Los líquidos y los gases son dos fases diferentes de la materia que forman parte de nuestra vida cotidiana. Mientras que los gases son diluidos, comprimibles y toman el tamaño de su recipiente, los líquidos son densos, tienen un volumen fijo y en pequeñas cantidades forman gotitas. Estas sonconjuntos de partículas que permanecen unidas por sí mismas y tienen una superficie libre que las separa del medio ambiente. Al aumentar la temperatura, se puede inducir una transición de fase entre líquido y gas. Esto es exactamente lo que sucede cuando hierve agua en una sartén.
¿Pero los gases son siempre diluidos y los líquidos siempre densos? Aunque en condiciones normales la respuesta a esta pregunta es indudablemente sí, las cosas pueden volverse muy diferentes a temperaturas ultrabajas. En un estudio reciente publicado en ciencia , los investigadores del ICFO Cesar R. Cabrera, el Dr. Luca Tanzi, Julio Sanz, el Dr. Bruno Naylor, Philip Thomas y el Dr. Pierrick Cheiney, dirigidos por la Prof. del ICFO Cellex Nest, Leticia Tarruell, han creado un líquido cien millones de vecesmás diluido que el agua y un millón de veces más delgado que el aire.
Para este objetivo, el equipo enfrió un gas de átomos de potasio a -273,15 grados Celsius, muy cerca del cero absoluto. Aunque a estas temperaturas los átomos se comportan como ondas y siguen las reglas de la mecánica cuántica, aún conservan una intrínsecapropiedad de un gas: se expanden en ausencia de contenedor. Por el contrario, cuando dos de dichos gases se mezclan y se atraen entre sí, los átomos forman gotas líquidas. Como explica César Cabrera, primer autor del estudio:En muchos aspectos, nuestras gotas de potasio son muy similares a las del agua: tienen su propio tamaño y forma, independientemente de dónde las coloquemos, pero son mucho más frías y sus propiedades son cuánticas ".
De hecho, la existencia de estas gotitas líquidas se debe completamente a fluctuaciones cuánticas, un efecto cuántico intrínseco fascinante. Además, debido a la mecánica cuántica, los átomos que forman una gotita no pueden permanecer completamente en reposo en su interior: esto está prohibido por el principio de incertidumbre de Heisenberg.Por lo tanto, permanecen en movimiento perpetuo, lo que lleva a una presión cuántica que hace que las gotas muy pequeñas sean inestables y las evapore en un gas en expansión. La profesora Leticia Tarruell comenta: "Estas gotas son objetos macroscópicos fascinantes: incluso si están formados por miles de partículas, su comportamiento aún está completamente determinado por las fluctuaciones y correlaciones cuánticas. Al observar la transición de fase entre líquido y gas, medimos con mucha precisión estos sorprendentes efectos cuánticos ".
La combinación única de dilución y "cuántica" hace que las gotas de líquido cuántico sean un banco de pruebas ideal para comprender mejor los sistemas cuánticos hechos de muchas partículas que interactúan y comprender las características que comparten con Helio líquido, estrellas de neutrones u otros materiales complejos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por ICFO-El Instituto de Ciencias Fotónicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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