En un condensado de Bose-Einstein de átomos dipolares (flechas blancas), Se formarán "gotas" densas (azul oscuro) debido a la intrincada interacción entre el potencial de captura (línea gris), las interacciones dipolares y de contacto de los átomos, y fluctuaciones cuánticas. El Modugno, Pfau, y los equipos de Ferlaino crearon las condiciones para lograr la coherencia entre las gotas individuales, que está mediado por el fondo de átomos condensados de Bose (azul claro) en la trampa. Esta coherencia proporciona una firma indirecta de supersolidez. Crédito:APS / Alan Stonebraker / Física
Tres equipos de investigadores que trabajan independientemente unos de otros han demostrado que ciertos gases cuánticos dipolares son capaces de soportar un estado de propiedades supersólidas. Un equipo dirigido por Giovanni Modugno de la Universidad de Florencia ha publicado sus hallazgos en Cartas de revisión física . El segundo equipo, dirigido por Tilman Pfau de la Universidad de Stuttgart, ha publicado sus hallazgos en Revisión física X , y el tercero, dirigido por Francesca Ferlaino de la Universidad de Innsbruck ha subido sus hallazgos al arXiv servidor de preimpresión.
Los supersólidos son materiales teorizados con átomos que están dispuestos en la periodicidad espacial de los cristales, pero pueden fluir como un líquido cuando se exponen a condiciones extremadamente frías. En esencia, son sólidos que pueden fluir como un líquido. Debido a sus características únicas, los investigadores han intentado crearlos en el laboratorio, pero hasta ahora han tenido poco éxito. En estos tres nuevos esfuerzos, los tres equipos afirman haber utilizado la teoría y la experimentación para demostrar que los gases cuánticos dipolares pueden soportar un estado de propiedades supersólidas; los tres equipos lograron esto utilizando condensados de Bose-Einstein (BEC), que son notablemente superfluidos.
La mayoría de los esfuerzos para crear supersólidos han comenzado con intentos de forzar un superfluido a una estructura cristalina mientras se mantiene su capacidad de fluir, pero tales esfuerzos no han dado resultado. En 2003, dos equipos de investigadores propusieron la idea de diseñar interacciones atómicas mediante un acoplamiento dipolar de largo alcance, una idea que parecía prometedora pero que aún no condujo a la creación de un supersólido. Los tres equipos en estos nuevos esfuerzos han basado sus esfuerzos en esta idea mediante el uso de BEC porque tienen momentos dipolares magnéticos naturalmente fuertes, se cree que es una parte necesaria para crear un supersólido.
Los tres equipos trabajaron con la idea de que se formarán "gotas" densas en un BEC en las condiciones adecuadas, en el que las interacciones correctas resultarían en coherencia entre las gotas, permitiendo la creación de una estructura cristalina, todo mientras se mantienen las propiedades de flujo del BEC original.
Dos de los equipos, los liderados por Modugno y Pfau, utilizaron el isótopo disprosio-162 en su trabajo debido a las fuerzas repulsivas que dominan las interacciones dipolares. El tercer equipo usó otros dos isótopos, disprosio-164 y erbio-166 debido a sus interacciones dipolares dominantes. En el final, los tres demostraron que los gases dipolares pueden usarse para mostrar las propiedades de un supersólido en un material.
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