İtalyan araştırmacılardan oluşan bir ekip, Mart 2025'te yayınlanan çığır açıcı bir çalışmada, ışığı "süperkatı" adı verilen egzotik bir madde durumuna dönüştürmeyi başardı. Bu yeni keşif, bilinen madde hallerinin ötesine geçerek, hem katıların yapısal özelliklerini hem de süperakışkanların sürtünmesiz akışkanlığını bir araya getiriyor. Bu gelişme, kuantum ve fotonik teknolojilerde yeni uygulamaların önünü açıyor.
Geleneksel olarak süperkatılar, atomları mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara kadar soğutarak elde edilir. Bu aşırı düşük sıcaklıklarda, parçacıklar kristal bir yapı oluştururken aynı zamanda süperakışkan özellikler sergileyebilirler. Ancak bu son çalışma, süperkatıların ışığın kendisini manipüle ederek de oluşturulabileceğini gösterdi. Araştırmacılar, dar oluklarla yapılandırılmış alüminyum ve galyum arsenit gibi bir yarı iletken malzeme kullandı. Bu malzemeye bir lazer ışını yansıtarak, yarı iletken içindeki fotonlar (ışık parçacıkları) ve eksitonlar (elektron-boşluk çiftleri) arasındaki etkileşimden doğan "polaritonlar" adı verilen parçacıklar oluşturdular.
Bu polaritonlar mikroskobik bir yapıda sınırlanarak, kendiliğinden kristal bir yapıya organize olurken süperakışkan özelliklerini korudular. Bu deneysel başarı, malzemenin hem bir katının sertliğini hem de bir süperakışkanın viskozitesiz akışkanlığını sergilediğini doğrulamak için son derece hassas ölçümler gerektirdi. Araştırmacıların, polaritonik durumun yoğunluk modülasyonunu doğru bir şekilde karakterize etmeleri ve binde birkaçlık küçük değişimleri tespit etmeleri gerekti. Bu hassasiyet, bir durumdan düzenli bir duruma geçişi işaret eden ve kristal bir katı için karakteristik olan "öteleme simetrisi kırılması" fenomeninin gözlemlenmesini sağladı.
Işıktan süperkatı elde etme başarısı, kuantum hesaplama, süperiletkenlik ve hatta sürtünmesiz yağlayıcıların geliştirilmesi gibi alanlarda önemli ilerlemeler vaat ediyor. Örneğin, polaritonik sistemlerin kuantum hesaplama için daha kararlı bir platform sağlayabileceği düşünülüyor. Ayrıca, bu keşif daha verimli aydınlatma cihazları ve gelişmiş fotonik devreler gibi yeni teknolojilerin yolunu açabilir. Bu araştırma, Avrupa Birliği'nin Q-ONE ve PolArt projeleri tarafından desteklenmiş olup, Nature dergisinde yayımlanmıştır. Bu başarı, teorik olarak düşünülen karmaşık kuantum olgularının deneysel olarak gerçekleştirilebileceğini ve bilime yeni perspektifler kazandırdığını göstermektedir.