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Los científicos diseñan un estudio que produce partículas con masa negativa

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Un equipo de investigadores ha realizado un estudio que cambia nuestra forma de pensar sobre cómo reaccionan los objetos cuando se les aplica fuerza. Los fundamentos de la física dictan que solo en presencia de masa negativa se puede lograr un resultado opuesto o impredecible.

Con una investigación financiada por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea y llevada a cabo en el Laboratorio Vamivakas, que forma parte del Instituto de Óptica de la Universidad, el equipo se propuso crear partículas que contengan una masa negativa. Se hizo mediante la introducción de luz confinada a las partículas en una microcavidad óptica, combinando dos espejos, después de que habían atravesado un semiconductor atómicamente delgado. El resultado: masa negativa.

El equipo eligió diselenuro de molibdeno para el semiconductor y, a través de un posicionamiento cuidadoso y preciso, pudieron producir partículas diminutas, excitones, que se combinaron con fotones generados a partir de la luz confinada. Esto resultó en la formación de polaritones.

Los hallazgos del estudio, titulado "Dispersión anómala de triopolaritones de microcavidades", aparecieron en la edición de octubre de 2017 de Física de la naturaleza. Nick Vamivakas, profesor asociado de óptica cuántica y física cuántica en el Instituto de Óptica de la Universidad, calificó el delicado experimento de "interesante y emocionante desde una perspectiva física", y agregó sobre el impacto más amplio de la investigación, "pero también resulta que el dispositivo que Hemos creado presenta una forma de generar luz láser con una cantidad de energía cada vez más pequeña ".

Vamivakas explica la verdadera singularidad de los resultados que el equipo pudo producir a partir de experimentos: “Al hacer que un excitón ceda parte de su identidad a un fotón para crear un polaritón, terminamos con un objeto que tiene una masa negativa asociada con eso. Eso es algo alucinante en lo que pensar, porque si intentas empujarlo o tirarlo, irá en la dirección opuesta a lo que tu intuición te diría ".

A continuación, se muestran algunos de los trabajos realizados en el laboratorio en los últimos años:

Aunque Vamivakas reconoce que los esfuerzos futuros de investigación y desarrollo están “todavía por el camino”, describió algunas áreas clave que el laboratorio continuará explorando:

• Un punto convincente para el equipo es examinar las posibles formas en que el dispositivo puede funcionar como sustrato para la producción láser. "Con los polaritones que hemos creado con este dispositivo, la receta para hacer funcionar un láser es completamente diferente", comparte Vamivakas. “El sistema comienza a emitir láser con una entrada de energía mucho menor” que los láseres tradicionales que se utilizan actualmente.

• Más allá de la producción, el equipo también está involucrado en observar las implicaciones físicas involucradas que vendrían con el uso del dispositivo para generar masa negativa. "Estamos ideando formas de aplicar empujones y tirones, tal vez aplicando un campo eléctrico a través del dispositivo, y luego estudiando cómo estos polaritones se mueven en el dispositivo bajo la aplicación de fuerza externa".

Aunque el equipo también se apresura a señalar que otros equipos han utilizado otros dispositivos de este tipo, el suyo es el primero en lograr este increíble resultado de masa negativa. Por todas las indicaciones, tienen golpeó el oro de la investigación y esperamos ver cómo el cuerpo de investigación que produce el Instituto continuará evolucionando.


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