Físicos encuentran evidencia de un estado exótico de la materia

   MADRID, 22 Dic. (EUROPA PRESS) -

   Investigadores de la Universidad de Heidelberg han encontrado un estado exótico de la materia donde las partículas constituyentes se emparejan cuando se limitan a dos dimensiones.

   Estos hallazgos del campo de la física cuántica pueden contener importantes pistas sobre fenómenos intrigantes de la superconductividad. Los resultados han sido publicados en Science.

   Los superconductores son materiales a través de los cuales la electricidad puede fluir sin resistencia una vez que se enfrían por debajo de una cierta temperatura crítica. La clase de materiales tecnológicamente más relevante, con temperaturas críticas excepcionalmente altas para la superconductividad, es poco conocida hasta ahora.

   Sin embargo, hay evidencia de que para que ocurra la superconductividad, cierto tipo de partículas, los fermiones, deben emparejarse. Además, la investigación ha demostrado que los materiales que se vuelven superconductores a temperaturas relativamente altas tienen estructuras estratificadas.

   "Esto significa que los electrones en estos sistemas solo pueden moverse en planos bidimensionales", explica en un comunicado Selim Jochim del Instituto de Física de la Universidad de Heidelberg, que dirige el proyecto. "Lo que no entendíamos hasta ahora era cómo la combinación de emparejamiento y dimensionalidad puede conducir a temperaturas críticas más altas".

   Para explorar esta cuestión, los investigadores del Center for Quantum Dynamics realizaron experimentos en los que confinaron un gas de átomos ultrafríos en trampas bidimensionales que crearon utilizando rayos láser enfocados.

   "En materiales de estado sólido como los óxidos de cobre, hay muchos efectos e impurezas diferentes que hacen que estos materiales sean difíciles de estudiar. Es por eso que utilizamos átomos ultrafríos para simular el comportamiento de los electrones en sólidos. Esto nos permite crear muestras muy limpias y nos da un control total sobre los parámetros esenciales del sistema ", dice Puneet Murthy, estudiante en el Centro de Dinámica Cuántica en la Universidad de Heidelberg y uno de los principales autores de esta publicación.

   Utilizando una técnica conocida como espectroscopia de radiofrecuencia, los investigadores midieron la respuesta de los átomos a un pulso de onda de radio. A partir de esta respuesta, pudieron decir exactamente si las partículas estaban emparejadas o no y de qué manera. Estas medidas también se realizaron para diferentes fuerzas de interacción entre fermiones.

   En el curso de los experimentos, los investigadores descubrieron un estado exótico de la materia. La teoría establece que los fermiones con una interacción débil deben emparejarse a la temperatura a la que se vuelven superconductores. Sin embargo, cuando los científicos aumentaron la interacción entre fermiones, descubrieron que el emparejamiento se producía a temperaturas varias veces superiores a la temperatura crítica.

   "Para lograr nuestro objetivo final de comprender mejor estos fenómenos, comenzaremos con sistemas pequeños que ensamblamos átomo por átomo", dice Jochim.