Ya sea nieve en una pendiente que puede permanecer allí durante días antes de ser enviada a descender por un esquiador demasiado ambicioso o enlaces en macromoléculas que cambian drásticamente con la activación adecuada, sistemas que residen durante períodos prolongados de tiempo en un estado antes de cambiar rápidamente a otroEn términos energéticos, uno más favorable se encuentra en muchos contextos diferentes. Varios aspectos de la metaestabilidad son bien entendidos, pero en particular el estudio de la dinámica de cambio de un estado a otro sigue siendo un desafío, ya que hay pocas herramientas disponibles para monitorear directamente tales procesos.
Lorenz Hruby y sus colegas en el grupo de Tilman Esslinger en el Instituto de Electrónica Cuántica han abordado el problema a un nivel muy fundamental, como informan en un documento que se publicó esta semana en línea en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias EE. UU.. Crearon estados metaestables en un sistema cuántico artificial de muchos cuerpos, un gas atómico cuyas propiedades cuánticas fundamentales se conocen con precisión y cuyo comportamiento pueden controlar con gran precisión y flexibilidad. En este sistema, Hruby et al. Observaron dosestados metaestables caracterizados por diferentes formas en que se ordenan los átomos que recuerdan las distintas estructuras que pueden adoptar las macromoléculas. Es importante destacar que monitorearon con éxito en tiempo real cómo el gas cambió entre estos dos estados. Descubrieron que durante el proceso de cambio se mueven varios miles de átomosa través de túneles cuánticos en la escala de tiempo en la que las partículas típicamente únicas cambian su posición.
Como desencadenante de esa 'avalancha de túneles', el equipo identificó procesos en la superficie del gas atómico. Al comparar las observaciones experimentales con un modelo teórico, determinaron que la escala de tiempo de conmutación se establece por interacciones entre los átomos mismos, en lugar deParámetros de control. Lo central para que ese proceso ocurriera fue la capacidad, iniciada por el grupo de Esslinger en un trabajo anterior, de permitir que los átomos interactúen simultáneamente en distancias cortas átomo-átomo y largas, para permitir que las partículas se involucren en el tipode intrincada interacción que da lugar a propiedades intrigantes en una amplia variedad de materiales y, al mismo tiempo, para acoplar la superficie del sistema a su núcleo.
El estudio de Hruby y sus colaboradores proporciona información fundamental sobre los estados metaestables de la materia y sobre los procesos para cambiar entre estos estados. El alto grado de control demostrado en estos experimentos, junto con la posibilidad de comparar directamente los resultados experimentales con modelos teóricos, promete que tales experimentos deberían proporcionar una plataforma versátil para estudiar la dinámica de estados metaestables y procesos relacionados con un detalle sin precedentes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ETH Departamento de Física de Zurich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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