Condensador Bose Einstein: El estado más extraño de la materia se vuelve aún más extraño
Las moléculas polares forman un estado cuántico con propiedades antes inaccesibles. Los expertos esperan que surjan tipos completamente nuevos de materia cuántica exótica.
Hasta ahora, los condensados de Bose-Einstein, en los que un gran número de partículas forman una función de onda mecánica cuántica común, estaban compuestos exclusivamente de átomos de un solo tipo. Ahora, un equipo dirigido por Sebastian Weyl de la Universidad de Columbia en Nueva York ha logrado producir el exótico estado cuántico a partir de partículas con una distribución de carga desigual. El equipo también informó en la revista especializada Nature.Hicieron que moléculas diatómicas hechas de sodio y cesio asumieran un estado cuántico combinado durante aproximadamente dos segundos. Los expertos esperan que surjan estados de la materia más exóticos en los condensados de Bose-Einstein a partir de estas moléculas dipolares con lados con cargas diferentes. Por ejemplo, las moléculas pueden Crea gotas cuánticas en las que el condensador se comporta como un líquido.
Los expertos produjeron en 2003 condensados de Bose-Einstein a partir de moléculas. Pero estas moléculas están compuestas por dos átomos de litio y la carga se distribuye uniformemente entre los dos átomos. Por lo tanto, estas estructuras no reaccionaron de manera muy diferente a los átomos ordinarios. Por otro lado, las moléculas utilizadas por el equipo de Nueva York pueden influirse electromagnéticamente entre sí y alinearse espacialmente a través de sus lados con cargas diferentes. Esto hace que los condensadores sean aún más interesantes. Sin embargo, esto dificulta la producción de condensados de Bose-Einstein a partir de estas moléculas. En el gas ultrafrío formado por moléculas dipolares, que es la materia prima para la condensación cuántica, se producen reacciones químicas que destruyen rápidamente estos gases.
El equipo de Weil detuvo este proceso impidiendo que las moléculas de gas colisionaran. Para ello se utilizaron dos mecanismos. Por un lado, las moléculas se introdujeron en una superposición de estados de espín mediante un campo de microondas, lo que provocó que las moléculas se repelieran entre sí en distancias cortas. Luego forman estados restringidos en los que no se tocan entre sí. Sin embargo, estos estados pueden atraer moléculas adicionales, de modo que tres moléculas interactúen entre sí. El grupo de trabajo compensó esta atracción con otro campo de microondas superpuesto. Como resultado, el gas reactivo, compuesto por unas 30.000 moléculas, se mantuvo estable mientras los expertos lo enfriaban desde su temperatura inicial de 700 milmillonésimas de grado sobre el cero absoluto a sólo seis milmillonésimas de grado.
A continuación se formó un condensado de Bose-Einstein que contenía unas 200 moléculas y que permaneció estable durante 1,8 segundos. Lo especial de los nuevos condensadores es que las moléculas que contienen interactúan a través de sus cargas, de forma similar a como lo hacen las moléculas de agua. Debido a la atracción entre cargas positivas y negativas, el condensado – según cálculos teóricos – tiene un tipo de tensión superficial muy similar a las gotas de agua. Permanece unido incluso sin un campo magnético cerrado. Los expertos esperan que estas gotas revelen fenómenos nuevos y extraños, como un nuevo tipo de superfluido, una versión cuántica de cristales líquidos o redes de espín previamente desconocidas.
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