Una nueva forma de materia – un superfluido cristalino supersólido

Utilizando láseres para manipular un gas cuántico superfluido conocido como condensado Bose-Einstein, los físicos del MIT han colocado este condensado en un estado cuántico en el que tiene una estructura cristalina sólida mientras conserva su propiedad original de un superfluido teniendo un coeficiente de viscosidad cero.

Más investigación sobre este estado imposible de la materia podría conducir a avances en el uso práctico de superconductores, superfluidos, nuevos tipos de imanes y sensores que miden valores de diferentes cantidades físicas.



“Fue muy paradójico conseguir un material que combina las propiedades de la superfluidez y dureza”, dice el profesor Wolfgang Ketterle, jefe del equipo científico, “Si su café fuera superfluo, seguiría girando indefinidamente después de perturbarlo en la taza con una cuchara”. Y en este caso, seguiría girando sin cambios, convirtiéndose en hielo dentro del congelador. ”

Los físicos han fundamentado teóricamente la posibilidad de la existencia de partículas supersólidas durante mucho tiempo, pero tal estado de materia nunca se ha obtenido en ninguno de los laboratorios. Desde un punto de vista teórico, esto debe parecer así: el helio, enfriado a un estado sólido, debe ser sometido a un efecto que hace que sus átomos se desplacen dentro de la rejilla de cristal por cierta cantidad relativa entre sí. Y en algún momento, tal helio recuperaría propiedades superfluidas al mismo tiempo que propiedades de superhardness.

Los científicos utilizaron una combinación de técnicas de evaporación y enfriamiento láser para obtener un gas raro de átomos de sodio refrigerado a una temperatura de varios nanoKelvins, es decir, lo más cerca posible a la temperatura de cero absoluto. Y, en cierto punto, esta nube adquirió un estado de condensado Bose-Einstein, un estado superfluo en el que todo el condensado se comporta como un gran objeto cuántico.



Para causar la aparición de un estado supersólido del condensado Bose-Einstein resultante, los científicos utilizaron el método de control láser y acoplamiento de la columna. La mitad de los átomos de condensado fueron colocados en un estado cuántico, determinado por la dirección de su rotación (spin), y la segunda parte de los átomos en otro estado cuántico. Usando la luz de los láseres adicionales, los científicos obligaron a átomos de una parte del condensado Bose-Einstein a cambiar su giro con los átomos de la segunda parte del condensado.

Como resultado, las dos partes del condensado Bose-Einstein formaron una adherencia de giro, y según las teorías existentes, tal condensado debería haberse convertido en un supercuerpo debido al fenómeno de la “modulación directa de la densidad”. La densidad del supercuerpo no es un valor constante, como en un cuerpo cristalino, en el volumen del supercuerpo hay sellos llamados "fases de banda", propagando como ondas.



La tarea más difícil que enfrentan los científicos fue la observación directa de las “modulaciones de densidad”, que se produjeron utilizando un rayo de luz de un láser adicional. “Obtener un supercuerpo resultó ser bastante simple”, dice Junru Li, uno de los investigadores, “Es mucho más difícil resolver el problema de alinear con precisión todos los rayos láser y asegurar su sincronización con los rayos que hacen observaciones de la fase de banda de la materia. ”

Actualmente, la materia en el estado del supercuerpo sólo puede existir a temperaturas extremadamente bajas en un vacío muy profundo. Sin embargo, los científicos ya han planeado experimentos sobre la nueva técnica, que se llevará a cabo en condiciones ligeramente diferentes, lo que les ayudará a comprender mejor la estructura de supercuerpos, los fundamentos del fenómeno del embrague de la columna y otras cosas que en el futuro se pueden poner al servicio de la gente.



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Fuente: ecotecnología