Evidencia de una nueva propiedad de la materia cuántica

Estructura del cristal estudiada en la investigación
INSTITUTE FOR QUANTUM MATTER/JHU
Actualizado 12/06/2018 14:09:22 CET

   MADRID, 12 Jun. (EUROPA PRESS) -

   Una propiedad teorizada, pero nunca antes detectada, de la materia cuántica ha sido ahora descubierta en el laboratorio por un equipo de la Universidad Johns Hopkins.

   En concreto, los investigadores demostraron que un material cuántico en particular puede demostrar fluctuaciones dipolares eléctricas: oscilaciones irregulares de polos diminutos con carga en el material, incluso en condiciones extremadamente frías, en un entorno de -267 grados Celsius, próximo al cero absoluto.

   El material, sintetizado por primera vez hace 20 años, se llama k- (BEDT-TTF) 2Hg (SCN) 2 Br. Se deriva de compuestos orgánicos, pero se comporta como un metal.

   "Lo que encontramos con este material cuántico en particular es que, incluso a temperaturas muy frías, los dipolos eléctricos todavía están presentes y fluctúan de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica", dijo Natalia Drichko, profesora asociada de investigación en física de la Universidad Johns Hopkins.

   "Por lo general, pensamos en la mecánica cuántica como una teoría de cosas pequeñas, como los átomos, pero aquí observamos que el cristal se está comportando cuánticamente-mecánicamente", dijo Drichko, autor principal de un artículo sobre la investigación publicado en la revista Science.

   La física clásica describe la mayor parte del comportamiento de los objetos físicos que vemos y experimentamos en la vida cotidiana. En física clásica, los objetos se congelan a temperaturas extremadamente bajas, dijo Drichko. En la física cuántica, ciencia que ha crecido principalmente para describir el comportamiento de la materia y la energía en el nivel atómico y más pequeña, hay movimiento incluso a esas temperaturas frías, dijo Drichko.

   "Esa es una de las principales diferencias entre la física clásica y la física cuántica que los físicos de la materia condensada están explorando", dijo.

   Un dipolo eléctrico es un par de polos iguales pero cargados opuestamente separados por cierta distancia. Tales dipolos pueden, por ejemplo, permitir que un cabello "se adhiera" a un peine mediante el intercambio de electricidad estática: se forman diminutos dipolos en el borde del peine y el borde del cabello.

   El equipo de investigación de Drichko observó el nuevo estado eléctrico a temperatura baja extrema de la materia cuántica en el laboratorio de espectroscopía Raman de Drichko, donde el trabajo clave fue realizado por la estudiante graduada Nora Hassan. Los miembros del equipo arrojaron luz enfocada sobre un pequeño cristal del material. Empleando técnicas de otras disciplinas, incluidas la química y la biología, encontraron pruebas de las fluctuaciones de los dipolos.

   El estudio fue posible gracias al espectrómetro diseñado por el equipo, construido en casa, que aumentó la sensibilidad de las mediciones 100 veces.

   El efecto cuántico único que el equipo descubrió podría usarse potencialmente en la computación cuántica, un tipo de computación en la cual la información es capturada y almacenada en formas que aprovechan los estados cuánticos de la materia.