Los condensados de Bose-Einstein son una plataforma ideal para explorar fenómenos dinámicos que surgen en el límite de muchos cuerpos. Una nube de átomos individuales en este estado se comporta colectivamente como un solo fluido. Este fluido cuántico puede fluir sin resistencia: es superfluido.
En nubes atómicas ultrafrías pueden existir dos superfluidos al mismo tiempo. Hasta ahora, su coexistencia no se había podido observar experimentalmente. Ahora, sin embargo, los físicos de Universidad de heidelberg han demostrado tal fluido cuántico magnético (es fluido de dos maneras) en una gas atómico.
Markus Oberthaler, investigador del Instituto Kirchhoff de Física, explica: "En las últimas décadas, los condensados atómicos de Bose-Einstein se crearon a partir de tipos muy diferentes de átomos, como el sodio y el rubidio, pero más recientemente también a partir de átomos más" exóticos "como el erbio y el disprosio".
“La mayoría de estos átomos también presentan grados de libertad internos: tienen espín y se comportan como pequeños imanes. En principio, esto también puede dar lugar al fenómeno de condensación de Bose-Einstein, pero esto aún no se ha observado experimentalmente. Esta demostración ahora es posible con una nube ultrafría de átomos de rubidio”.
El método llamado enfriamiento evaporativo se utiliza generalmente para preparar un condensado de Bose-Einstein. Este trabajo es similar a enfriar el café en una taza soplando sobre ella.
Los átomos más rápidos de la superficie del café son arrastrados y se espera hasta que los átomos restantes descansen a una temperatura más fría. Esto es extremadamente difícil para hacer girar, por lo que los físicos de Heidelberg eligieron otro método.
El Dr. Maximilian Prüfer dijo: “Iniciamos el sistema lejos del equilibrio y esperamos hasta que los átomos de rubidio alcanzaran un nuevo estado de equilibrio. Lo que al principio parecía menos intuitivo resultó ser extremadamente eficiente”.
Los científicos utilizaron técnicas particulares de detección y perturbación creadas exclusivamente para la creación y el seguimiento de este estado. Se dieron cuenta de que el giro también se volvía superfluido junto con el grado de libertad del movimiento. Por tanto, hay dos formas en que los fluidos cuánticos magnéticos pueden volverse excesivamente fluidos.
Markus Oberthaler, jefe del grupo de investigación “Sistemas cuánticos sintéticos”, que también forma parte del grupo de excelencia STRUCTURES de la Universidad de Heidelberg, dijo, "Nuestros nuevos métodos de investigación nos permiten no sólo caracterizar el condensado sino que también nos permitirán comprender mejor el camino desde el desequilibrio hasta ese estado".
Referencia de la revista:
- Prüfer, M., Spitz, D., Lannig, S. et al. Condensación y termalización de un ferroimán de plano fácil en un gas espinor de Bose. Nat. fisio. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01779-6
