Un equipo de investigadores de varias instituciones en Alemania y Austria ha desarrollado un medio para observar directamente las transiciones dinámicas de fase cuántica en un sistema de interacción de muchos cuerpos. En su artículo publicado en la revista Cartas de revisión física , el equipo describe la creación de un entorno ultrafrío único que permitió ver la transición de fase cuántica.

Las transiciones de fase son comunes en el mundo observable:el agua se convierte en hielo, por ejemplo. La mayoría de estos tipos de transiciones ocurren como resultado de cambios de temperatura. Pero los físicos saben que puede haber otros tipos de transiciones que ocurren debido a cambios en la energía, que han sido descritos por el famoso principio de incertidumbre de Heisenberg. Para realizar experimentos diseñados para probar tales transiciones, los investigadores suelen tener que someterlos a condiciones cercanas al cero absoluto para evitar que las fluctuaciones térmicas causen interferencias. En tales experimentos, el tiempo se convierte en el principal factor de transición, en lugar de la temperatura.

En 2013, un equipo de físicos teóricos señaló que parecía haber similitudes entre el operador de evolución y la función de partición. El papel que jugó el tiempo en la evolución de un sistema cuántico aislado térmicamente, ellos mostraron, era igual a la temperatura inversa en un sistema que estaba en equilibrio térmico. Sus cálculos mostraron que un sistema cuántico debería poder pasar por cambios de estado que eran de naturaleza similar a las transiciones de fase. En este nuevo esfuerzo, Los investigadores han demostrado que esta teoría es cierta mediante la creación de un modelo de Ising de campo transversal modificado y la manipulación del giro de los iones en un entorno ultrafrío.

Más específicamente, el equipo atrapó cadenas de 10 iones de calcio-40 utilizando un campo magnético en un congelador donde las temperaturas se redujeron a casi cero absoluto. Al principio, todos los giros se establecieron para apuntar en la misma dirección. Luego, el equipo cambió aleatoriamente los estados de giro de cada uno, sacar el sistema del equilibrio, y observó lo que sucedió:la teoría había predicho que el sistema evolucionaría hacia atrás con el tiempo hasta un punto en el que todos los giros volverían a estar alineados; el equipo informa que los puntos de giro se produjeron en los momentos previstos, demostrando que la teoría es correcta.

Se cree que la confirmación de la teoría conducirá a una mejor comprensión del comportamiento de la materia cuántica y las transiciones de fase en particular.

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