Los investigadores han observado el espectro de un gas atómico ultrafrío que puede existir como un superfluido o un condensado de Bose-Einstein en un estudio que podría proporcionar pistas sobre la naturaleza de la superconductividad
Por Sofía Chen
Los gases ultrafríos de los átomos fermiónicos ofrecen a los investigadores una forma de estudiar los fenómenos cuánticos de muchos cuerpos utilizando técnicas de medición de la física atómica y molecular. En un nuevo experimento, Hauke Biss de la Universidad de Hamburgo, Alemania, y sus colegas han utilizado un gas de este tipo para medir el espectro de excitación de un sistema cuántico de muchos cuerpos que experimenta una transición de un condensado de Bose-Einstein (BEC) a un Bardeen. -Cooper-Schrieffer (BCS) superfluido [ 1 ]. Los resultados proporcionan datos de referencia importantes para las teorías de los gases de Fermi que interactúan fuertemente en entornos como las estrellas de neutrones y los superconductores no convencionales.
El equipo atrapó un gas de átomos fermiónicos de litio-6 y, al sintonizar un campo magnético, varió la fuerza con la que interactuaban los átomos. Los átomos que interactúan débilmente produjeron un superfluido al formar pares de Cooper unidos de forma relativamente flexible, de forma análoga a los pares de electrones en un superconductor convencional. Las interacciones más fuertes hicieron que cada átomo se acoplara a muchos de sus vecinos. Al aumentar aún más la energía de enlace, los átomos se emparejaron para formar bosones similares a moléculas estrechamente unidos, que se condensaron en un BEC.
Para estudiar este «cruce BEC-BCS», el equipo utilizó láseres para generar excitaciones en el gas a diferentes fuerzas de interacción atómica. Los espectros de estas excitaciones cerca del cruce pueden proporcionar pistas sobre la naturaleza de la superconductividad, pero hasta ahora no se ha explorado en gran medida.
Los investigadores encontraron que el espectro medido coincidía con la teoría en los regímenes BEC y de cruce, exhibiendo una característica llamada brecha superfluida, un rango de energía en el que no pueden ocurrir excitaciones. Hacia el régimen BCS, sin embargo, las mediciones y la teoría divergieron. Biss y sus colegas dicen que la discrepancia podría ayudar a los investigadores a mejorar las teorías de los superfluidos fuertemente correlacionados, por ejemplo, al incluir una descripción consistente de las excitaciones de los agujeros de partículas que se forman como resultado de las fluctuaciones de energía de las partículas.
