La mecánica cuántica, el comportamiento del universo en la escala más pequeña, continúa sorprendiéndonos, y los científicos ahora han podido crear con éxito un objeto cuántico llamado muro de dominio en entornos de laboratorio. Por primera vez, estas paredes ahora se pueden generar en el laboratorio a pedido, lo que ocurre cuando los átomos almacenados a temperaturas muy frías, un escenario conocido como condensado de Bose-Einstein, se agrupan en dominios bajo ciertas condiciones. Las paredes son las uniones entre estos dominios. Los investigadores que crean estos muros de dominio dicen que podrían terminar arrojando nueva luz sobre muchas áreas diferentes de la mecánica cuántica, incluida la electrónica cuántica, la memoria cuántica y el comportamiento de partículas cuánticas exóticas.
“Es como una duna de arena en el desierto: está hecha de arena, pero la duna actúa como un objeto que se comporta de manera diferente a los granos de arena individuales”, dice el físico Kai-Xuan Yao de la Universidad de Chicago.
Ha habido investigaciones previas sobre los muros de dominio, pero hasta ahora nunca se han podido crear a voluntad en el laboratorio, lo que les da a los científicos la capacidad de analizarlos de nuevas maneras. Resulta que actúan como objetos cuánticos independientes, pero no necesariamente de la forma en que los científicos esperarían que lo hicieran. Ese comportamiento inesperado significa que las paredes del dominio se unen a una clase de objetos llamados fenómenos emergentes, donde las partículas que se unen parecen seguir un conjunto diferente de leyes físicas que las partículas que operan por sí mismas.
Una de las observaciones inusuales realizadas por el equipo es la forma en que las paredes del dominio reaccionan a los campos eléctricos, algo que necesitará más estudio para desenredarse. Por ahora, solo poder producir y manipular estos muros es un importante paso adelante.
“Tenemos mucha experiencia en el control de átomos”, dice el físico Cheng Chin de la Universidad de Chicago. “Sabemos que si empujas los átomos hacia la derecha, se moverán hacia la derecha. Pero aquí, si empujas la pared del dominio hacia la derecha, se moverá hacia la izquierda”.
Parte de la razón por la que el descubrimiento es tan importante es que podría enseñarnos más sobre cómo se comportaron los átomos al comienzo de la existencia del Universo: las partículas que una vez se agruparon eventualmente se expandieron para formar estrellas y planetas, y a los científicos les gustaría saber exactamente cómo sucedió eso.
Este descubrimiento de la pared de dominio cae bajo el paraguas de lo que se conoce como teoría de calibre dinámico, una forma de probar y calcular la dinámica de los fenómenos cuánticos en el laboratorio. Estos descubrimientos podrían explicar cómo operan los fenómenos emergentes en todo, desde los materiales hasta el Universo primitivo.
Sin embargo, además de mirar hacia atrás, los investigadores también miran hacia adelante. Una vez que se entienda más acerca de cómo se pueden controlar las paredes de dominio, podría abrir oportunidades para nuevas tecnologías cuánticas.
“Puede haber aplicaciones para este fenómeno en términos de fabricación de material cuántico programable o procesadores de información cuántica”, dice Chin.
“Se puede usar para crear una forma más sólida de almacenar información cuántica o habilitar nuevas funciones en los materiales. Pero antes de que podamos descubrirlo, el primer paso es comprender cómo controlarlos”.
La investigación ha sido publicada en Nature.
Fuente: Science Alert.
