En su estudio publicado en una edición reciente de Physical Review Letters, Patricio Leboeuf y Simon Moulieras de la Universidad Paris-Sud y el CNRS explican que la superfluidez es la capacidad de un líquido de moverse con cero disipación o viscosidad. Un líquido se comporta como un superfluido sólo bajo una cierta velocidad crítica, por encima de esta velocidad, la superfluidez desaparece. Comúnmente demostrado con helio líquido, se produce cuando la superfluidez del helio se enfría y algunos átomos de helio han alcanzado su más nivel posible de energía más bajo. En este punto, los átomos “funciones como ondas cuánticas y comienzan a solaparse de manera que forman un condensado Bose-Einstein, en la que todos los átomos se comportan como un átomo grande, y su naturaleza cuántica se manifiesta a escala macroscópica.
Anteriormente, las investigaciones del movimiento superfluido de la luz no habían puesto de manifiesto una clara evidencia de la existencia de una velocidad crítica superfluida. Aunque algunos experimentos recientes han observado superfluidez relacionada con la luz, estos experimentos no se realizaron con fotones, sino una partícula compuesta, llamada polaritones, que es una mezcla de un fotón y un excitón.
En este estudio, Leboeuf y Moulieras han demostrado que una velocidad crítica superfluida existe en un medio no lineal. Explican cómo la luz superfluida puede ser observada en forma de una serie de guías de onda. Desde el punto de vista dinámico, la propagación de luz a través de un medio no lineal es formalmente equivalente a un gas de Bose de partículas masivas de interacción. La luz puede viajar directamente a lo largo de las guías de onda en la dirección longitudinal, o puede atravesar guías adyacentes en dirección transversal. El beneficio de esta configuración es que permite a los científicos diseñar las diferentes características de la matriz y de control de flujo de la luz.
Los físicos se interesaron específicamente en lo que le sucede a un pulso de luz a medida que viaja a través de la matriz a diferentes velocidades en presencia de un defecto. Si la luz es dispersada por el defecto, significa que los procesos disipativos se han producido. Si el pulso de luz se mueve a través del defecto sin cambiar su forma (es decir, sin perder la colectividad), no hay disipación y la luz tiene un movimiento superfluido. A través de sus cálculos, los físicos demostraron que, para determinadas velocidades bajas, el movimiento transversal de la luz es superfluido con cero disipación. Cuando la velocidad aumenta, se producen procesos disipativos que destruyen la colectividad de la luz de las oscilaciones, y la superfluidez se rompe.
En el futuro, los físicos planean investigar más a fondo los detalles adicionales de la luz superfluida, como por ejemplo cómo se relaciona con una teoría cuántica subyacente de la luz y la forma en que está conectada a la condensación Bose-Einstein. Predicen que el movimiento superfluido es una propiedad general de la luz que existe en una variedad de escenarios, y no se limita a la matriz de la guía de onda que aquí se propone. La luz superfluida también podría tener aplicaciones en la optimización de transporte ligero.
“Una consecuencia directa en materia de transporte sería la no presencia de ruido”, dijo Leboeuf. “Este ruido se espera que esté presente de forma genérica, ya que cualquier material tiene imperfecciones e impurezas. Las impurezas son responsables de la dispersión de la luz. En régimen superfluido, esperamos que un pulso de luz pueda poder propagarse a través de un medio de ruidos sin ser afectado o dispersase (transmisión perfecta). “
Leboeuf y Moulieras planean llevar a cabo su experimento propuesto y están discutiendo la posibilidad con grupos experimentales en el Laboratorio de Photonique y de Nanoestructuras (LPN) en Marcoussis, Francia. Sin embargo, los científicos dijeron que no es posible que la luz superfluida tenga un efecto extraño similar a un superfluido que fluye.
“El más básico y extraño efecto cuántico que la luz muestra relacionado con la superfluidez es, como se muestra en nuestro artículo, el movimiento sin disipación”, dijo Moulieras. ”Otra, aunque más indirecto o espectaculativo, es el efecto relacionado con vórtices cuantizados, que se observa en los patrones de láser que se propagan a través de medios no lineales. En cuanto a otras posibilidades, tales como el movimiento tal y como un líquido o haría, por ejemplo desplazándose por las paredes de un contenedor, que se relaciona con los átomos y las fuerzas entre los átomos y un sustrato, y el equilibrio entre la gravedad capilar y las fuerzas viscosas; no vemos una aplicación directa de estos conceptos a los fotones, y por lo tanto no es algo que esperemos suceda con la luz. “
Más información: Patricio Leboeuf y Moulieras Simon. ”Superfluid Motion of Light.” Physical Review Letters 105, 163904 (2010). 10.1103/PhysRevLett.105.163904
Puzzle Bobble
Karate Blazers
Puzzle De Bloques
Magical Cat Adventure