La idea de que las ondas de luz tengan masa asociada es un hecho que desconcierta a muchas personas. En el mundo de la física, sin embargo, además de la verdad científica bien conocida, es parte de un campo llamado electrodinámica cuántica, que estudia cómo un objeto intangible, como la luz, interactúa directamente con la materia.
Partiendo de este concepto paradójico de que las ondas tienen masa, un grupo de investigadores publicó recientemente un estudio en la revista Examen físico de la investigación, donde informan del descubrimiento de una «receta» para crear una nueva cuasi-partícula, «conectando» dos partículas fundamentales de luz, fotones, de diferentes colores.
Si se mezclara la luz, el resultado sería un color mezclado, pero en el experimento los dos fotones permanecen acoplados, comportándose como si fueran una sola partícula, una cuasi-partícula. El concepto fue creado por el premio Nobel Lev Davidovich Landau para describir un componente de la materia que se comporta como si fuera único dentro de estados colectivos con muchas partículas.
En este experimento, los investigadores asignaron el concepto de cuasipartícula después de que el par fotón-fotón tuviera su propio impulso y energía, lo que incluso permitió calcular su masa: como predijo el equipo, fotones-fotones son mil veces más ligero que los electrones.
polaritones fotón-fotón
Microrresonador (Fuente: Erik H. Horak / Reproduction)La fuente: Erik H. Horak
Tan pronto como se comprobó su existencia física, las nuevas cuasipartículas resultantes se denominaron polaritones fotón-fotón, es decir, cuasipartículas nacidas de la unión de electrones con fotones, un área de estudio que surgió en la década de 1980 denominada plasmónica, que estudia la comportamiento de las ondas celulares densas en electrones.
La manipulación de dos «piezas» de luz en el laboratorio solo ha sido posible gracias al desarrollo de microrresonadores, dispositivos que almacenan la luz obligándola a girar alrededor de un pequeño anillo o placa.
Se espera que el descubrimiento de esta cuasi-partícula tenga aplicaciones prácticas en el desarrollo de sistemas de comunicación óptica y cuántica, y en mediciones precisas de frecuencia, tiempo y distancia.