El vínculo común entre los televisores de cristal líquido y el nacimiento del universo, cuando miras el panorama general, es que ambos se caracterizan por el intrigante fenómeno en el que la materia cambia abruptamente de estado.

Los científicos quieren comprender y controlar mejor el comportamiento de las partículas en el momento exacto en que estas llamadas transiciones de fase, un cambio de energía en un sistema, muy parecido a un proceso en el que el agua se evapora o se convierte en hielo.

Un estudio publicado el 18 de diciembre en Física de la naturaleza por la Universidad de Chicago, los científicos observaron cómo se comportan las partículas a medida que se produce el cambio con todo lujo de detalles. Además de arrojar luz sobre las reglas fundamentales que gobiernan el universo, comprender estas transiciones podría ayudar a diseñar tecnologías más útiles.

Una de las preguntas era si, a medida que las partículas se preparan para la transición entre estados cuánticos, pueden actuar como un grupo coherente que "conoce" los estados de los demás, o si diferentes partículas solo actúan independientemente unas de otras, o incoherentemente.

Cheng Chin, profesor del Departamento de Física, y su equipo analizó una configuración experimental de decenas de miles de átomos enfriados hasta casi el cero absoluto. Cuando el sistema cruzó una transición de fase cuántica, midieron su comportamiento con un sistema de imágenes extremadamente sensible.

La sabiduría convencional era que los átomos deberían evolucionar de manera incoherente después de la transición, un sello distintivo de los modelos de física "clásicos" más antiguos que los cuánticos. "A diferencia de, encontramos pruebas sólidas de una dinámica coherente, "dijo el estudiante de posgrado Lei Feng, el primer autor del estudio. "En ningún momento se convierten en partículas clásicas; siempre se comportan como ondas que evolucionan en sincronía entre sí, lo que debería dar a los teóricos un nuevo ingrediente para incluir en la forma en que modelan los sistemas que están fuera de equilibrio ".

Esta pregunta llega a las reglas fundamentales que gobiernan la forma en que la materia interactúa en nuestro universo, pero como siempre, también tiene consideraciones prácticas. Por ejemplo, Los ingenieros que intentan construir computadoras cuánticas están muy interesados ​​en retener la coherencia de un grupo de bits cuánticos que interactúan. porque necesitan mantener su sistema coherente para construir computadoras más rápidas. Los cosmólogos están interesados ​​en la física de tales transiciones porque describen los primeros momentos del universo a medida que se expandió y cambió rápidamente.

"Nuestra observación nos envía más allá de la imagen convencional de tales transiciones que los científicos dieron por sentado, "Dijo Chin.