Un equipo de investigadores del MIT-Harvard Center for Ultrafold Atoms ha desarrollado una forma de estudiar y medir los gases a medida que hacen la transición entre los estados cuántico y clásico debido a los cambios de temperatura. En su artículo publicado en la revista Cartas de revisión física , el grupo describe experimentos que llevaron a cabo con nubes de átomos de litio-6 y lo que encontraron.

Los gases de Boltzmann están formados por partículas con un volumen insignificante y colisiones perfectamente elásticas; se describen, suficientemente natural, por la teoría cinética de Boltzmann. En tal gas las partículas se mueven de forma aleatoria y chocan con frecuencia. Investigaciones anteriores han demostrado que si un gas de Boltzmann se enfría lo suficiente, sufre una transformación tan radical que sólo puede describirse en términos cuánticos. Es más, si las partículas que componen el gas son fermiones, el resultado se puede describir utilizando la teoría líquida de Fermi. Notablemente, el proceso puede moverse en cualquier dirección. En este nuevo esfuerzo, Los investigadores han desarrollado una forma de monitorear y medir los cambios que ocurren cuando el gas pasa de un estado cuántico a uno clásico.

Para estudiar la transición, los investigadores utilizaron cuasipartículas como una forma de medir las propiedades del gas Fermi, más específicamente, crearon una nube de átomos de litio-6 utilizando lo que se conoce como una "caja láser". Luego enfriaron la caja y su contenido y monitorearon lo que sucedió en el interior mediante espectroscopía de expulsión. donde los fotones cambian el estado interno de las impurezas de modo que no interactúen con el gas. Luego pudieron usar la cantidad de átomos que se voltearon para medir la energía de los fotones, y luego calcular las excitaciones del gas. Esto les permitió calcular la energía y las tasas de desintegración de las cuasipartículas.

El grupo también realizó un experimento para medir las cuasipartículas a diferentes temperaturas, lo que les permitió ver lo que realmente sucedió cuando el gas hizo la transición. Observan que a medida que aumenta la temperatura, el espectro máximo perdió energía y se hizo más amplio. Finalmente, las cuasipartículas perdieron su identidad, y en este punto, La teoría de Fermi empezó a desvanecerse. También informan que justo debajo del punto donde la teoría de Fermi se volvió aplicable, hubo un cambio brusco en la energía del pico del espectro, que finalmente se redujo a cero.

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