Los científicos no suelen disfrutar de los fuegos artificiales cuando descubren algo sobre el universo. Pero un equipo de investigadores de la Universidad de Chicago encontró un espectáculo esperándolos a nivel atómico, junto con una nueva forma de comportamiento cuántico.

"Este es un comportamiento muy fundamental que nunca antes habíamos visto; fue una gran sorpresa para nosotros, ", dijo el autor del estudio y profesor de física Cheng Chin. Publicado el 6 de noviembre en Naturaleza , la investigación detalla un fenómeno curioso, visto en lo que se pensaba que era un sistema bien entendido, que algún día podría ser útil en aplicaciones de tecnología cuántica.

El laboratorio de Chin estudia lo que sucede con las partículas llamadas bosones en un estado especial llamado condensado de Bose-Einstein. Cuando se enfría a temperaturas cercanas al cero absoluto, los bosones se condensarán todos en el mismo estado cuántico. Los investigadores aplicaron un campo magnético, empujando los átomos, y comenzaron a chocar, enviando algunos volando fuera del condensado. Pero en lugar de un campo uniforme de eyecciones aleatorias, vieron chorros brillantes de átomos disparándose juntos desde el borde del disco, como fuegos artificiales en miniatura.

"Si le hubieras pedido a casi todo el mundo que predijera lo que sucedería, habrían dicho que estas colisiones simplemente enviarían átomos volando en direcciones aleatorias, "dijo el becario postdoctoral Logan Clark, el primer autor del estudio; él y la coautora y becaria postdoctoral Anita Gaj fueron los primeros en ver el fenómeno. "Pero lo que vemos en cambio son miles de bosones que se agrupan para irse en la misma dirección".

"Es como si las personas formaran un consenso y se fueran en grupos, "Dijo Chin.

Los chorros diminutos pueden aparecer en otros sistemas, dijeron los investigadores, y comprenderlos puede ayudar a arrojar luz sobre la física subyacente de otros sistemas cuánticos.

Es más, los chorros, como otros nuevos comportamientos cuánticos, puede ser de interés en tecnología. "Por ejemplo, si enviaste un átomo en particular en una dirección, luego seguirían muchos más en la misma dirección, que te ayudaría a amplificar pequeñas señales en el mundo microscópico, "Dijo Clark.

Dado que hay energía entregada al sistema y las partículas no están en sus estados fundamentales, entra en la categoría de un área particularmente activa de la investigación en ingeniería cuántica llamada sistemas cuánticos "impulsados", dijeron los autores. La física de los sistemas en estos estados cuánticos no se comprende bien, pero esencial para la ingeniería de tecnologías útiles.

Sin embargo, Los condensados ​​de Bose-Einstein son un área generalmente bien estudiada, así que estaban emocionados de ver un comportamiento nunca antes documentado, dijeron los científicos.

"Si ves algo loco en este sencillo experimento, te hace preguntarte qué más hay ahí fuera, "dijo el estudiante de posgrado Lei Feng, también coautor.