Los gases cuánticos son muy adecuados para investigar las consecuencias microscópicas de las interacciones en la materia. Hoy en día, los científicos pueden controlar con precisión partículas individuales en nubes de gas extremadamente frías en el laboratorio, revelando fenómenos que no se pueden observar en el mundo cotidiano. Por ejemplo, los átomos individuales en un condensado de Bose-Einstein están completamente deslocalizados. Esto significa que el mismo átomo existe en cada punto dentro del condensado en un momento dado. Hace dos años, el grupo de investigación dirigido por Francesca Ferlaino del Departamento de Física Experimental dela Universidad de Innsbruck y el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia de Ciencias de Austria en Innsbruck lograron por primera vez generar estados supersólidos en gases cuánticos ultrafríos de átomos magnéticos. La interacción magnética hace que los átomos se autoorganicen en gotitasy organizarse en un patrón regular. "Normalmente, se pensaría que cada átomo se encontraría en ungota específica, sin forma de interponerse entre ellos ", dice Matthew Norcia del equipo de Francesca Ferlaino."Sin embargo, en el estado supersólido, cada partícula está deslocalizada a través de todas las gotas, existiendo simultáneamente en cada gota. Entonces, básicamente, tienes un sistema con una serie de regiones de alta densidad las gotas que comparten los mismos átomos deslocalizados."Esta extraña formación permite efectos como un flujo sin fricción a pesar de la presencia de orden espacial superfluidez.
Nuevas dimensiones, nuevos efectos para explorar
Hasta ahora, los estados supersólidos en los gases cuánticos solo se han observado como una cadena de gotas a lo largo de una dimensión. "En colaboración con los teóricos Luis Santos de la Leibniz Universität Hannover y Russell Bisset en Innsbruck, ahora hemos extendido este fenómeno a dosdimensiones, dando lugar a sistemas con dos o más filas de gotitas ", explica Matthew Norcia. Esto no solo es una mejora cuantitativa, sino que también amplía de manera crucial las perspectivas de investigación". Por ejemplo, en un sistema supersólido bidimensional, uno puede estudiarcómo se forman los vórtices en el agujero entre varias gotas adyacentes ", dice." Estos vórtices descritos en teoría aún no se han demostrado, pero representan una consecuencia importante de la superfluidez ", Francesca Ferlaino ya está mirando hacia el futuro. El experimento ahora informadoen la revista Nature crea nuevas oportunidades para investigar más a fondo la física fundamental de este fascinante estado de la materia.
Nuevo campo de investigación: Supersólidos
Previsto hace 50 años, la supersolidez con sus propiedades sorprendentes se ha investigado ampliamente en el helio superfluido. Sin embargo, después de décadas de investigación teórica y experimental, todavía faltaba una prueba clara de supersolidez en este sistema. Hace dos años, grupos de investigación en Pisa, Stuttgart e Innsbruck lograron independientemente por primera vez crear los llamados supersólidos a partir de átomos magnéticos en gases cuánticos ultrafríos. La base del nuevo y creciente campo de investigación de los supersólidos es la fuerte polaridad de los átomos magnéticos, cuyas características de interacción permiten la creación deeste paradójico estado mecánico cuántico de la materia en el laboratorio.
La investigación fue apoyada financieramente por el Fondo Austriaco de Ciencia FWF, el Ministerio Federal de Educación, Ciencia e Investigación y la Unión Europea, entre otros.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Innsbruck . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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