Casi 50 a\u00f1os desde que los cient\u00edficos imaginaron lo que podr\u00eda parecer la supersolidez, un estado cu\u00e1ntico peculiar en el que los \u00e1tomos est\u00e1n dispuestos en un patr\u00f3n regular pero, al mismo tiempo, pueden fluir sin fricci\u00f3n, los investigadores ahora han demostrado un gas cu\u00e1ntico supers\u00f3lido bidimensional en el laboratorio. por primera vez. En un gas descrito por la f\u00edsica cl\u00e1sica, te\u00f3ricamente podr\u00eda etiquetar cada \u00e1tomo constituyente del gas y conocer siempre su posici\u00f3n y momento. Sin embargo, nunca se puede conocer este tipo de informaci\u00f3n para cada part\u00edcula individualmente en un gas cu\u00e1ntico.<\/p>\n\n\n\n
A temperaturas relativamente altas, el modelo de gas cl\u00e1sico es una buena aproximaci\u00f3n del comportamiento del fluido. Despu\u00e9s de todo, los ingenieros han estado usando ecuaciones f\u00edsicas cl\u00e1sicas durante d\u00e9cadas y nuestros aviones vuelan de manera agradable y predecible, por ejemplo. Sin embargo, a temperaturas muy bajas cercanas al cero absoluto, los \u00e1tomos y las mol\u00e9culas se ralentizan y el comportamiento de los fluidos se describe con mayor precisi\u00f3n como un gas cu\u00e1ntico, un comportamiento que puede ser bastante dif\u00edcil de entender.<\/p>\n\n\n\n
Por ejemplo, a 0.000001 grados por encima del cero absoluto, los \u00e1tomos se vuelven tan densamente empaquetados que se comportan como un s\u00faper \u00e1tomo, actuando al un\u00edsono. Los \u00e1tomos pueden formar una forma ex\u00f3tica de materia llamada condensado de Bose-Einstein (BEC), tambi\u00e9n conocido como el quinto estado de la materia, en el que los \u00e1tomos individuales est\u00e1n completamente deslocalizados. Esto significa que existe el mismo \u00e1tomo en cada punto dentro del condensado en un momento dado, algo que no tiene sentido desde la perspectiva de la f\u00edsica cl\u00e1sica. Es lo que es.<\/p>\n\n\n\n
Los fluidos cu\u00e1nticos como los BEC tienden a exhibir algunos comportamientos macrosc\u00f3picos “cu\u00e1nticos” como superfluidez (flujo de fluido con viscosidad cero) o superconductividad (flujo el\u00e9ctrico con resistencia cero). Aparentemente, tambi\u00e9n existen los supers\u00f3lidos, materiales extra\u00f1os cuyos \u00e1tomos est\u00e1n dispuestos en una red ordenada pero que, sin embargo, fluyen sin fricci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
En 2019, investigadores dirigidos por Francesca Ferlaino, f\u00edsica de la Universidad de Innsbruck en Austra, demostraron por primera vez un estado supers\u00f3lido en un gas cu\u00e1ntico ultrafr\u00edo de \u00e1tomos magn\u00e9ticos. Sin embargo, este esfuerzo solo pudo alcanzar estados supers\u00f3lidos en una cadena de gotas unidimensionales. Ahora, los investigadores han ido m\u00e1s all\u00e1 al extender este fen\u00f3meno a dos dimensiones.<\/p>\n\n\n\n
“Normalmente, uno pensar\u00eda que cada \u00e1tomo se encontrar\u00eda en una gota espec\u00edfica, sin forma de interponerse entre ellos”, dice Matthew Norcia del equipo de Francesca Ferlaino.<\/p>\n\n\n\n
\u201cSin embargo, en el estado supers\u00f3lido, cada part\u00edcula se deslocaliza a trav\u00e9s de todas las gotas, existiendo simult\u00e1neamente en cada gota. B\u00e1sicamente, tienes un sistema con una serie de regiones de alta densidad (las gotas) que comparten los mismos \u00e1tomos deslocalizados”.<\/p>\n\n\n\n
La estructura de cristal 2-D est\u00e1 bloqueada en una estructura r\u00edgida pero tambi\u00e9n deslocalizada al mismo tiempo, un fen\u00f3meno que hace posible una fuerte polaridad de \u00e1tomos magn\u00e9ticos ultraenfriados. Al hacerlo, los f\u00edsicos han creado una estructura s\u00f3lida con las propiedades de un superfluido.<\/p>\n\n\n\n
Como cualquier experimento de f\u00edsica cu\u00e1ntica respetable, esta investigaci\u00f3n abre m\u00e1s preguntas de las que responde. Por ejemplo, no est\u00e1 claro si es posible fabricar supers\u00f3lidos a mayor escala.<\/p>\n\n\n\n