Los investigadores de la Universidad de Heidelberg han ideado una nueva forma de estudiar el fenómeno del magnetismo. Utilizando átomos ultrafríos cercanos al cero absoluto, prepararon un modelo que simula el comportamiento de los electrones en un sólido, lo que permite la investigación de las propiedades magnéticas.del equipo dirigido por el profesor Selim Jochim del Instituto de Física se espera que contribuya a una mejor comprensión de los procesos fundamentales en sólidos y conduzca al desarrollo de nuevos tipos de materiales a largo plazo. Los resultados de su investigación de simulación cuántica, realizado con físicos de Hannover y Lund Suecia, apareció en la revista Cartas de revisión física.
El magnetismo se conoce desde hace más de 2.000 años, y se utilizó desde el principio para desarrollar la brújula, cuyas agujas se alinean con el campo magnético de la Tierra. Sin embargo, las causas microscópicas del magnetismo no se entendieron hasta el desarrollo de la mecánica cuántica al principiodel siglo 20. Uno de los descubrimientos más importantes fue que los electrones en un sólido se comportan como pequeñas agujas de brújula que se alinean con un campo magnético externo y también se afectan entre sí. Las propiedades magnéticas de un sólido dependen de cómo los electrones adyacentes se organizan en relaciónuno al otro. Por ejemplo, en las sustancias ferromagnéticas como el hierro, todos los electrones apuntan en la misma dirección. Sin embargo, en el antiferromagnetismo, cada electrón apunta en la dirección opuesta a su vecino.
Los físicos de Heidelberg utilizaron muy pocos átomos, es decir, cuatro, para su simulación cuántica. "Preparar con precisión un número tan pequeño de átomos es una tarea técnica importante. Sin embargo, nos permite controlar el estado de los átomos con extrema precisión,"explica Simon Murmann, estudiante de doctorado del profesor Jochim a cargo de los experimentos que acaba de completar su tesis sobre el tema. Los átomos se mantienen en una trampa de luz láser que permite el movimiento en una sola dimensión. Están sujetos a prácticamente el mismo físicoleyes como electrones en un sólido, pero los físicos pueden controlar con precisión las interacciones de los átomos. "Inicialmente, no hay interacción entre los átomos. En este estado, pueden moverse libremente dentro de la trampa sin ningún arreglo fijo. Pero cuandointroducimos una repulsión creciente entre los átomos, ya no pueden pasar unos a otros y terminan formando una cadena. Cada átomo en la cadena apunta en la dirección opuesta a su vecino, uno arriba y otro abajo.provoca un estado antiferromagnético ", explica el científico de Heidelberg.
Esta observación es de gran interés para los investigadores porque el antiferromagnetismo está conectado a un fenómeno físico que podría conducir a aplicaciones de gran alcance. "La superconductividad, es decir, la conducción sin pérdidas de electricidad, se observó en materiales antiferromagnéticos a temperaturas relativamente altas de solo menos 135 ° C.grados Celsius ", continúa Selim Jochim." Esperamos que nuestros experimentos contribuyan a la comprensión de los procesos fundamentales en los sólidos. Una visión es desarrollar nuevos materiales que permanezcan superconductores incluso a temperatura ambiente ".
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Materiales proporcionado por Heidelberg, Universität . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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