Yo creo que tengo claro, en mi ignorancia supina cartesiana, qué es un fotón propagándose en el vacío. Pero, la verdad, no tengo nada claro qué es un «fotón» propagándose en un medio material. Un «fotón efectivo» con una masa en reposo no nula que se propaga a una velocidad menor que la de la luz en el vacío. No soy el único que tiene esta duda. Algunos rehuyen del término «fotón» y utilizan el término «polaritón» en este caso; otros, menos puristas, reservan el término polaritón solo cuando el fotón interacciona fuertemente con el medio material y para una interacción débil siguen utilizando el concepto de fotón.

¿Qué es un fotón bidimensional en un medio material? Yo creo que tengo claro qué es un fotón propagándose en el espacio tridimensional vacío. Pero, la verdad, no tengo nada claro qué es un fotón propagándose en un medio bidimensional, no digamos ya lo que es un «fotón bidimensional,» un «fotón efectivo» capaz de propagarse en un medio bidimensional. No sé, espero no ser el único que tiene estas dudas. Al menos así me gustaría creerlo, en mi ignorancia. Llevando mi torpeza al extremo llego a preguntarme si el concepto de fotón tiene sentido o no; quizás solo podemos hablar de ondas electromagnéticas cuánticas o versiones cuánticas de ondas electromagnéticas clásicas… ¿Por qué estas dudas en público? ¿No debería acallar mi ignorancia y aparentar mi falsa sabiduría en estas lides?

Uno de los grandes logros científicos del año 2010 fue el «superfotón» o el condensado de Bose-Einstein (BEC) de fotones (A.R., «Los físicos crean un superfotón,» El País, 24/11/2010 y muchas otras fuentes). No me hice eco de la noticia en este blog en su momento. Confieso, mea culpa, que estuve pensando durante bastante tiempo qué es lo que se había logrado, pero no llegué a enterarme. Pasó el tiempo, la noticia pasó de largo, muchos otros se hicieron eco de ella y decidí enterrar mis dudas al respecto. Pero en las navidades pasadas la noticia volvió al candelero, uno de los grandes logros del 2010, y volvió a ocurrirme lo mismo. ¡Qué torpe soy! La verdad es que no sé que contaros y estamos en febrero de 2011. Yo no veo nada claro por qué Jan Klärs, Julian Schmitt, Frank Vewinger y Martin Weitz proclaman haber logrado un BEC de fotones en una microcavidad óptica y lo han publicado en Nature. Mejor dicho, ¿qué es lo que diferencia este nuevo trabajo del también publicado en Nature, pero en 2006, desarrollado por J. Kasprzak y sus colegas? Ya sé que los expertos me dirán que hay una gran diferencia entre acoplamiento fuerte y acoplamiento débil entre un «fotón» y un medio material. La diferencia entre ambos artículos es obvia: Klärs y sus colegas han logrado un BEC de fotones y Kasprzak y los suyos solo lograron un BEC de polaritones. La verdad sea dicha, yo no lo veo nada claro.

¿Habrá alguien en la ilustre audiencia de este blog capaz de explicarme la diferencia? Os adelanto que yo no la veo… más allá de lo que es haberle colado a Nature un gol en plena puerta. Para los interesados en los artículos técnicos os recuerdo: J. Kasprzak et al., «Bose–Einstein condensation of exciton polaritons,» Nature 443: 409-414, 28 September 2006 [copia gratis]; y Jan Klaers et al., «Bose–Einstein condensation of photons in an optical microcavity,» Nature 468: 545–548, 25 November 2010 [gratis en ArXiv].

Lo primero es lo primero, ¿para qué sirve un condensado de Bose-Einstein fotónico? Para producir láseres que generen luz de una longitud de onda muy corta (luz ultravioleta o rayos X). Para fabricar DVD de alta integración (mucho mayor que los Blu-Ray y similares que utilizan láseres azules), o en la industria microelectrónica para fabricar chips de mayor escala de integración (por tanto, ordenadores más potentes). También se han propuesto los BEC fotónicos para el desarrollo de células fotovoltaicas más eficaces para producir electricidad a partir del Sol.

Lo segundo es lo segundo, ¿por qué es difícil lograr un condensado de Bose-Einstein de fotones? Un BEC requiere en friar cerca del cero absoluto de temperaturas un gas de bosones (partículas cuánticas de espín entero). Los bosones pueden ser moléculas, átomos o partículas elementales, pero tienen que tener masa en reposo no nula. Por tanto, lograr un BEC de fotones (convencionales, de masa en reposo nula) es imposible. Sí se puede lograr un BEC de bosones vectoriales (W y Z) o de bosones de Higgs (cuando sean encontrados). Pero para lograr un BEC fotónico hay que buscarse la vida para lograr que los fotones adquieran masa (luego ya no son «fotones» sino «fotones efectivos,» polaritones  o como quiera que les queramos llamar).

Y lo tercero es lo tercero, ¿por qué en 2010 se logró un BEC de fotones y en 2006 solo se pudo lograr un BEC de polaritones? Según Klärs en la microcavidad óptica rellena de cierto tinte (dye) los fotones enfriados se propagan una distancia muy grande comparada con la distancia intermolecular del material por lo que su interacción con el medio es muy débil y se comportan como fotones y no como polaritones (en un picosegundo los fotones recorren unos 0’23 milímetros antes de colisionar con una molécula del material).

En mi opinión la diferencia entre un BEC de polaritones y un BEC de fotones es ridícula, pero bueno, no soy experto, ni revisor de Nature… lo importante es que estos avances tengan consecuencias teóricas y prácticas en la próxima década y todos disfrutemos de los grandes avances de la tecnología de láseres de longitud ultracorta.

No sé qué opináis al respecto. A mí, lo de superfotón me parece un nombre maravilloso para un BEC de polaritones. Aunque algunos prefiráis decir que es un BEC de fotones. ¿Alguien en la audicencia tiene más claro que yo estas lides lingüísticas? Al fin y al cabo, aunque vistamos a la mona de seda, mona se queda.