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A través de un artículo publicado en Nature, científicos de la Universidad de Cambridge compartieron un descubrimiento sin precedentes que desafía las propiedades de la materia a escala cuántica.
La publicación, titulada Observing the Two-Dimensional Bose Glass in an Optical Quasicrystal, presenta un "nuevo estado de la materia" que combina características tanto de sólidos como de líquidos.
El cristal de bose bidimensional es precisamente eso: un estado de la materia que muestra una estructura ordenada y repetitiva (similar a un sólido), pero en el que los átomos pueden moverse con cierta libertad (como en un líquido), todo ello restringido a un plano bidimensional.
Por primera vez, este estado fue observado en un experimento con átomos ultrafríos organizados en una estructura cuasicristalina. Este descubrimiento revela que los átomos siguen un patrón ordenado, pero no periódico, desafiando la repetición típica de los cristales convencionales.
El descubrimiento de una nueva fase de la materia que revoluciona la física
Este descubrimiento fue realizado por científicos de la Universidad de Cambridge y compartido a través de un artículo publicado por Ulrich Schneider y Bo Song en Nature.
En su artículo, titulado Observing the two-dimensional Bose glass in an optical quasicrystal, describen cómo lograron crear y observar esta nueva fase de la materia utilizando átomos de potasio ultrafríos en una trampa óptica cuasicristalina.
¿Qué es el vidrio de Bose?
En la física cuántica, las partículas pueden manifestar diferentes estados dependiendo de las condiciones a las que se someten.
Uno de estos estados es el superfluido, en el cual los átomos se desplazan de manera sincronizada sin experimentar resistencia, permitiendo que fluyan indefinidamente.
Este fenómeno se debe a la coherencia cuántica, una propiedad que mantiene a las partículas en una relación ordenada y sincronizada, facilitando así un comportamiento colectivo uniforme.
Sin embargo, cuando el sistema experimenta desorden, esta coherencia se ve comprometida y las partículas comienzan a organizarse de manera diferente.
El desorden puede inducir una fase cuántica conocida como "vidrio de Bose" o "cristal de Bose". A diferencia del superfluido, este actúa como un aislante cuántico, bloqueando el flujo de partículas.
Sin embargo, tiene una propiedad distintiva: a pesar de funcionar como un aislante, es compresible.
Las partículas, aunque se encuentran en posiciones fijas, pueden reorganizarse bajo presión, lo que permite que el material cambie de forma sin alterar su estado global.
El uso de átomos ultrafríos y trampas ópticas avanzadas permitió a los científicos observar este fenómeno con mayor claridad. Estas tecnologías facilitan el enfriamiento de átomos a temperaturas cercanas a un cero absoluto, donde se manifiestan comportamientos cuánticos esenciales para su análisis.
Está investigación es particularmente interesante porque, en este estado, las partículas pierden toda coherencia de fase a largo plazo, lo que significa que sus movimientos se vuelven impredecibles.
A diferencia del superfluido, donde las partículas están estrechamente correlacionadas, en el vidrio de Bose las partículas quedan atrapadas en pequeños "pozos" en un potencial desordenado, sin la capacidad de moverse libremente.
¿Es un nuevo estado de la materia realmente?
Es importante aclarar que el vidrio de Bose no es un nuevo estado de la materia en el sentido clásico. Los estados de la materia, como sólido, líquido, gas y plasma, describen cómo las partículas interactúan en condiciones específicas de temperatura y presión. Estos estados reflejan la organización macroscópica de las partículas.
En la física cuántica, hayfases diferentes de la materia, como los superfluidos y los condensados de Bose-Einstein, que no se ajustan a los estados clásicos.
El vidrio de Bose, por ejemplo, es una fase donde las partículas están localizadas como consecuencia del desorden, pero siguen siendo compresibles.
