Continúa la saga de los supersólidos

La fantasmagórica fase cuántica de la materia conocida como supersólido puede originarse a partir de dislocaciones que existen en los cristales. Esto es lo que afirman físicos de Canadá, Estados Unidos y Suiza, que han usado unas simulaciones por ordenador de miles de partículas de helio para concluir que la transición de fase a los supersólidos podría involucrar dislocaciones “de hélice” a bajas temperaturas (Phys. Rev. Lett. 99 035301).

La primera prueba convincente de la supersolidez vino en 2004, cuando los físicos estadounidenses Moses Chan y Eun-Song Kim estaban monitorizando la rotación de una muestra de helio-4 apoyada dentro de un oscilador de torsión. Cuando redujeron la temperatura por debajo de 230 mK, notaron que las oscilaciones se aceleraban ligeramente, y concluyeron que un 1% de la muestra se había convertido en supersólido y por tanto estaba aún en el marco del laboratorio.

Al principio, se pensó que esto era una prueba de la transición de fase predicha a finales de los 60, que sugirió que cerca del cero absoluto cualquier hueco presente en el entrelazamiento de una muestra colapsaría en el mismo estado cuántico, convirtiéndose en el llamado condensado Bose-Einstein. En esta fase de supersólido, los huecos serían capaces de moverse a través del resto del sólido sin esfuerzo, como en un superfluido.

Cálculos más recientes, no obstante, han demostrado que no habría suficiente condensación de huecos a bajas temperaturas para dar una señal supersólida tan grande como un 1%.

Una explicación alternativa es que la señal en realidad procede de la supersolidez que involucra a los diminutos “límites de grano”, pero esto fue descartado experimentalmente el mes pasado por Chan, quien dijo a Physics Web que sospechaba que la señal podría estar originada por las dislocaciones dentro del entramado cristalino.

Ahora, Massimo Boninsegni de la Universidad de Alberta y sus colaboradores de Estados Unidos y Suiza han respaldado sus sospechas simulando una dislocación en hélice en un cristal microscópico de helio-4. Las dislocaciones en hélice se formaron cuando una rotura en la estructura cristalina provocó que los átomos se apilasen en una estructura similar a una escalera en espiral, y para un cristal complejo de helio-4 anteriormente era demasiado difícil de simular con precisión.

Usando un nuevo algoritmo de ordenador, el grupo de Boninsegni encontró que, conforme reducían los parámetros de temperatura hacia el cero absoluto, el núcleo de la dislocación en hélice actuaba como un tubo a través del cual algunos átomos podrían fluir con libertad – fundamentalmente en una dimensión – como un superfluido. “Este es un aspecto importante experimentalmente, dado que un sistema unidimensional tiene distintas marcas físicas que pueden demostrarse mediante medidas”, dijo Boninsegni.

Los investigadores dicen que una red de estos núcleos superfluidos podrían producir una señal supersólida en una muestra real, aunque podría no producir una tal grande como la de un 1% originalmente registrada por Kim y Chan. La fuerza de la señal, sugieren, podría deberse a fuentes auxiliares, como “bolsas” de superfluido.


Autor: Jon Cartwright
Fecha Original: 20 de julio de 2007
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Comments (2)

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