En ciencias físicas, ciertas cantidades aparecen como múltiplos enteros de elementos fundamentales e indivisibles. Esta cuantificación de cantidades físicas, que está en el corazón de nuestra descripción de la Naturaleza, se abrió paso a través de los siglos, como lo demuestra el antiguo concepto deEs importante destacar que el descubrimiento de cantidades cuantificadas a menudo se ha asociado con una revolución en nuestra comprensión y apreciación de la ley de la Naturaleza, un ejemplo sorprendente es la cuantificación de la luz en términos de fotones, lo que condujo a nuestra descripción contemporánea mecánica cuántica deel mundo microscópico
en un artículo publicado en Avances científicos , un equipo internacional dirigido por el Prof. Nathan Goldman - Facultad de Ciencias de la Universidad Libre de Bruselas - predice una nueva forma de ley de cuantificación, que implica un tipo distinto de observable físico: la velocidad de calentamiento de un sistema cuántico en el exteriorPara entender este concepto, consideremos primero una imagen análoga más simple: cuando se coloca un cubito de hielo en un horno de microondas, este último excita las moléculas de agua, lo que conduce a una fusión progresiva del hielo; durante estoproceso de calentamiento, el número de moléculas que forman el hielo disminuye con el tiempo, un proceso que puede cuantificarse mediante una velocidad de calentamiento. En el presente artículo, los autores demuestran cómo, en circunstancias específicas, tales velocidades de calentamiento deben satisfacer una cuantización elegante y precisaLey. Específicamente, los autores explican que este fenómeno ocurre cuando un sistema físico, que inicialmente forma un estado exótico de la materia una fase topológica, se calienta de manera controlada;calentamiento, las partículas se expulsan de la fase topológica en analogía directa con la fusión del hielo descrito anteriormente y se muestra que la velocidad de calentamiento correspondiente satisface la ley de cuantificación mencionada anteriormente.
Un aspecto crucial de esta nueva ley de cuantificación es que está dictada por la naturaleza topológica de la fase inicial del sistema, en analogía directa con la cuantificación de la conductancia en sólidos. Para comprender esta analogía, recordamos que la conductancia,que determina la eficiencia con la que se generan las corrientes eléctricas en un material, puede cuantificarse en términos de "conductancia cuántica", esta es la firma del efecto Hall cuántico, que fue celebrado por dos Premios Nobel, en 1985 y en 1998.Sorprendentemente, se demostró que esta cuantificación de la conductancia está profundamente conectada a un concepto matemático fundamental: la topología. En resumen, la topología pretende clasificar los objetos geométricos de acuerdo con sus características más elementales, por ejemplo, su número de agujeros o bobinados. Esta elegante relaciónentre la cuantización física de la conductancia y el concepto abstracto de topología abrió la puerta a la exploración de una amplia familia de estados exóticos de materia, tLas llamadas fases topológicas, cuyo descubrimiento fue honrado recientemente por el Premio Nobel de Física 2016.El descubrimiento informado por el equipo internacional dirigido por el profesor Goldman ofrece una perspectiva novedosa sobre los intrigantes vínculos entre las leyes de cuantificación en física y topología.
Además de la elegancia de esta nueva ley de cuantificación para las tasas de calentamiento, este descubrimiento tiene un corolario importante: calentar un sistema cuántico puede usarse como una sonda universal para estados exóticos de la materia. Los autores proponen una plataforma física que es particularmente adecuadapara su realización experimental: un gas ultrafrío de átomos atrapados en una red óptica un paisaje periódico creado por la luz. Se sabe que tales configuraciones constituyen una caja de herramientas ideal para la ingeniería cuántica de la materia topológica, pero también para implementar nuevos tipos deEn la práctica, el experimento propuesto consistiría en preparar una fase topológica, cargando un gas ultrafrío en una red óptica y, posteriormente, agitando esta red de manera circular; las velocidades de calentamiento resultantes se extraerían midiendo el número deátomos que permanecieron en la fase topológica después de una cierta duración de la agitación.
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Materiales proporcionados por Universidad Libre de Bruselas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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