Utilizando átomos ultrafríos, los investigadores de la Universidad de Heidelberg han encontrado un estado exótico de la materia donde las partículas constituyentes se emparejan cuando se limitan a dos dimensiones. Los hallazgos del campo de la física cuántica pueden tener pistas importantes sobre fenómenos intrigantes de superconductividad. Los resultados fueronpublicado en ciencia .
Los superconductores son materiales a través de los cuales la electricidad puede fluir sin resistencia una vez que se enfrían por debajo de cierta temperatura crítica. La clase de materiales tecnológicamente más relevantes, con temperaturas críticas excepcionalmente altas para la superconductividad, hasta ahora es poco conocida. Sin embargo, hay evidencia., que para que ocurra la superconductividad, un cierto tipo de partículas, los fermiones, deben emparejarse. Además, la investigación ha demostrado que los materiales que se vuelven superconductores a temperaturas relativamente altas tienen estructuras en capas ". Esto significa que los electrones en estos sistemassolo puede moverse en planos bidimensionales ", explica el profesor Dr. Selim Jochim, del Instituto de Física de la Universidad de Heidelberg, quien dirige el proyecto." Lo que no entendíamos hasta ahora era cómo la interacción del emparejamiento y la dimensionalidad puede conducir a temperaturas críticas más altas"
Para explorar esta pregunta, los investigadores del Centro de Dinámica Cuántica realizaron experimentos en los que confinaron un gas de átomos ultrafríos en trampas bidimensionales que crearon usando rayos láser enfocados. "En materiales de estado sólido como los óxidos de cobre, hayHay muchos efectos e impurezas diferentes que hacen que estos materiales sean difíciles de estudiar. Es por eso que usamos átomos ultrafríos para simular el comportamiento de los electrones en los sólidos. Esto nos permite crear muestras muy limpias y nos da un control total sobre los parámetros esenciales del sistema ".Puneet Murthy, estudiante de doctorado en el Centro de Dinámica Cuántica de la Universidad de Heidelberg y uno de los autores principales de esta publicación.
Utilizando una técnica conocida como espectroscopía de radiofrecuencia, los investigadores midieron la respuesta de los átomos a un pulso de onda de radio. A partir de esta respuesta, pudieron determinar exactamente si las partículas estaban emparejadas o no y de qué manera. Estas mediciones fueronTambién se realizó para diferentes intensidades de interacción entre fermiones. En el curso de los experimentos, los investigadores descubrieron un estado exótico de la materia. La teoría establece que los fermiones con una interacción débil deben emparejarse a la temperatura a la que se vuelven superconductores. Sin embargo, cuando elLos científicos aumentaron la interacción entre los fermiones, descubrieron que el emparejamiento se produjo a temperaturas varias veces más altas que la temperatura crítica.
"Para lograr nuestro objetivo final de comprender mejor estos fenómenos, comenzaremos con pequeños sistemas que reunimos átomo por átomo", dice el profesor Jochim. El proyecto de investigación también involucró a científicos del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Heidelberg y de SimonUniversidad Fraser en Vancouver Canadá.
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Materiales proporcionado por Universidad de Heidelberg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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