¿Cómo giran las moléculas en un solvente? Responder esta pregunta es complicado, ya que la rotación molecular se ve perturbada por un gran número de átomos circundantes. Por mucho tiempo, Las simulaciones por ordenador a gran escala han sido el enfoque principal para modelar interacciones molécula-disolvente. Sin embargo, consumen mucho tiempo y, a veces, no son factibles. Ahora, Mikhail Lemeshko del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (IST Austria) ha demostrado que los angulones, un cierto tipo de cuasipartícula que propuso hace dos años, hacen, De hecho, se forman cuando una molécula se sumerge en helio superfluido. Ofrece una descripción rápida y sencilla de la rotación de moléculas en disolventes.

En física, el concepto de cuasipartículas se utiliza como técnica para simplificar la descripción de sistemas de muchas partículas. A saber, en lugar de modelar interacciones fuertes entre billones de partículas individuales, uno identifica los componentes básicos del sistema que solo interactúan débilmente entre sí. Estos bloques de construcción se denominan cuasipartículas y pueden consistir en grupos de partículas. Por ejemplo, para describir las burbujas de aire que se elevan en el agua desde los primeros principios, habría que resolver un enorme conjunto de ecuaciones que describan la posición y el momento de cada molécula de agua. Por otra parte, las burbujas mismas pueden tratarse como partículas individuales, o cuasipartículas, lo que simplifica drásticamente la descripción del sistema. Como otro ejemplo, considere un caballo corriendo envuelto en una nube de polvo. Uno puede pensar en él como una cuasipartícula que consiste en el propio caballo y la nube de polvo que se mueve con él. Comprender lo que está sucediendo en términos de tal 'cuasi caballo' es sustancialmente más fácil en comparación con el tratamiento de cada grano de polvo, así como el caballo, por separado en una simulación complicada.

El último ejemplo es similar a lo que hizo Mikhail Lemeshko en su estudio. En lugar de tratar la molécula en rotación y todos los átomos del material circundante por separado, usó angulones para ver el problema desde una perspectiva diferente. Cuasipartículas de Angulon, que se forman cuando un objeto giratorio interactúa con un entorno circundante, fueron pronosticados teóricamente hace dos años por Lemeshko y Schmidt. Hasta ahora, sin embargo, se consideraron sólo teóricos. El estudio de Lemeshko, que se publicó hoy en Cartas de revisión física , se basa en datos experimentales recopilados por varios laboratorios durante las últimas dos décadas. Todos los experimentos tenían una cosa en común:se observó que moléculas de diferentes tipos giraban dentro de pequeñas gotas de helio superfluido. Como ha demostrado Lemeshko, independientemente de la molécula que se haya estudiado, ya sean especies pesadas o ligeras, metano, agua, dióxido de carbono o amoniaco, el resultado de la teoría del angulón siempre estuvo de acuerdo con las mediciones. Esto indica que las cuasipartículas de angulon lo hacen, Por supuesto, se forman dentro de las gotas de helio.

"En nuestro primer estudio, propusimos angulones como una posibilidad para describir la rotación de moléculas en solventes. Ahora, hemos proporcionado pruebas sólidas de que los angulones realmente existen, ", dice Lemeshko. Esto simplifica sustancialmente las teorías de muchas partículas existentes y podría conducir a aplicaciones en física molecular, química teórica, e incluso biología.

Enderalp Yakaboylu encontró una primera aplicación de la teoría del angulón, un postdoctorado en el grupo de Lemeshko. Los autores predijeron que incluso un medio que no es polarizable puede proteger una impureza sumergida de un campo electromagnético externo. Este efecto, que parece contradecir la intuición, se llama "cribado anómalo" y es causado por un intercambio de momento angular a nivel cuántico. El descubrimiento, que los autores publicaron en Cartas de revisión física , fue posible al describir la partícula cargada y el entorno que interactúa como una cuasipartícula de angulón. Las mediciones futuras mostrarán si la predicción se puede probar experimentalmente.