Científicos logran mezclar luz con materia

Se ha conseguido mezclar fotones con electrones sobre la superficie de un cristal exótico, un tipo inusual de material llamado aislante topológico, y medir dicha mezcla.

Algunos teóricos ya habían predicho este tipo de combinación tiempo atrás, pero nunca había sido observada.

Los responsables de este impresionante experimento, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, sugieren que el logro demostrado podría conducir a la creación de materiales cuyas propiedades electrónicas podrían ser reguladas en tiempo real con sólo hacer incidir haces láser precisos sobre ellos.

El trabajo abre una nueva vía para la manipulación óptica de estados cuánticos de la materia, tal como argumenta Nuh Gedik, uno de los responsables del experimento.

Gedik, Yihua Wang (ahora en la Universidad de Stanford en California), Pablo Jarillo-Herrero, y Hadar Steinberg llevaron a cabo los experimentos usando una técnica que el laboratorio de Gedik viene desarrollando desde hace varios años.

Su método consiste en disparar pulsos de luz del infrarrojo medio que duran femtosegundos (milésimas de una billonésima de segundo) a una muestra de material y observar los resultados con un espectrómetro de electrones especial, desarrollado por el equipo y que funciona a modo de cámara de alta velocidad.
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El experimento produjo una mezcla mecánica cuántica de electrones y fotones, conocida como estado de Floquet-Bloch, en un sólido cristalino.

Tal como teorizó inicialmente el físico suizo Felix Bloch, los electrones se mueven en un cristal en un patrón regular repetitivo determinado por la estructura periódica de la retícula cristalina.

Los fotones, en su doble naturaleza, no solo son partículas sino también ondas electromagnéticas con una frecuencia específica, y su interacción con la materia conduce a estados de Floquet, llamados así por el matemático francés Gaston Floquet.

Entrelazar electrones con fotones de manera coherente genera el estado de Floquet-Bloch.

Fuente: Noticias de la Ciencia