Supersólido en un gas cuántico, un nuevo estado de la materia

Instituto de Óptica e Información Cuántica de la Academia Austriaca de Ciencias y de la Universidad de Innsbruck. (Foto: Wikimedia))
Instituto de Óptica e Información Cuántica de la Academia Austriaca de Ciencias y de la Universidad de Innsbruck. (Foto: Wikimedia))
Un equipo de físicos ha demostrado experimentalmente la existencia de los supersólidos cuánticos en gases, cuya existencia hipotética se había predicho hace más de cincuenta años. Estos experimentos se realizaron a mediados del año 2019.

En el mundo en que vivimos podemos reconocer la existencia de tres estados de la materia que nos rodea. Estos son el estado sólido, el líquido y el gaseoso.

Sin embargo, el avance científico ha permitido desvelar la existencia de otros estados de la materia, bajo condiciones extremas de frío, calor, presión, etc. Tales estados solo son posibles en condiciones experimentales muy sofisticadas.

¿Qué es el estado supersólido?

El estado supersólido era una predicción hipotética de la física cuántica, desde hace unos 50 años. En este caso, las partículas deberían tener una organización cristalina, como la tienen los sólidos comunes, pero también la materia debería ser superfluida.

Una materia súper fluida tiene una viscosidad cero, desplazándose sin esfuerzo alguno por cualquier parte.

Los primeros ensayos experimentales para demostrar este estado se concentraban en el Helio, pero los años fueron transcurriendo y las esperanzas en este material se fueron perdiendo.

A mediados del 2019, un grupo heterogéneo de investigadores del Instituto de Óptica e Información Cuántica de la Academia Austriaca de Ciencias y de la Universidad de Innsbruck lograron crear en laboratorio el primer supersólido cuántico bidimensional.

Para ello emplearon un condensado de Bose-Einstein de átomos de disprosio magnetizados, a una temperatura de apenas unas pocas milésimas de grados kelvin.

Cabe destacar que tal logro fue posible gracias a la creación experimental de los condensados de Bose-Einstein, a mediados del año 1995. Este ingenioso experimento logró por primera vez enfriar átomos excitados por láser.

De esta forma, cuando el fotón impacta al átomo, logra rebotar con una energía mayor a la inicial. En pocas palabras, le resta energía al átomo, el cual se enfría hasta unas milésimas de grados kelvin, por encima del cero absoluto.

Es importante también resaltar el esfuerzo hecho, dos años antes (2017), por un equipo de físicos de la ETH Zúrich y del MIT, los cuales lograron crear un supersólido de celosía óptica externa, empleando el método de los condensados de Bose-Einstein.

Sin embargo, los resultados de los experimentos del año 2019 fueron más contundentes y directos.

Los resultados de las investigaciones vigentes

Los resultados de los experimentos del año 2019 fueron publicados este año 2021, en la revista digital Nature, después de las rutinarias y estrictas comprobaciones científicas del caso.

El artículo “Two dimensional supersolidity in a dipolar quantum gas” lo firman los siguientes físicos: Matthew A. Norcia, Claudia Politi, Lauritz Klaus, Elena Poli, Maximilian Sohmen, Manfred J. Mark, Russell N. Bisset, Luis Santos y Francesca Ferlaino.

Estos resultados representan una base sólida, a partir de la cual habrá de avanzarse más sobre este campo tan especializado de la física cuántica.

Quedan por delante nuevos retos e impresionantes consecuencias científicas, que habrán de salir más adelante y que pueden llegar a resolver otros fenómenos desconcertantes de la física en general. La historia de la física está llena de estos casos.

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