Nueva forma de materia
Física

Creada una nueva forma de materia

(NC&T) La proeza es obra de científicos del Instituto de Tecnología de Massachussets (MIT), y está estrechamente relacionada con la superconductividad de los electrones en metales. Wolfgang Ketterle, un galardonado con el premio Nobel, encabeza el grupo del MIT y es profesor de Física así como investigador principal en el Laboratorio de Investigación en Electrónica de dicha institución.

Durante varios años, grupos de investigación de numerosas partes del mundo han estudiado gases fríos compuestos por los llamados átomos fermiónicos, con la meta final de encontrar nuevas formas de superfluidez. Un gas superfluido puede fluir sin resistencia. Se puede distinguir claramente de un gas normal cuando es sometido a rotación. Un gas normal rota como un objeto ordinario, pero un superfluido sólo rota cuando forma vórtices similares a minitornados. Esto le da a un superfluido en rotación la apariencia de un queso suizo, donde los agujeros son los centros de los minitornados.

El equipo del MIT pudo ver estos vórtices superfluidos a temperaturas sumamente frías, cuando el gas fermiónico fue enfriado hasta muy cerca del cero absoluto (-273,16 grados Celsius). "Parece extraño llamar superfluidez a altas temperaturas a la superfluidez a 50 nanokelvin, pero lo que importa es la temperatura normalizada por la densidad de las partículas", explica Ketterle. "Ahora hemos alcanzado, y por mucho, la temperatura más alta para un superfluido. Normalizada por la densidad de electrones en un metal, la temperatura de transición del superfluido en gases atómicos sería más alta que la temperatura ambiente".

Nueva forma de materia
Vórtices observados en tres superfluidos en rotación. (Foto: Andre Schirotzek, Massachusetts Institute of Technology)
El equipo observó la superfluidez fermiónica en el isótopo litio-6, el cual comprende tres protones, tres neutrones y tres electrones. Dado que el número total de componentes es impar, el litio-6 es un fermión. Usando láser y técnicas evaporadoras de enfriamiento, enfriaron el gas hasta cerca del cero absoluto. Entonces atraparon el gas en el foco de un haz de láser infrarrojo. Los campos eléctricos y magnéticos de la luz infrarroja mantuvieron a los átomos en su lugar. El último paso fue hacer rotar un haz de láser verde por el gas para ponerlo en rotación. Una foto de la sombra de la nube mostró su conducta superfluida. La nube estaba agujereada por un conjunto regular de vórtices, prácticamente del mismo tamaño.

El trabajo está basado en la creación anterior por el grupo del MIT de un condensado de Bose-Einstein, una forma de materia en la que las partículas se condensan y actúan como una onda grande. Albert Einstein predijo este fenómeno en 1925. Los científicos se dieron cuenta más tarde que la condensación de Bose-Einstein y la superfluidez están íntimamente relacionadas.

El gas de Fermi superfluido creado en el MIT puede servir también como sistema modelo fácilmente controlable para estudiar las propiedades de formas mucho más densas de materia fermiónica, tales como superconductores sólidos, estrellas de neutrones o el plasma de quarks-gluones que existió en el universo temprano.
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