Los cient\u00edficos acaban de observar c\u00f3mo una extra\u00f1a fase de la materia se transformaba en una a\u00fan m\u00e1s extra\u00f1a. Por primera vez, vieron c\u00f3mo un superfluido se transformaba en un supers\u00f3lido, una transici\u00f3n que ni siquiera estaban seguros de que fuera posible.<\/p>\n\n\n\n
En un estudio publicado el 28 de enero en la revista Nature<\/a>, investigadores observaron un grupo de excitones (cuasipart\u00edculas que combinan un electr\u00f3n y un hueco electr\u00f3nico) transform\u00e1ndose de un superfluido a un supers\u00f3lido y viceversa. Es la primera vez que se observa la condensaci\u00f3n de excitones en un supers\u00f3lido, experimentando una transici\u00f3n de fase reversible, similar a la del agua, que puede transformarse de l\u00edquido a hielo y viceversa.<\/p>\n\n\n\n Existen muchas m\u00e1s fases de la materia<\/a> que las tres t\u00edpicas que encontramos a diario (gases, l\u00edquidos y s\u00f3lidos), aunque la mayor\u00eda de estos otros estados de la materia solo existen en condiciones extremas. Los superfluidos son un tipo que se produce \u00fanicamente cuando algunas part\u00edculas, como los is\u00f3topos de helio y los excitones, se enfr\u00edan justo por encima del cero absoluto<\/a> (la ausencia total de calor). No son exactamente l\u00edquidos: fluyen sin resistencia por fricci\u00f3n y, al agitarse, forman peque\u00f1os tornados eternos llamados v\u00f3rtices cu\u00e1nticos<\/a>.<\/p>\n\n\n\n Los supers\u00f3lidos, por otro lado, son un estado de la materia que, seg\u00fan la teor\u00eda, existe cuando los superfluidos se enfr\u00edan a\u00fan m\u00e1s. Mantienen la viscosidad cero de la superfluidez, pero en lugar de que las part\u00edculas se muevan en una masa l\u00edquida, forman una estructura ordenada, como una red cristalina, a la vez que conservan su capacidad de fluir y formar v\u00f3rtices cu\u00e1nticos.<\/p>\n\n\n\n Ya se han creado supers\u00f3lidos en laboratorios, como en 2021, cuando investigadores crearon\u00a0disprosio supers\u00f3lido 2D<\/a>, y en 2024, cuando observaron v\u00f3rtices cu\u00e1nticos en un supers\u00f3lido. Sin embargo, esto solo se logr\u00f3 utilizando equipo y energ\u00eda adicionales para forzar la formaci\u00f3n de part\u00edculas en una red ordenada. El nuevo estudio, en cambio, demuestra una transici\u00f3n de fase natural.<\/p>\n\n\n\n “Por primera vez, hemos visto un superfluido experimentar una transici\u00f3n de fase para convertirse en lo que parece ser un supers\u00f3lido”, dijo en un\u00a0comunicado\u00a0<\/a>Cory Dean<\/a>, f\u00edsico de la Universidad de Columbia y coautor del estudio.<\/p>\n\n\n\n Para lograrlo, los investigadores colocaron dos trozos de grafeno \u2014que es como una hoja de papel muy fina compuesta exclusivamente de \u00e1tomos de carbono\u2014 muy cerca uno del otro. Luego, a\u00f1adieron un campo magn\u00e9tico<\/a> intenso y enfriaron el sistema para formar una “sopa” de excitones.<\/p>\n\n\n\n Al enfriarse a una temperatura de entre 1,5 y 4\u00b0C por encima del cero absoluto, los excitones formaron un superfluido. Al enfriarse a una temperatura superior, los excitones pasaron a una misteriosa nueva fase el\u00e9ctricamente aislante que, seg\u00fan el equipo, podr\u00eda ser el supuesto estado supers\u00f3lido.<\/p>\n\n\n\n “La superfluidez se considera generalmente como el estado fundamental de baja temperatura”, declar\u00f3\u00a0Jia Li<\/a>, f\u00edsico de la Universidad de Texas en Austin y coautor del estudio. “Observar una fase aislante que se funde en un superfluido no tiene precedentes. Esto sugiere firmemente que la fase de baja temperatura es un s\u00f3lido excit\u00f3nico muy inusual”.<\/p>\n\n\n\n El equipo est\u00e1 buscando otros materiales para probar, adem\u00e1s de encontrar nuevas formas de medir y estudiar el estado supers\u00f3lido del excit\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n “Por ahora, estamos explorando los l\u00edmites en torno a este estado aislante, a la vez que desarrollamos nuevas herramientas para medirlo directamente”, afirm\u00f3 Dean. Estudios posteriores ayudar\u00e1n a los cient\u00edficos a comprender el comportamiento de los supers\u00f3lidos y los superfluidos, profundizar nuestra comprensi\u00f3n de la f\u00edsica de part\u00edculas y trabajar en aplicaciones de supers\u00f3lidos a mayor temperatura.<\/p>\n\n\n\nFases secretas de la materia<\/h2>\n\n\n\n
Explorando nuevos l\u00edmites<\/h2>\n\n\n\n