Físicos del MIT y de la ETH crearon un nuevo estado de la materia en laboratorio

Representación artística de una estructura cristalina a medio camino con la falta de viscosidad de un superfluido. Imagen: Julian Leonard / ETH

En la escuela aprendemos que los estados básicos de la materia son sólido, liquido y gaseoso. Lo que normalmente no nos cuentan es que estos no son los únicos y que en la naturaleza hay una variedad mucho más amplia de la que llegamos a experimentar en la vida cotidiana.

Cuando la presión y la temperatura llegan al extremo, la materia desarrolla increíbles propiedades. Ahora, unos físicos del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) y de la ETH (Escuela Politécnica Federal de Zúrich), han logrado probar la existencia de un estado de la materia que hasta ahora era desconocido.

El nuevo estado es un supersólido que combina la estructura regular de un sólido con la falta de viscosidad de un superfluido. Como reportan los artículos publicados en Nature (ETH y MIT), el estado se ha descrito como el primer supersólido con gas quántum ultrafrío.

Para explicar en qué consiste la superlfuidez, el profesor Wolfgang Ketterle, autor senior del artículo del MIT y líder del estudio, dice en un comunicado: «Si su café fuera superfluido y usted lo revolviera, este seguiría girando para siempre».

Para crear el nuevo estado, el equipo del MIT comenzó con un estado conocido como condensado de Bose-Einstein, que fue descubierto por Ketterle y que le valió un Premio Nobel en 2001. El condensado de Bose-Einstein se puede obtener a temperaturas increíblemente bajas, casi en el cero absoluto en un vacío ultraliviano.

Los investigadores manipularon este estado usando dos láseres para controlar sus movimientos y crear la estructura cristalina, mientras el gas quántum seguía mostrando superfluidez. A esta fase la llamaron «fase a rayas», porque la densidad del supersólido no es constante, pero cambia y se propaga dentro del superfluido como formando pequeñas ondas.

«La receta del supersólido es realmente simple, pero fue un gran desafío alinear todos los rayos del láser con precisión y mantener todo estable para observar esta fase», explica Jun-Ru Li, otros de los principales autores.

El equipo de la ETH también usó un condensado de Bose-Einstein para obtener el supersólido, pero en lugar de tener dos láseres, usaron uno solo con un dispositivo especial con dos compartimentos, donde la luz del láser pudiera crear resonancia, la que atrapó los átomos del condensado de Bose-Einstein en una forma regular.

Los científicos han estado intentando crear este estado de la materia por décadas. En 1969, el físico británico David Thouless sugirió que los superfluidos podían transformarse en supersólidos, y muchos trataron de lograrlo usando átomos de helio, sin éxito. Los dos supersólidos logrados ahora, estuvieron lejos de la complejidad del helio superfluido.

«Nuestro trabajo ha implementado exitosamente las ideas de Thouless, solo que en vez de usar helio, usamos condensado de Bose-Einstein», señala Tobias Donner, autor senior del paper del ETH, en un comunicado.

No hay aplicaciones técnicas para este curioso estado, pero los científicos piensan que este experimento podría ayudarnos a entender mejor el comportamiento de los superfluidos y la superconductividad.

Por IFLScience

El Ciudadano