Investigadores dirigidos por Francesca Ferlaino de la Universidad de Innsbruck y la Academia de Ciencias de Austria informan en Revisión física X sobre la observación del comportamiento supersólido en gases cuánticos dipolares de erbio y disprosio. En el gas disprosio, estas propiedades tienen una duración sin precedentes. Esto prepara el escenario para futuras investigaciones sobre la naturaleza de esta fase exótica de la materia.

La supersolidez es un estado paradójico en el que la materia está cristalizada y es superfluida. Predicho hace 50 años, una fase tan contraintuitiva, con propiedades bastante antitéticas, se ha buscado durante mucho tiempo en el helio superfluido. Sin embargo, después de décadas de esfuerzos teóricos y experimentales, Falta todavía una prueba inequívoca de supersolidez en estos sistemas. Dos equipos de investigación liderados por Francesca Ferlaino, uno en el Instituto de Física Experimental de la Universidad de Innsbruck y otro en el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia de Ciencias de Austria, ahora informe sobre la observación de las características distintivas de este estado exótico en gases atómicos ultrafríos.

Si bien hasta ahora la mayor parte del trabajo se ha centrado en el helio, Los investigadores han recurrido recientemente a los gases atómicos, en particular, aquellos con fuertes interacciones dipolares. El equipo de Francesca Ferlaino ha estado investigando gases cuánticos hechos de átomos con un fuerte carácter dipolar durante mucho tiempo. "Experimentos recientes han revelado que estos gases exhiben similitudes fundamentales con el helio superfluido, "dice Lauriane Chomaz, refiriéndose a los logros experimentales en Innsbruck y Stuttgart durante los últimos años. "Estas características sientan las bases para alcanzar un estado en el que varias decenas de miles de partículas del gas se organizan espontáneamente en una estructura cristalina autodeterminada mientras comparten la misma función de onda macroscópica, características de la supersolidez".

Los investigadores en Innsbruck crearon experimentalmente estados que muestran estas características de supersolidez ajustando la fuerza de interacción entre las partículas, en gases cuánticos de erbio y disprosio. "Mientras que en el erbio el comportamiento supersólido es solo transitorio, en línea con hermosos experimentos recientes en Pisa y en Stuttgart, nuestra realización de disprosio muestra una estabilidad sin precedentes, "dice Francesca Ferlaino." Aquí, El comportamiento supersólido no solo dura mucho, sino que también se puede lograr directamente a través del enfriamiento por evaporación. a partir de una muestra térmica. "Como soplar sobre una taza de té, el principio aquí es eliminar las partículas que transportan la mayor cantidad de energías para que el gas se vuelva cada vez más frío y finalmente alcance un estado estacionario degenerado cuántico con propiedades supersólidas en equilibrio térmico.

Esto ofrece perspectivas interesantes para experimentos y teorías en un futuro cercano, ya que el estado supersólido en este entorno se ve poco afectado por la dinámica disipativa o las excitaciones. allanando así el camino para sondear su espectro de excitación y su comportamiento superfluido. El trabajo fue financiado por el Austrian Science Fund FWF, la Academia de Ciencias de Austria, y la Unión Europea.