Creado:
30.01.2026 | 07:00
Actualizado:
30.01.2026 | 07:00
¿Es posible que un material sea sólido y, al mismo tiempo, fluya sin resistencia como un líquido perfecto? Aunque suene contradictorio, eso es precisamente lo que caracteriza a un supersólido, un estado exótico de la materia que la ciencia apenas comienza a conocer de verdad.
Ahora, un equipo del ICFO (Instituto de Ciencias Fotónicas), en colaboración con investigadores de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), ha logrado algo nunca antes visto: tomar imágenes directas de un supersólido hecho de átomos ultrafríos de potasio y luz. Y lo que han observado parece casi de ciencia ficción: una estructura que late, como si respirara, mostrando su naturaleza a medio camino entre un líquido y un cristal. Este trabajo pionero ha sido publicado en la revista Science.
¿Qué es un supersólido?
Para entender este hallazgo, hace falta dar un pequeño paso atrás.
En el siglo XX, los científicos comenzaron a descubrir estados de la materia que no se comportaban como los sólidos, líquidos o gases de toda la vida. Por ejemplo, observaron que el helio podía convertirse en un superfluido, capaz de fluir sin fricción. También descubrieron los superconductores, que conducen electricidad sin resistencia.
En 1969, se propuso teóricamente otro estado aún más extraño: el supersólido. Un material que fluye sin fricción como un superfluido, pero que también forma una estructura ordenada como la de un cristal. Durante décadas, esta idea quedó como una curiosidad teórica, hasta que hace unos años empezaron a aparecer las primeras pruebas experimentales de que estos materiales podían existir.
Imagen experimental in situ del perfil de densidad de la nube de átomos de potasio, medida mediante óptica de ondas de materia. Las franjas verticales muestran el orden espacial periódico heredado de la naturaleza sólida del supersólido. ©ICFO.
Lo nunca visto: franjas en movimiento
El experimento que ha logrado observar directamente un supersólido en acción se realizó en el ICFO, en Barcelona. El equipo, liderado por la Prof. Leticia Tarruell, partió de una nube de átomos de potasio enfriados hasta temperaturas cercanas al cero absoluto. A esa temperatura, los átomos se vuelven extremadamente lentos y forman un condensado de Bose-Einstein, un estado cuántico donde todos los átomos se comportan como si fueran uno solo, compartiendo la misma «onda cuántica».
Pero lo realmente novedoso vino después.
Usando dos haces de láser, los investigadores acoplaron el «espín» de los átomos a su movimiento. Esto significa que el estado interno de cada átomo quedó vinculado a cómo se movía en el espacio. Como resultado, se formó un patrón de interferencia: franjas regulares en la nube de átomos, parecidas a las de un cristal.
Unos físicos crean vórtices cuánticos que conectan dos mundos: el superfluido y el supersólido
- Eugenio M. Fernández Aguilar
Lo sorprendente fue que estas franjas no eran estáticas. Oscilaban en el tiempo, acercándose y alejándose unas de otras, como si el material respirara. Esto demuestra que el sistema no solo tiene estructura sólida, sino también dinámica superfluida.
“Un verdadero supersólido debería compartir también esta característica”, explica Leticia Tarruell. “Y eso es exactamente lo que hemos observado”.
Una imagen vale más que mil mediciones
Hasta ahora, muchos experimentos habían sugerido la existencia de supersólidos, pero de forma indirecta. Se detectaban ciertos comportamientos compatibles con esa fase, pero nadie había conseguido verlo con sus propios ojos.
Eso ha cambiado.
“En experimentos anteriores se podía inferir indirectamente la aparición de un patrón cristalino, pero nosotros queríamos verlo con nuestros propios ojos”, cuenta la Dra. Sarah Hirthe, una de las autoras del estudio.
La elección del potasio fue clave. Esta especie atómica permitió generar un contraste lo suficientemente alto en las franjas como para observarlas claramente. Otros experimentos con diferentes átomos no habían tenido tanta suerte.
El equipo no solo observó las franjas, sino también su evolución: cómo aparecían o desaparecían cuando la nube atómica se expandía o se contraía. Un comportamiento que solo puede explicarse si el sistema también tiene propiedades superfluidas, es decir, que responde como un líquido sin fricción.
Átomos de potasio en la trampa magneto-óptica, una etapa intermedia antes de la formación de un condensado de Bose-Einstein.
¿Cómo se explica todo esto?
La explicación teórica vino de la mano del grupo de la UAB. Desarrollaron un modelo llamado modelo de mixtura, en el que la nube atómica se describe como una mezcla de dos tipos de átomos “modificados” que interfieren entre sí. Esa interferencia genera las franjas observadas en el experimento.
Además, el comportamiento vibratorio de las franjas encaja con lo que se espera de una estructura cristalina real. Como en un sólido clásico, los átomos vibran alrededor de sus posiciones.
“Las estructuras cristalinas nunca son perfectamente estáticas”, explica Tarruell. “Y este supersólido se comporta igual: su estructura vibra”.
Hacia nuevos estados exóticos
Este experimento marca un antes y un después. Por primera vez se ha podido observar, sin intermediarios, la doble naturaleza de un supersólido. Pero el equipo ya mira al futuro.
¿Y si se pudieran formar líquidos supersólidos? Es decir, gotas líquidas que contengan una estructura cristalina interna, mantenida no por interacciones normales, sino por efectos puramente cuánticos.
No es una fantasía. En 2017, el mismo grupo del ICFO logró crear unas gotas estabilizadas por efectos cuánticos. El siguiente paso es combinar esa idea con la supersolidez.
- Eugenio M. Fernández Aguilar
Un supersólido que “respira”
La imagen que queda tras este experimento es poderosa: una nube de átomos que forma un patrón ordenado y dinámico, una especie de cristal vivo.
“Por primera vez, hemos visto la estructura cristalina de un supersólido siendo verdaderamente dinámica, básicamente ‘respirando’, como si estuviera viva”, concluye Tarruell.
Y aunque este material cuántico está lejos de cualquier aplicación inmediata, su estudio amplía nuestro conocimiento sobre la materia en sus formas más extrañas. Como tantas veces en ciencia, lo más fascinante no es solo lo que ya se sabe, sino todo lo que queda por descubrir.
Referencias
- C. S. Chisholm, S. Hirthe, V. B. Makhalov, R. Ramos, R. Vatré, J. Cabedo, A. Celi, L. Tarruell, Probing supersolidity through excitations in a spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensate, Science (2026).