Los físicos teóricos Yoshimichi Teratani y Akira Oguri de la Universidad de la ciudad de Osaka, y Rui Sakano de la Universidad de Tokio han desarrollado fórmulas matemáticas que describen un fenómeno físico que ocurre dentro de puntos cuánticos y otros materiales nanométricos. Las fórmulas, publicadas en la revista Cartas de revisión física , podría aplicarse a futuras investigaciones teóricas sobre la física de los puntos cuánticos, los gases atómicos ultrafríos y los quarks.
El problema es el 'efecto Kondo'. Este efecto fue descrito por primera vez en 1964 por el físico teórico japonés Jun Kondo en algunos materiales magnéticos, pero ahora parece ocurrir en muchos otros sistemas, incluidos los puntos cuánticos y otros materiales a nanoescala.
Normalmente, la resistencia eléctrica cae en los metales a medida que desciende la temperatura. Pero en los metales que contienen impurezas magnéticas, esto solo ocurre hasta una temperatura crítica, más allá de la cual la resistencia aumenta con la caída de la temperatura.
Los científicos finalmente pudieron demostrar que, a temperaturas muy bajas cercanas al cero absoluto, los espines de los electrones se entrelazan con las impurezas magnéticas, formando una nube que oculta su magnetismo. La forma de la nube cambia con más bajas de temperatura, lo que lleva a un aumento de la resistenciaEste mismo efecto ocurre cuando se aplican al metal otras 'perturbaciones' externas, como una tensión o un campo magnético.
Teratani, Sakano y Oguri querían desarrollar fórmulas matemáticas para describir la evolución de esta nube en puntos cuánticos y otros materiales a nanoescala, lo cual no es una tarea fácil.
Para describir un sistema cuántico tan complejo, comenzaron con un sistema en cero absoluto donde es aplicable un modelo teórico bien establecido, a saber, la teoría líquida de Fermi, para los electrones en interacción. Luego agregaron una 'corrección' que describe otro aspecto delsistema contra perturbaciones externas. Con esta técnica, escribieron fórmulas que describen la corriente eléctrica y su fluctuación a través de puntos cuánticos.
Sus fórmulas indican que los electrones interactúan dentro de estos sistemas de dos formas diferentes que contribuyen al efecto Kondo. Primero, dos electrones chocan entre sí, formando cuasipartículas bien definidas que se propagan dentro de la nube de Kondo. Más significativamente, una interacción llamada tresOcurre la contribución del cuerpo. Esto es cuando dos electrones se combinan en presencia de un tercer electrón, causando un cambio de energía de las cuasipartículas.
"Las predicciones de las fórmulas pronto podrían ser investigadas experimentalmente", dice Oguri. "Los estudios en la línea de esta investigación apenas han comenzado", agrega.
Las fórmulas también podrían extenderse para comprender otros fenómenos cuánticos, como el movimiento de partículas cuánticas a través de puntos cuánticos conectados a superconductores. Los puntos cuánticos podrían ser la clave para realizar tecnologías de información cuántica, como las computadoras cuánticas y la comunicación cuántica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de la ciudad de Osaka . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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