Dos investigadores de la Universidad de Heidelberg han desarrollado un sistema modelo que permite una mejor comprensión de los procesos en un experimento de física cuántica con átomos ultrafríos. Usando métodos asistidos por computadora, El Prof. Dr. Sandro Wimberger y David Fischer del Instituto de Física Teórica descubrieron leyes físicas que apuntan a las propiedades universales de este sistema. Sus resultados fueron publicados en la revista Annalen der Physik .

Bajo ciertas condiciones, las partículas pequeñas siguen leyes físicas completamente diferentes a las que estamos acostumbrados. "Al observar tales fenómenos físicos cuánticos, sin embargo, a veces es difícil y requiere trabajar con sistemas pequeños y aislados e investigarlos. Pero el aislamiento perfecto del medio ambiente nunca es posible, por lo que las influencias externas pueden destruir fácilmente el frágil estado del sistema cuántico, "explica el autor principal David Fischer, estudiante de física en la Universidad de Heidelberg. Para experimentos en este campo, Mantener estas alteraciones bajo control es de gran interés. "Este control nos permite no solo garantizar la coherencia del sistema, pero también se puede utilizar de forma selectiva para efectuar condiciones especiales, "enfatiza el profesor Wimberger.

Los átomos ultrafríos llenados en los llamados pozos potenciales han demostrado ser objetos de prueba adecuados en muchos experimentos. Se utiliza una configuración láser especial para generar una barrera que bloquea los átomos en un área pequeña. Si luego se acercan varios pozos lo suficiente, los átomos tienen la capacidad de "hacer un túnel" de un pozo a otro adyacente. Todavía están atrapados en los pozos, pero puede pasar de un pozo a otro, según los físicos de Heidelberg. La temperatura de los átomos, que está apenas por encima del cero absoluto a -273,15 grados Celsius, favorece este comportamiento mecánico-cuántico.

Al desarrollar su sistema modelo, David Fischer y Sandro Wimberger reprodujeron un experimento realizado en la Universidad Técnica de Kaiserslautern. Allí, Se investigó el comportamiento de los átomos fríos en una cadena de pozos potenciales. Los investigadores llenaron la cadena con átomos, vació el pozo del medio, y lo vio rellenarse con átomos de los otros pozos. "Los resultados de este estudio sugieren que la decoherencia, es decir, interferencia externa, juega un papel fundamental en este proceso. Lo que no está claro es qué procesos microscópicos utiliza el sistema cuántico para interactuar con el medio ambiente, "dice David Fischer.

En su simulación asistida por computadora del proceso de recarga, Los dos investigadores de Heidelberg probaron varias hipótesis y exploraron qué procesos influían realmente en el comportamiento del sistema modelo. Entre otras cosas, notaron que el tiempo requerido para el proceso de recarga variaba según los parámetros del sistema. Esta duración sigue una ley de potencia, dependiendo de la tasa de decoherencia especificada por los investigadores. "En física, esto es a menudo un signo de un comportamiento universal del sistema que es válido para todas las escalas, simplificando así el problema general, "afirma el profesor Wimberger.