Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), en colaboración con la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), ha realizado un avance sin precedentes en el estudio de la materia al capturar imágenes directas de un supersólido, un estado exótico que combina propiedades de sólidos y líquidos. Este hallazgo, publicado en la revista Science, revela una estructura que parece latir en un movimiento casi vivo, desafiando nuestra comprensión tradicional de los estados de la materia. Los científicos lograron esto utilizando átomos ultrafríos de potasio, lo que les permitió observar claramente cómo el material presenta características tanto de un cristal ordenado como de un líquido perfecto.
Para comprender el significado de este descubrimiento, es esencial mirar hacia atrás en la evolución del conocimiento sobre los estados de la materia. A lo largo del siglo XX, los científicos comenzaron a explorar fenómenos que no se ajustaban a las categorías convencionales de sólidos, líquidos o gases. Desde el superfluido helio que fluye sin fricción hasta los superconductores que conducen electricidad sin resistencia, la materia ha demostrado ser más compleja de lo que se pensaba anteriormente. En 1969, surgió la idea teórica del supersólido, un material que aúna la fluidez de un superfluido y el orden estructural de un cristal, pero hasta hace poco, su existencia permanecía en el ámbito de la teoría.
El experimento realizado en el ICFO marca un hito al capturar la dinámica interna de los supersólidos. Liderados por la Prof. Leticia Tarruell, el equipo observó una nube de átomos de potasio enfriada a temperaturas cercanas al cero absoluto. Al manipular el espín de los átomos con láseres, lograron crear un patrón de interferencia que se asemejaba al de un cristal, donde las franjas vibraban en un movimiento oscilante, evidenciando tanto su naturaleza sólida como dinámica. Este comportamiento, similar al de un sistema superfluido, demuestra que los supersólidos no son estáticos, sino que tienen una vida propia, como si ‘respiraran’.
Hasta ahora, los científicos habían logrado inferir la existencia de supersólidos a partir de mediciones indirectas, pero este estudio ha permitido ver los efectos con claridad. La selección del potasio como material fue crucial para el éxito del experimento, ya que genera un contraste adecuado que revela las franjas de interferencia. Las observaciones permitieron evaluar cómo estos patrones aparecían y cambiaban cuando la nube atómica se expandía o contraía, confirmando que lo observando no solo se asemeja a un cristal, sino que también exhibe propiedades de fluidez.
El trabajo pionero del ICFO plantea preguntas intrigantes sobre la posibilidad de crear líquidos supersólidos, con estructuras internas cristalinas mantenidas por interacciones cuánticas. Este avance no solo enriquece nuestra comprensión de los estados de la materia, sino que también allana el camino para futuras investigaciones en la física cuántica. Al captar por primera vez el movimiento dinámico de un supersólido, los científicos han abierto un nuevo capítulo en la exploración de los fenómenos cuánticos, invitándonos a imaginar un futuro donde estas formas exóticas de materia podrían tener aplicaciones prácticas.