“Transformamos a luz em um sólido. É fantástico.” As palavras de Dimitris Trypogeorgos eles são a síntese de uma experiência extraordinária acabei de postar no Natureza. Um supersólido de luz. Um material quântico que desafia todas as categorias conhecidas, comportando-se simultaneamente como um cristal sólido e um fluido sem viscosidade. Até ontem, só podíamos imaginar esses estados exóticos da matéria usando átomos ultrafrios.
Hoje, graças a uma equipe de físicos de Conselho Nacional de Pesquisa Italiano, a própria luz foi transformada neste estado paradoxal, abrindo as portas para um novo capítulo na física fundamental e, talvez, para tecnologias que ainda nem conseguimos imaginar.
Quando o impossível se torna experimental
Não é a primeira vez que a luz nos surpreende. De 2009, Quando Daniele Sanvitto, também pesquisador do CNR, demonstrou que a luz poderia se comportar como um fluido, sabíamos que esse elemento aparentemente simples escondia propriedades extraordinárias. Mas dar o próximo passo — transformar a luz em um supersólido — parecia um feito quase impossível.
No entanto, por meio de uma complexa configuração experimental combinando lasers e semicondutores de arsenieto de gálio e alumínio, pesquisadores italianos conseguiram. Eles não apenas manipularam a luz, eles basicamente transformaram isso em algo que desafia qualquer categorização clássica. Imagino quantas outras surpresas esse feixe de fótons que consideramos natural todos os dias nos reserva.
Estamos realmente no começo de algo novo.
O que é um supersólido e por que deveríamos ficar animados?
O que exatamente é um supersólido? Imagine pegar um cubo de gelo que, embora mantenha perfeitamente seu formato cúbico, também consegue passar por uma peneira sem esforço, como se fosse água. Parece absurdo, mas é exatamente isso que acontece nesses estados exóticos da matéria: Estrutura cristalina rígida e fluxo sem atrito coexistem no mesmo material.
Até agora, os físicos só conseguiam criar supersólidos resfriando átomos a temperaturas muito próximas do zero absoluto (-273,15 graus Celsius), onde os efeitos quânticos dominam. A grande novidade é que agora podemos obtê-los manipulando a luz em temperaturas muito mais altas, graças à interação com materiais semicondutores especialmente estruturados. Isso significa ser capaz de estudar esses fenômenos quânticos em condições muito mais acessíveis.
O método italiano para domar a luz
O experimento não foi nada simples. Os pesquisadores tiveram que projetar “cristas” no semicondutor com precisão micrométrica, criando um padrão que confinasse as partículas híbridas geradas pela interação entre luz e matéria (as chamadas “polaritons“). Esse confinamento forçou os polaritons a se organizarem em uma estrutura cristalina, mantendo a fluidez típica dos sistemas quânticos.
Sanvitto destaca quantos desafios eles tiveram que superar para provar que realmente criaram um supersólido de luz. Não havia precedentes, nem protocolo experimental a seguir. Eles tiveram que medir várias propriedades simultaneamente para provar que seu material era verdadeiramente sólido e fluido, sem viscosidade.
Um futuro super sólido ainda a ser escrito
Segundo Alberto Bramati de Universidade Sorbonne, este experimento é apenas o primeiro passo. Ainda há inúmeras medições a serem feitas para entender completamente as propriedades desse supersólido de luz, mas as possibilidades são animadoras.
Trypogeorgos sugere que esses supersólidos fotônicos podem ser mais fáceis de manipular do que os atômicos, abrindo novos caminhos para estudar estados exóticos da matéria que antes eram inacessíveis. Talvez um dia essa pesquisa aparentemente abstrata leve a tecnologias revolucionárias, assim como aconteceu com outros fenômenos quânticos que hoje alimentam computadores, lasers e dispositivos médicos.
Estamos realmente apenas no começo de um novo capítulo na física. E, como muitas vezes acontece, tudo começa com um raio de luz.
