Seguramente alguna vez has entrado a un cuarto oscuro con otras personas y al utilizar linternas has podido ver que los haces de luz se cruzan…bueno, mejor dicho se ignoran por completo: los fotones individuales que componen la luz no interactúan entre ellos.
La pregunta lógica entonces es, ¿qué pasaría si las partículas de luz pudieran interactuar, atraerse y repelerse entre sí, como los átomos en la materia común? Una posibilidad tentadora, aunque de ciencia ficción, son los sables láser. Aunque una posibilidad más real es que ambos haces se fusionen en uno solo, más luminoso.
A simple vista, para conseguir esto, habría que alterar algunas leyes de la física, pero es algo que científicos del MIT, la Universidad de Harvard, han conseguido y que abre las puertas hacia el uso de fotones en informática cuántica… y sí, también a los sables láser.
En un artículo publicado en Science, los científicos, dirigidos por Vladan Vuletic y Mikhail Lukin, informan que han observado grupos de tres fotones que interactúan y se unen para formar un tipo completamente nuevo de materia fotónica.
En experimentos controlados, los investigadores descubrieron que cuando brillaban un rayo láser muy débil a través de una nube densa de átomos de rubidio ultrafríos, en lugar de salir de la nube como fotones individuales, espaciados aleatoriamente, los fotones se unían en pares o tríos, lo que sugiere algún tipo de interacción (en este caso atracción), que tiene lugar entre ellos.
Mientras que los fotones normalmente no tienen masa y viajan a 300.000 kilómetros por segundo (la velocidad de la luz), los investigadores observaron que estos fotones adquirieron una fracción de la masa de un electrón. Estas partículas de luz también eran relativamente lentas, viajando aproximadamente 100.000 veces más lento que los fotones normales, es decir, aquellos que no interactúan.
De acuerdo con los autores, los resultados demuestran que los fotones pueden atraerse o “enredarse” entre sí. Si se les puede hacer interactuar de otros modos, se podrían aprovechar para realizar cómputos cuánticos extremadamente rápidos e increíblemente complejos. Pero los autores fueron más allá y se plantearon la posibilidad de que la interacción se produzca entre más de dos fotones.
«La interacción de los fotones individuales ha sido un sueño muy largo durante décadas – explica Vuletic en un comunicado –. Y vamos a por más. Por ejemplo, es posible combinar moléculas de oxígeno para formar O2 y O3 (ozono), pero no O4, y para algunas moléculas no puedes formar ni siquiera una molécula de tres partículas. Entonces nos preguntamos su era posible agregar más fotones a una molécula para hacer cosas cada vez más grandes?”.
Para averiguarlo, el equipo utilizó el mismo enfoque experimental que utilizaron para observar las interacciones de dos fotones. El proceso comienza con el enfriamiento de una nube de átomos de rubidio a temperaturas ultrafrías, solo una millonésima parte de un grado por encima del cero absoluto. Al enfriar los átomos, se los ralentiza hasta casi detenerlos. A través de esta nube de átomos inmovilizados, los investigadores luego hacen brillar un rayo láser muy débil, tan débil que solo un puñado de fotones viajan a través de la nube. Luego, los investigadores miden los fotones a medida que salen del otro lado de la nube atómica. En el nuevo experimento, descubrieron que los fotones fluían como pares y tríos, en lugar de salir de la nube a intervalos aleatorios, como fotones aislados que no tienen nada que ver entre sí.
“Esto significa que estos fotones no solo interactúan de forma independiente entre sí, sino que también interactúan de manera conjunta”, concluye Vuletic.
Juan Scaliter
