¿Es un gas, un sólido, un fluido, o todo a la vez?

¿Prueba sólida? Un gas ultrafrío de átomos de rubidio muestra una ordenación parecida a la cristalina de regiones magnéticas, haciendo posible un material supersólido. Crédito: M. Vengalattore et al., arXiv.org (24 de enero de 2009)

Hace cinco años, investigadores de los Estados Unidos vieron las primeras pruebas de un “supersólido”, un extraño estado de la materia en el que cristales de helio ultrafrío podían fluir como un líquido sin viscosidad. Pero las pruebas de la supersolidez del helio no eran irrefutables. Ahora, existe un nuevo contendiente para la afirmación de la supersolidez. En el reunión de la Sociedad Física Americana, Dan Stamper-Kurn,físico de la Universidad de California en Berkeley, informó de las pruebas de que un gas de átomos de rubidio podía formar un supersólido. De mantenerse las nuevas observaciones, podría llevarnos a un nuevo tipo de materiales ideales para la comprensión del comportamiento cuántico de la materia.

Para calificar algo como supersólido, un grupo de átomos debe pasar dos pruebas. Primero, debe tener una ordenación regular, como la ordenaci´pn alterna de átomos de cloro y sodio en un grano de sal de mesa. Segundo – y aquí viene lo extraño – los átomos deben adoptar todos el mismo estado mecánico cuántico. La segunda propiedad, llamada coherencia, hace posible que los investigadores vean la naturaleza cuántica ondulatoria. Equipos anteriores lo observaron cuando crearon condensados de Bose-Einstein en un gas de átomos de rubidio en 1995. Pero los átomos de esos gases no estaban ordenados, por lo que no formaban un supersólido. Debido a que el rubidio es magnético, no obstante, Stamper-Kurn y sus colegas de Berkeley pensaron que las interacciones magnéticas entre los átomos de rubidio en el gas podrían llevarles a adoptar una ordenación regular como los átomos de un sólido.

Para buscar esta ordenación, el equipo de Stamper-Kurn usó una técnica convencional de atrapamiento láser para confinar un gas de millones de átomos de rubidio en una trampa rectangular similar a una tabla de surf. Entonces enfriaron la muestra por debajo de 500 nanokelvin. Finalmente, hicieron chocar su colección de átomos de rubidio con un chorro de luz polarizada circularmente, la cual se refleja de forma distinta por los átomos de distinta orientación magnética y puede, por tanto, revelar la orientación magnética de los átomos de la muestra. Lo que vieron fue que dentro de la trampa óptica, los átomos de rubidio se ordenaban a sí mismos en dominios de 5 micrómetros cuadrados, dentro de los cuales los átomos adoptaban una orientación magnética similar. Es más, estos dominios adoptaron una ordenación similar a la cristalina, con dominios alternos con distintas ordenaciones magnéticas. Esta ordenación no era tan perfecta como la rejilla regular de sodio y cloro en la sal de mesa. Pero no es tampoco aleatoria. “Existe cierto orden emergente que se muestra en el sistema”, dice Stamper-Kurn.

Una vez que los investigadores de Berkeley observaron la composición ordenada de los átomos, decidieron comprobar si el gas era también coherente. Usando otro láser, golpearon a dos grupos de átomos de rubidio que ya estaban en la trampa. Encontraron que los átomos interferían entre sí de la misma forma que dos rayos de luz coherente crean un patrón de interferencia de bandas iluminadas y oscuras, una señal inconfundible de su naturaleza cuántica ondulatoria.

El nuevo trabajo es “fabuloso”, dice Charles Clark, físico en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Gaithersburg, Maryland. Al contrario que el helio supersólido de gran tamaño, los gases ultrafríos pueden ser fácilmente manipulables, apunta Clark. Esto podría abrir una puerta a nuevos experimentos para probar el comportamiento de los supersólidos, comenta. Pero Stamper-Kurn advierte que el caso de la supersolidez en el rubidio aún no está cerrado. Por una parte, la ordenación magnética cristalina no es perfecta. Y la forma de tabla de surf de la trampa permite a los científicos ver sólo cinco o seis dominios a lo largo de su anchura, aunque pueden verse docenas a lo largo de su longitud. Muchos investigadores probablemente querrán más pruebas de que la ordenación del gas se extiende más, antes de coronarlo como supersólido.


Autor: Robert F. Service
Fecha Original: 18 de marzo de 2009
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Comments (3)

  1. ¿Es un gas, un sólido, un fluido, o todo a la vez?…

    Hace cinco años, investigadores de los Estados Unidos vieron las primeras pruebas de un “supersólido”, un extraño estado de la materia en el que cristales de helio ultrafrío podían fluir como un líquido sin viscosidad. Pero las pruebas de la …

  2. [...] traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Science y su autor es Robert F. Service. Más sobre el tema en [...]

  3. juan tovar

    A MUY BIEN……… NOTOCIAS COMO ESTAS SON MUY INTERESANTES……, PERO CUANDO NOS MORTRARAN UNA PRUEVA CONCRETA PUES YO NUNCA OBSERVO NOTICIAS COMO ESTAS EN EL ENTORNO QUE ME RODEA.

    ESTA PAGINA ES MUY BUENA PERO NO MUCHOS LA CONOCEN………

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