Un equipo de investigadores de la Universidad de Innsbruck, Pisa y Stuttgart han dado a conocer el descubrimiento de un nuevo estado de la materia.
El equipo mencionó que esta materia posee la estructuración de un cristal, sin embargo, las partículas en su interior fluyen al igual que el líquido.
Un reciente estudio de Nature, ha señalado que los estados súper-sólidos presentan de forma simultánea propiedades típicamente asociadas con un sólido y con un súper fluido.
Como un sólido, poseen un orden cristalino, manifestándose como una modulación periódica de la densidad de las partículas; pero a diferencia de un sólido típico, también tienen propiedades superfluidas, como resultado de la deslocalización coherente de partículas en todo el sistema.
Al respecto, los investigadores mencionan:
“Con este hallazgo demostramos la extensión de las propiedades supersólidas en dos dimensiones mediante la preparación de un gas cuántico supersólido de átomos de disprosio en ambos lados de una transición de fase estructural similar a las que ocurren en las cadenas iónicas, alambres cuánticos y teóricamente en cadenas de partículas dipolares individuales.
Lo anterior abre la posibilidad de estudiar propiedades de excitación ricas, incluida la formación de vórtices y fases de estado fundamental con estructura geométrica variada en un sistema altamente flexible y controlable”.
El equipo de físicos logró generar, por primera vez, de forma paralela entre laboratorios en las universidades de Innsbruck, Pisa y Stuttgart, estados supersólidos a partir de gases cuánticos ultracongelados de átomos de lantánido altamente magnéticos.
Francesca Ferlaino, una de las principales autoras del estudio, agrega al respecto:
“Debido a los efectos cuánticos, un gas muy frío de átomos puede desarrollar espontáneamente tanto un orden de un cristal sólido como un flujo de partículas como un líquido cuántico superfluido, es decir, un fluido capaz de fluir sin ninguna fricción. Es decir, tiene la estructura de un cristal, pero las partículas dentro de su interior ‘fluyen’ como un líquido, porque están deslocalizadas”.
Matthew Norcia, del equipo de Ferlaino señala:
“La característica de estos átomos que se encuentran dentro de estas gotas ordenadas y que forman una estructura cristalina es que “cada partícula se deslocaliza a través de todas las gotas, existiendo simultáneamente en cada gota”.
Juan José García Ripoll, físico teórico del Instituto de Física Fundamental, dependiente del CSIC, menciona:
“Básicamente, tienes un sistema con una serie de regiones de alta densidad (las gotas) que comparten los mismos átomos deslocalizados. Es decir, que los mismos átomos están en todas las gotas a la vez, creando una onda cuántica, en una extraña formación que permite efectos como el flujo sin fricción -la fluidez más perfecta, en términos coloquiales- a pesar de también poseer un orden espacial”.
El objetivo del estudio va más allá, en la actualidad los estados supersólidos en los gases cuánticos sólo se han observado como una cadena de gotas, a lo largo de una única dimensión. Pero, en colaboración con los teóricos Luis Santos, de la Leibniz Universität Hannover, y Russell Bisset, en Innsbruck, el equipo ha conseguido expandir el fenómeno a dos dimensiones, lo que amplía las perspectivas de la investigación.
Para finalizar, Ferlaino dice:
“Por ejemplo, en un sistema supersólido bidimensional, se puede estudiar cómo se forman los vórtices en el agujero entre varias gotas, estos vórtices descritos en teoría aún no se han demostrado, pero representan una consecuencia importante de la superfluidez”.
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