Nos encontramos con transiciones de fase en nuestra vida cotidiana cuando somos testigos de la congelación o ebullición del agua. Del mismo modo, los sistemas cuánticos a una temperatura de cero absoluto también experimentan transiciones de fase. La presión o el campo magnético aplicado a dichos sistemas se puede ajustar para que estos sistemas lleguenen un punto de inflexión entre dos fases. En este punto, las fluctuaciones cuánticas, en lugar de las fluctuaciones de temperatura, conducen estas transiciones.
Muchos fenómenos fascinantes con aplicaciones tecnológicas prometedoras en áreas como la superconductividad están vinculados a las transiciones de fase cuántica, pero el papel de las fluctuaciones cuánticas en tales transiciones sigue sin estar claro. Si bien ha habido muchos avances en la comprensión del comportamiento de partículas individuales como los protones,neutrones y fotones, el desafío de comprender los sistemas que contienen muchas partículas que interactúan fuertemente entre sí aún no se ha resuelto.
Ahora, un equipo de investigación internacional dirigido por un grupo de la Universidad de Osaka ha descubierto un vínculo claro entre las fluctuaciones cuánticas y la carga efectiva de las partículas que transportan corriente. Este descubrimiento ayudará a los investigadores a descubrir cómo las fluctuaciones cuánticas gobiernan los sistemas en los que interactúan muchas partículas.Un ejemplo de un sistema de este tipo es la interacción de electrones a temperaturas extremadamente bajas. Si bien las bajas temperaturas normalmente hacen que la resistencia en un metal disminuya, la resistencia aumenta nuevamente a temperaturas extremadamente bajas debido a las pequeñas impurezas magnéticas; esto se conoce comoEfecto Kondo.
"Utilizamos un campo magnético para sintonizar el estado de Kondo en un nanotubo de carbono, asegurando que las fluctuaciones cuánticas fueran la única variable en el sistema", dice el coautor del estudio Kensuke Kobayashi. "Al monitorear directamente la conductancia y el ruido de disparo del carbononanotubos, pudimos demostrar un cruce continuo entre los estados de Kondo con diferentes simetrías "
Utilizando este enfoque novedoso, los investigadores descubrieron un vínculo entre las fluctuaciones cuánticas y la carga efectiva de las partículas que transportan corriente, e *. El descubrimiento significa que las mediciones de e * pueden usarse para cuantificar las fluctuaciones cuánticas.
"Esto es muy emocionante, ya que allana el camino para futuras investigaciones sobre el papel exacto de las fluctuaciones cuánticas en las transiciones de fase cuántica", explica el profesor Kobayashi. Comprender las transiciones de fase cuántica tiene el potencial de permitir muchas aplicaciones interesantes en áreas como la superconductividad, Aisladores Mott y el efecto Hall cuántico fraccional.
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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