Simula una teoria gauge diferent a l'electromagnetisme
BARCELONA, 11 ago. (EUROPA PRESS) -
Investigadors de l'Institut de Cincies Fotniques (ICFO) de Barcelona i de la Universitat Autnoma de Barcelona (UAB) han demostrat en un estudi interaccions collectives quirals entre toms refredats a les temperatures més baixes.
Segons ha informat aquest dijous l'ICFO en un comunicat, el resultat és un sistema quntic sintonitzable que es comporta de manera diferent a la seva imatge al mirall i es descriu amb una teoria gauge --models matemtics de la física terica--, un dels pilars de la física moderna.
En l'estudi, publicat a la revista 'Nature', els investigadors han pogut simular "per primera vegada" una teoria gauge diferent a l'electromagnetisme, i per fer-ho han fet servir toms ultrafreds.
Els investigadors es van proposar dur a terme al laboratori una teoria gauge que s'emmarca dins de les topolgiques, diferent de la mena de teories dinmiques a les quals pertany l'electromagnetisme.
En el llenguatge de la teoria gauge, la fora electromagntica entre dos electrons sorgeix quan intercanvien un fotó, una partícula de llum que també es pot propagar en absncia de matria.
No obstant aix, en els materials quntics biodimensionals sotmesos a camps magntics intensos, els fotons intercanviats pels electrons es comporten com si fossin extremadament pesats i només es poden moure mentre estiguin units a la matria, la qual cosa dóna als electrons propietats molt particulars, que només poden fluir a través de les vores del material.
SIMULAR UNA TEORIA GAUGE
Per aportar realitat a aquesta teoria gauge topolgica i simular-la en un experiment, els investigadors van fer servir un núvol d'toms refredats a temperatures d'unes mil milionsimes de grau per sobre del zero absolut.
Com a espcie atmica van triar el potassi perqu un dels seus istops té dos estats que interactuen amb diferent fora i es poden fer servir com a peces quntiques per construir la teoria gauge BF quiral, i van aplicar llum lser per combinar els dos estats en de un nou.
Aquesta tcnica, denominada 'vestir els toms amb llum', va fer que els toms adquirissin interaccions peculiars la fora i signe de les quals depenien de la velocitat del núvol, i van crear una guia d'ones ptica que restringia el moviment dels toms a una línia i van utilitzar lsers addicionals per colpejar el núvol perqu es mogués a diferents velocitats al llarg de la guia d'ones.
En condicions normals, en deixar evolucionar lliurement els toms a la guia d'ona ptica, el núvol de potassi s'hauria d'haver comenat a expandir immediatament, per la 'llum de vestit' va modificar el comportament dels toms.
Els investigadors han assenyalat que el fet que els toms es comportin de manera diferent en moure's en direccions oposades demostra que el sistema és quiral, és a dir, diferent de la seva imatge en el mirall.
La investigadora de l'ICFO Leticia Tarruell ha assegurat que quan van observar l'efecte de les interaccions quirals al núvol atmic no intentaven simular una teoria gauge, i ha subratllat la combinació de mtodes experimentals de física d'ultrabaixes temperatures i idees teriques de física d'altes energies.
