entre sí dentro de una nube de gas atómico ultrafrío. En su artículo publicado en la revista Física de la naturaleza , el grupo describe los experimentos que llevaron a cabo que involucraron acoplar pares de fotones a estados atómicos y lo que aprendieron de ellos.

Los fotones no tienen masa ni carga, por eso tienen poco o ningún efecto entre sí cuando se cruzan; no se atraen ni se repelen entre sí. Pero obligarlos a atraerse o repelerse podría permitir a los investigadores crear materiales únicos. Los científicos han estado investigando formas de obligarlos a hacerlo utilizando una variedad de trucos. En 2013, por ejemplo, dos de los miembros del equipo actual trabajaron juntos en un proyecto en el que se hicieron fotones para atraerse entre sí dadas las circunstancias adecuadas, disparándolos a una nube de gas ultrafrío, que los puso en un estado de Rydberg, haciéndolos ligeramente pegajosos entre sí. Los intentos de utilizar una técnica similar fueron decepcionantes, sin embargo, porque requería cambiar el índice de refracción en direcciones opuestas.

En este nuevo esfuerzo, los investigadores han intentado un enfoque similar con un nuevo giro:acoplar pares de fotones al mismo tiempo a dos estados atómicos en el mismo átomo, dos veces. Esto permitió al equipo sintonizar la longitud de onda de la luz para obligar a los fotones a salir de la nube de gas al mismo tiempo, una forma de demostrar que los polaritones pueden atraerse o repelerse entre sí. Y eso les permitió demostrar repulsión de tres cuerpos entre las cuasipartículas.

Los investigadores señalan que haber demostrado tanto atracción como fuerza repelente con fotones aumenta la posibilidad de hacer ambas cosas a distancias diferentes:repulsión a corta distancia, atracción de larga distancia, por ejemplo, y la idea de crear estructuras de tipo molecular a partir de ellos. Visualizan estructuras con un orden cristalino que sería diferente a todo lo que se encuentra en la naturaleza, y materiales con parámetros cambiantes que no serían posibles usando materia natural.

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