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El estado de la materia recientemente desarrollado combina superfluidez y solidez

El estado de la materia recientemente desarrollado combina superfluidez y solidez

Los investigadores del MIT han manipulado con éxito un superfluido en un tipo de semisólido. Este nuevo estado de la materia combina rasgos de la materia sólida con los de los superfluidos.

El equipo utilizó láseres para transformar el condensado de Bose-Einstein en una sustancia que fluía sin viscosidad (como los superfluidos). Sin embargo, la sustancia mantuvo la estructura de un sólido. Los investigadores admiten que el descubrimiento no debería tener sentido en un nivel básico.

"Es contradictorio tener un material que combine superfluidez y solidez", dijo el líder del equipo Wolfgang Ketterle, profesor de física John D. MacArthur en el MIT. "Si su café fuera superfluido y lo removiera, continuaría dando vueltas para siempre".

Ketterle ganó un premio Nobel de física por su descubrimiento conjunto del condensado de Bose-Einstein (BEC). BEC ocurre cuando los átomos de sodio (o bosones) se enfrían cerca del cero absoluto. En estas condiciones, los bosones forman un gas superfluido. En cuanto al estado supersólido, los físicos habían estado cerca de crearlos en laboratorios. Sin embargo, la investigación siguió siendo en gran parte teórica hasta este descubrimiento. Ketterle dijo que este experimento buscaba llevar la investigación de ambos estados un paso más allá.

"El desafío ahora era agregar algo al BEC para asegurarse de que desarrollara una forma más allá de la forma de la 'trampa de átomos', que es la característica definitoria de un sólido", dijo Ketterle.

Esa adición vino en forma de láseres. El equipo utilizó un conjunto de láseres en una cámara de ultra alto vacío para "hacer girar" la mitad de los átomos de BEC. Esto condujo a estados cuánticos mixtos en la cámara y, por lo tanto, a dos tipos de condensado. El equipo agregó más láseres para cambiar los átomos entre los condensados. Llamaron a esto un "giro giratorio".

Equipo desarrollado por el equipo del MIT para crear la nueva materia [Fuente de la imagen: MIT, Ketterle y col.]

"La parte más difícil fue observar esta modulación de densidad", dijo Junru Li, un estudiante graduado del MIT que trabajó en el descubrimiento. La modulación de densidad ayuda a determinar si el BEC se convirtió en un verdadero supersólido. Las densidades de los supersólidos ya no son constantes, pero tienen un patrón de ondulación llamado 'fases de rayas'. El equipo utilizó un tercer conjunto de rayos láser para medir la difracción de la modulación de densidad.

"La receta para el supersólido es realmente simple, pero fue un gran desafío alinear con precisión todos los rayos láser y lograr que todo fuera estable para observar la fase de franjas", continuó Li.

Los investigadores publicaron sus hallazgos en el número más reciente de Nature. En el mismo número, un equipo suizo desarrolló una forma de tomar el condensado de Bose-Einstein y convertirlo en un supersólido usando espejos para ayudar a los láseres. Ketterle dijo que la otra investigación muestra un interés prometedor y creciente en descubrir nuevas formas de materia y el potencial oculto de estos nuevos hallazgos.

En última instancia, una mayor discusión sobre superfluidos y supersólidos podría conducir a descubrimientos revolucionarios sobre la superconducción. Los superconductores podrían ser la clave para una transferencia de energía eficiente.

Para obtener información general sobre el condensado de Bose-Einstein, mire este video a continuación con el profesor del MIT Martin Zwierlein:

Fuente: MIT, Phys

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