Los científicos de la Universidad de Aalto Finlandia y el Colegio Amherst EE. UU. Acaban de informar las primeras observaciones experimentales de nudos en la materia cuántica. Los científicos crearon ondas solitarias anudadas, o solitones nudos, en la mecánica cuánticacampo que describe un gas de átomos superfluidos, también conocido como condensado de Bose-Einstein.
A diferencia de las cuerdas anudadas, los nudos cuánticos creados existen en un campo que asume una cierta dirección en cada punto del espacio. El campo se segrega en un número infinito de anillos unidos, cada uno con su propia dirección de campo. La estructura resultante es topológicamenteestable ya que no se puede separar sin romper los anillos. En otras palabras, no se puede desatar el nudo dentro del superfluido a menos que se destruya el estado de la materia cuántica.
- Para hacer este descubrimiento, expusimos un condensado de rubidio a cambios rápidos de un campo magnético específicamente adaptado, atando el nudo en menos de una milésima de segundo. Después de aprender a atar el primer nudo cuántico, nos hemos vuelto bastante buenoshasta el momento, hemos atado varios cientos de tales nudos, dice el profesor David Hall, de Amherst College.
Los científicos ataron el nudo apretando la estructura en el condensado desde sus alrededores. Esto requirió que inicializaran el campo cuántico para apuntar en una dirección particular, después de lo cual cambiaron repentinamente el campo magnético aplicado para traer un punto nulo aislado, enque el campo magnético se desvanece, en el centro de la nube. Luego esperaron menos de un milisegundo para que el campo magnético hiciera su truco y atara el nudo.
-Durante décadas, los físicos han estado prediciendo teóricamente que debería ser posible tener nudos en campos cuánticos, pero nadie más ha podido hacer uno. Ahora que hemos visto estas bestias exóticas, estamos realmente emocionados de estudiar sus peculiaridadespropiedades. Importantemente, nuestro descubrimiento se conecta a un conjunto diverso de campos de investigación, incluyendo cosmología, poder de fusión y computadoras cuánticas, dice el líder del grupo de investigación Mikko Möttönen, Universidad de Aalto.
Las civilizaciones humanas han utilizado y apreciado los nudos durante miles de años. Por ejemplo, han permitido grandes expediciones marítimas e inspirado diseños y patrones intrincados. La antigua civilización inca utilizó un sistema de nudos conocido como quipu para almacenar información.En ocasiones, se ha pensado que los nudos desempeñan papeles importantes en los fundamentos de mecánica cuántica de la naturaleza, aunque hasta ahora no se han visto en la dinámica cuántica.
En la vida cotidiana, los nudos generalmente se atan en cuerdas o cuerdas con dos extremos. Sin embargo, este tipo de nudos no son lo que los matemáticos llaman topológicamente estables, ya que se pueden desatar sin cortar la cuerda. En nudos estables, los extremos de las cuerdasse pegan entre sí. Tales nudos se pueden reubicar dentro de la cuerda pero no se pueden desatar sin tijeras.
Matemáticamente hablando, el nudo cuántico creado realiza un mapeo conocido como fibración Hopf que fue descubierto por Heinz Hopf en 1931. La fibración Hopf todavía se estudia ampliamente en física y matemáticas. Ahora se ha demostrado experimentalmente por primera vez en uncampo cuántico
-Este es el comienzo de la historia de los nudos cuánticos. Sería genial ver aparecer nudos cuánticos aún más sofisticados, como los que tienen núcleos anudados. También sería importante crear estos nudos en condiciones donde el estado della materia cuántica sería inherentemente estable. Tal sistema permitiría estudios detallados de la estabilidad del propio nudo, dice Mikko Möttönen.
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Materiales proporcionado por Universidad de Aalto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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