El Libro Guinness de los Récords enumera a Ivan Smalyukh como el inventor del material más transparente conocido. Su laboratorio de la Universidad de Colorado Boulder ha desarrollado geles que podrían usarse para aislar ventanas ajustándolos cuidadosamente hasta que desvíen la luz casi tan poco como lo hace el aire, haciéndolos más claros que el propio vidrio.
Su trabajo y otros avances recientes podrían sugerir que los investigadores están en el camino hacia el desarrollo de una sustancia completamente transparente. Sin embargo, recientemente se demostró que ese sueño era falso cuando un grupo de físicos teóricos descubrió que ningún material que desvíe la luz puede ser completamente transparente, debido a un proceso cuántico que convierte ondas de luz en ondas de sonido. Los investigadores sostienen que ni siquiera la ingeniería más inteligente podrá crear un material que no pierda parte de la luz que lo atraviesa. Pero la pérdida puede ser muy, muy pequeña.
Los geles de Smalyukh ya se acercan bastante. Pero están diseñados para aplicarse en una capa fina: una capa de un pie de espesor transmitiría muy poca luz.
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Para hacerlo aún mejor, podría recurrir a una sustancia más extraña. Enfríe el helio a sólo unos pocos grados por encima del cero absoluto y se convierte en una especie de líquido conocido como superfluido. En un superfluido, la mecánica cuántica coordina la forma en que se mueven los diferentes átomos, permitiendo que el líquido fluya sin fricción alguna. El helio líquido, en particular, es sorprendentemente claro y, aunque absorbe rayos X, los científicos no han podido medir ningún efecto sobre la luz visible.
Los físicos teóricos Alberto Nicolis, Federico Piazza y Angelo Esposito han pasado sus carreras pensando en materiales cuánticos extraños como el helio superfluido. Nicolis y Piazza tenían curiosidad por saber qué pasaría con un material lo más transparente posible. Tendría que ser frío, para que la luz no se perdiera en el movimiento de las moléculas que ya se mueven, e inerte, sin reacciones químicas ni corrientes eléctricas que pudieran absorber la luz como fuente de energía. Esperaban que dicho material aún absorbiera algunas partículas de luz, llamadas fotones, a través de sutiles procesos cuánticos, y se propusieron estimar cuánta luz se perdería.
Nicolis y Piazza le dijeron esto a Esposito, quien se dio cuenta de que había hecho una estimación similar, no para la luz sino para la materia oscura. Había estado tratando de descubrir cómo detectar una partícula hipotética llamada fotón oscuro y se dio cuenta de que podría encontrarse si empujaba un núcleo atómico en helio superfluido.
“Al interactuar con uno de los núcleos, le da una patada”, dice Esposito.
Esa patada desencadenaría una pequeña vibración, una especie de onda sonora de mecánica cuántica. Si esto sucede una y otra vez, los fotones oscuros perderían energía. Esposito se dio cuenta de que lo mismo debería suceder con los fotones normales. Con el tiempo, los fotones perderían tanta energía que serían indetectables.
Ese “eventualmente” puede llevar mucho tiempo. El superfluido perfecto que imaginaron los físicos es tan claro que la luz podría viajar a través del diámetro de la Tierra antes de que se vuelva notablemente más débil. Pero eventualmente la luz aún se apagaría. Y aunque el modelo de los investigadores sólo describe superfluidos, esperan que otros materiales sigan reglas similares.
“Creo que es universal para todos los materiales”, dice Esposito. El grupo publicó sus hallazgos como preimpresión en el sitio web arXiv.org el 8 de octubre.
“Este trabajo me parece muy interesante”, afirma Borna Salehian, física del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich, que no participó en el proyecto. “En física teórica, buscamos limitaciones fundamentales impuestas por la naturaleza. ¡Este artículo ofrece precisamente una!”
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