Fermiones enfriados a una temperatura 3 mil millones de veces más baja que en el espacio para un experimento cuántico

los que físicos entrar en la categoría de vamos a cerrar, estas son partículas bastante clásicas. Conoces al menos a algunos de ellos. El electrón o neutrino son fermiones. O átomos deliterbio (Yb) en el estado sólido también pueden ser tratados como fermiones. Y con la ayuda de vigas láseresdel Investigadores de la Universidad de Kioto (Japón) logró enfriar algunos a una temperatura increíblemente baja. Del orden de una mil millonésima parte calificación justo por encima de la cero absoluto. Eso es aproximadamente 3 mil millones de veces más frío que en el espacio interestelar. ¡Una grabación!

Pero no es solo para batir un récord que los físicos quisieran que la temperatura fuera tan baja. Es en esta etapa cuando aparecen nuevos fenómenos. Propiedades cuánticas, en particular. Y alcanzar temperaturas tan extremas les permite observar sistemas en acción que incluso supercomputadoras mas poderosas los actuales no son capaces de simular.

Por ejemplo, existe el sistema que los investigadores llaman modelo de Hubbard. Del nombre del físico que lo imaginó a principios de la década de 1960. Describe el comportamiento de los fermiones en una red (átomos que forman un sólido, por ejemplo) que solo interactúan cuando están en el mismo lugar, el mismo átomo. Los investigadores de hoy lo usan para estudiar el comportamiento magnético y superconductor materiales Qué sucede cuando los electrones se comportan colectivamente. Un poco como los fanáticos del fútbol jugando un hola en un estadio.

Descubre los secretos de los materiales.

Los investigadores de la Universidad de Kyoto estaban interesados ​​en un modelo Hubbard muy especial, el modelo llamado SU(N). Nombre gracioso. Si bien no se sabe que “SU” es una forma matemática de describir la altísima simetría del sistema y que “N” designa el estados de rotación posible para las partículas que lo componen. En el presente experimento, los átomos de iterbio por lo tanto. Estos pueden presentar seis estados de girar diferente. Y por primera vez, los físicos han revelado correlaciones magnéticas en un modelo SU(6) de Hubbard. Comprende que la alineación magnética cuántica de un átomo afecta a la de los demás.

Esperan finalmente entender por qué los materiales sólidos se vuelven rielesaisladores, imanes o superconductores. Dado que la simetría del sistema podría desempeñar un papel, los experimentos del tipo desarrollado en Kioto podrían proporcionar respuestas. Y por qué no, orientar a los investigadores hacia una forma de desarrollar materiales con las propiedades deseadas.

Los físicos señalan que las correlaciones observadas son de corto alcance. Pero enfriando aún más el asuntoesperan ver más sutiles y más exótico. Fases que no estarían ordenadas según un patrón evidente. Tampoco es del todo aleatorio. Fases que solo aparecen cuando se puede observar el sistema en su conjunto. En unos 300.000 átomos de una red 3D. Así como investigadores de la Universidad de Kyoto. Todo lo que necesitan hacer ahora es desarrollar las herramientas para medir este comportamiento. El reto está cumplido.