El equipo, dirigido por físicos de la Technische Universität Kaiserslautern TUK en Alemania y la Universidad de Viena en Austria, generó el condensado de Bose-Einstein BEC a través de un cambio repentino de temperatura: primero calentando las cuasi partículas lentamente, luegoenfriándolos rápidamente a la temperatura ambiente, demostraron el método usando cuasi partículas llamadas magnones, que representan los cuantos de excitaciones magnéticas de un cuerpo sólido.
"Muchos investigadores estudian diferentes tipos de condensados de Bose-Einstein", dijo el profesor Burkard Hillebrands de TUK, uno de los principales investigadores en el campo de BEC. "El nuevo enfoque que desarrollamos debería funcionar para todos los sistemas".
desconcertante y espontáneo
Los condensados de Bose-Einstein, llamados así por Albert Einstein y Satyendra Nath Bose, quienes propusieron por primera vez que existen, son un tipo de materia desconcertante. Son partículas que espontáneamente se comportan de la misma manera en el nivel cuántico, convirtiéndose esencialmente en una entidad. Originalmente utilizadoPara describir las partículas de gas ideales, los condensados de Bose-Einstein se han establecido con átomos, así como con cuasi partículas como bosones, fonones y magnones.
Crear condensados de Bose-Einstein es un asunto complicado porque, por definición, tienen que ocurrir espontáneamente. Establecer las condiciones adecuadas para generar los condensados significa no intentar introducir ningún tipo de orden o coherencia para alentar a las partículas a comportarse de la misma manera; las partículas tienen que hacer eso ellos mismos.
Actualmente, los condensados de Bose-Einstein se forman al disminuir la temperatura a casi cero absoluto, o al inyectar una gran cantidad de partículas a temperatura ambiente en un espacio pequeño. Sin embargo, el método de temperatura ambiente, que fue informado por primera vez por Hillebrands y colaboradoresen 2005, es técnicamente complejo y solo unos pocos equipos de investigación en todo el mundo tienen el equipo y los conocimientos necesarios.
El nuevo método es mucho más simple. Requiere una fuente de calor y una pequeña nanoestructura magnética, que mide cien veces más pequeña que el grosor de un cabello humano.
"Nuestro progreso reciente en la miniaturización de estructuras magnónicas a escala nanoscópica nos permitió abordar BEC desde una perspectiva completamente diferente", dijo el profesor Andrii Chumak de la Universidad de Viena.
La nanoestructura se calienta lentamente a 200 ° C para generar fonones, que a su vez generan magnones de la misma temperatura. La fuente de calentamiento se apaga y la nanoestructura se enfría rápidamente a temperatura ambiente en aproximadamente un nanosegundo. Cuando esto sucede, los fonones escapan al sustrato, pero los magnones son demasiado lentos para reaccionar y permanecen dentro de la nanoestructura magnética.
Michael Schneider, autor principal del artículo y estudiante de doctorado en el Grupo de Investigación de Magnetismo de TUK, explicó por qué sucede esto: "Cuando los fonones escapan, los magnones quieren reducir la energía para mantenerse en equilibrio. Como no pueden disminuir la cantidad de partículas,tienen que disminuir la energía de alguna otra manera. Por lo tanto, todos saltan al mismo bajo nivel de energía ".
Al espontáneamente, todos ocupan el mismo nivel de energía, los magnones forman un condensado de Bose-Einstein.
"Nunca introdujimos coherencia en el sistema", dijo Chumak, "así que esta es una forma muy pura y clara de crear condensados de Bose-Einstein".
resultado inesperado
Como suele ser el caso en la ciencia, el equipo hizo el descubrimiento por casualidad. Se habían propuesto estudiar un aspecto diferente de los nanocircuitos cuando comenzaron a suceder cosas extrañas.
"Al principio pensamos que algo estaba realmente mal con nuestro experimento o análisis de datos", dijo Schneider.
Después de discutir el proyecto con colaboradores en TUK y en los EE. UU., Modificaron algunos parámetros experimentales para ver si lo extraño era en realidad un condensado de Bose-Einstein. Verificaron su presencia con técnicas de espectroscopía.
El hallazgo interesará principalmente a otros físicos que estudian este estado de la materia. "Pero revelar información sobre los magnones y su comportamiento en forma de estado cuántico macroscópico a temperatura ambiente podría tener que ver con la búsqueda de desarrollar computadoras que utilicen los magnones como portadores de datos".Hillebrands dijo.
Chumak enfatizó la importancia de la colaboración dentro del Grupo de Investigación OPTIMAS de TUK para resolver el misterio. Combinar la experiencia de su equipo en nanoestructuras magnónicas con la experiencia de Hillebrand en condensados de magnón Bose-Einstein fue esencial. Su investigación recibió el apoyo significativo de dos Consejos Europeos de Investigación ERC subvenciones.
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Materiales proporcionado por Universidad de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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