Representación esquemática de un sistema de dominio de doble espín acoplado a un solo depósito. Aquí denotamos el primer dominio de espín que contiene N1 espines como D1 donde los espines se muestran como flechas rojas, el segundo dominio de espín 2 con espines N2 está etiquetado como D2 con los espines representados por las flechas azules. En ambos dominios, cada espín se acopla con el depósito bosónico (a temperatura T) con la constante de acoplamiento g. Crédito:arXiv:1612.08963 [quant-ph]
Un equipo de investigadores de varias instituciones en Japón ha descrito un sistema físico que puede describirse como existente por encima de "calor absoluto" y también por debajo del cero absoluto. En su artículo publicado en la revista Cartas de revisión física , el grupo describe sus ideas sobre giros colectivos en sistemas de doble dominio y las situaciones interesantes que pueden ocurrir dentro de ellos.
El concepto de temperatura ha evolucionado durante un período de tiempo muy largo, desde descripciones de sensaciones simples hasta estados teóricos de sistemas físicos. En su papel los investigadores con este nuevo esfuerzo describen su investigación de la relajación en espines colectivos duales en un sistema de dominio doble y algunas configuraciones que pueden resultar bajo ciertas circunstancias extremas. De particular interés son las situaciones que involucran dominios de espín en configuraciones antiparalelas, cuales, cuando está desequilibrado, puede terminar relajándose hacia un estado de temperatura negativa. A primera vista, tal ocurrencia parecería imposible, porque sugiere que hay una circunstancia en la que una parte del material podría enfriarse por debajo del cero absoluto, cuales, por supuesto, va en contra de la comprensión actual, pero la teoría sugiere que es posible.
Los investigadores utilizan la idea de un estado de temperatura negativo como una explicación de una ocurrencia en el mundo real:inversión de la población, en el que los átomos son empujados desde un nivel de energía más bajo a un nivel de energía más alto y luego se les permite retroceder, resultando en emisión de luz. Así es como funcionan los punteros láser. Cuando los físicos descubrieron que tal propiedad era posible, Echaron otro vistazo a la vuelta, que da a los átomos sus propiedades magnéticas, y descubrió que se podía convencer a los sistemas de espín para que se comportaran de más formas de las que se pensaba posible; incluso se ha descubierto que algunos se invierten, lo que podría conducir a un sistema que fluye naturalmente hacia arriba en los niveles de energía.
En este nuevo esfuerzo, los investigadores informan de la posibilidad de bolsas de átomos, dos en este caso, tener giros que compartan reservorio, y que tienen una temperatura fija. Cuando los dos bolsillos son del mismo tamaño, las matemáticas mostraron, la mitad de los giros terminan en un estado superior, y la otra mitad en el estado inferior. Pero cuando los bolsillos son de diferentes tamaños, los giros terminan fluyendo hacia el estado superior, haciendo un bolsillo más invertido que el otro, conduciendo a la idea de temperaturas negativas.
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