El helio suele recordar a las personas los globos de gas de colores. Sin embargo, el helio es mucho más que el relleno de las golosinas de estos niños. También ayuda a los físicos cuánticos a estudiar las propiedades más exóticas y ocultas de la materia. Un equipo internacional dirigido por Denis Konstantinov, profesoren la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST, descubrió una condición por la cual los electrones atrapados en la superficie del helio líquido se vuelven incompresibles a temperaturas muy bajas y bajo radiación de microondas. Estos hallazgos fueron publicados en Comunicaciones de la naturaleza en colaboración con investigadores de la Universite 'Paris-Sud y el Instituto RIKEN.
La compresibilidad mide un cambio de volumen cuando se aplica una presión. Normalmente, la compresibilidad siempre es positiva. Pero más presión resulta en menos volumen. Imagine una pelota de goma: cuanto más la presiona, más aprieta. Esto sucede porque la distancia entrelos átomos de la bola de goma disminuyen cuando se aplica presión. Lo mismo ocurre incluso con los objetos sólidos, como una mesa. Aunque no se puede percibir, si se presiona sobre una mesa, se fuerza a la mesa a volverse un poco más delgada. Por otro lado, en una condición de compresibilidad cero, incluso si aumenta la presión aplicada, no puede cambiar el volumen. Konstantinov y sus colaboradores están interesados en estudiar estos estados curiosos y encontraron que bajo condiciones específicas, la compresibilidad de los electrones se vuelve cero..
El equipo está estudiando electrones emitidos por impulsos de un filamento de tungsteno y atrapados en la superficie del helio líquido a temperaturas extremadamente bajas. Se eligió el helio porque es el único líquido cuántico conocido: se vuelve líquido a bajas temperaturas y permanece líquido incluso acero Kelvin. Además, está libre de impurezas y puede formar una superficie muy lisa con solo pequeñas ondulaciones de menos de 1 Angstrom, que es comparable al tamaño de un átomo de helio. En un espacio 3D, generalmente las partículas pueden moverse en cadadirección, pero a bajas temperaturas el sistema de electrones atrapados se puede simplificar a una configuración 2D y los científicos pueden concentrarse en el movimiento 2D de los electrones en la superficie de la capa de helio.
Por encima y por debajo de la capa 2D de helio hay dos electrodos en forma de anillo con un potencial eléctrico oscilante. Aplicar un potencial oscilante es equivalente a aplicar una fuerza, por lo tanto, presión, a los electrones. El equipo midió la densidad de los electrones, queestá vinculado a la distancia entre los electrones en condiciones específicas de campo magnético y frecuencias de microondas, y encontró que la distancia entre los electrones no cambia, lo que significa que su compresibilidad es cero.
La misma configuración experimental conduce también a otro fenómeno intrigante que es la resistividad cero. La resistividad cero también es muy rara en la naturaleza e indica que si aplica una corriente eléctrica, puede fluir indefinidamente dentro del material ". Cada vez que observa ceroresistividad, es un problema muy importante en física. Siempre esperas ver algo de disipación o fricción en la naturaleza, pero si encuentras algo que se mueve con resistividad cero, entonces sin disipación, sin fricción, querrás entender lo que está sucediendo.es como si empujas un objeto, y se moverá y se moverá para siempre sin detenerse: ¡es muy inusual! ", explica Konstantinov. La comunidad científica todavía está buscando una explicación para estos fenómenos inusuales." No sabemos cómo los electronesmoverse para lograr un estado de compresibilidad cero y resistividad cero. Es un estado natural único ", subraya Konstantinov.
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Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa - OIST . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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