Transmisión de datos que funciona mediante ondas magnéticas en lugar de corrientes eléctricas:para muchos científicos, esta es la base de las tecnologías futuras que harán que la transmisión sea más rápida y que los componentes individuales sean más pequeños y más eficientes energéticamente. Magnones, las partículas de magnetismo, sirven como portadores de información en movimiento. Hace casi 15 años, investigadores de la Universidad de Münster (Alemania) lograron por primera vez lograr un nuevo estado cuántico de magnones a temperatura ambiente:un condensado de partículas magnéticas de Bose-Einstein, también conocido como 'superatomo, 'es decir, un estado extremo de la materia que generalmente ocurre solo a temperaturas muy bajas.

Desde entonces, Se ha notado que este condensado de Bose-Einstein permanece espacialmente estable, aunque la teoría predijo que el condensado de magnones, que son partículas atractivas, debería colapsar. En un estudio reciente, los investigadores ahora han demostrado por primera vez que los magnones dentro del condensado se comportan de manera repulsiva, lo que conduce a la estabilización del condensado. "De este modo, estamos resolviendo una antigua contradicción entre la teoría y el experimento, ", dice el profesor Sergej O. Demokritov, quien dirigió el estudio. Los resultados pueden ser relevantes para el desarrollo de futuras tecnologías de la información. El estudio fue publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Antecedentes y método:

Lo que tiene de especial el condensado de Bose-Einstein es que las partículas de este sistema no se diferencian entre sí y están predominantemente en el mismo estado mecánico cuántico. Por tanto, el estado puede describirse mediante una única función de onda. Esto resulta, por ejemplo, en propiedades como la superfluidez, que se caracteriza por su nula disipación durante el movimiento del condensado a bajas temperaturas. El condensado de magnones de Bose-Einstein es hasta ahora uno de los pocos fenómenos cuánticos llamados macroscópicos que podrían observarse a temperatura ambiente.

Previamente, los procesos en el condensado se habían estudiado exclusivamente en campos magnéticos homogéneos, es decir. en campos magnéticos que son igualmente fuertes en todos los puntos y en los que las líneas de campo apuntan uniformemente en una dirección. Como anteriormente, usando un resonador de microondas, que generaron campos con frecuencias en el rango de microondas, los investigadores excitaron magnones formando un condensado de Bose-Einstein. En el experimento actual, ellos, sin embargo, introdujo un llamado pozo potencial adicional, que corresponde a un campo magnético estático no homogéneo, que crea fuerzas que actúan sobre el condensado. Esto permitió a los científicos observar directamente la interacción de los magnones en el condensado.

Para este propósito, utilizaron un método de espectroscopía de dispersión de luz de Brillouin. Esto implicó registrar la densidad local de los magnones con luz láser de sondeo enfocada en la superficie de la muestra. De este modo, los investigadores registraron la redistribución espacial de la densidad del condensado en diferentes condiciones experimentales. Los datos recopilados permitieron a los investigadores sacar la firme conclusión de que los magnones en el condensado interactúan de manera repulsiva. manteniendo estable el condensado.

Además, los investigadores observaron dos tiempos característicos de disipación, es decir, disipación de energía y momento del condensado a otros estados. El tiempo de disipación del impulso —el momento describe el estado mecánico de movimiento de un objeto físico— resultó ser muy largo. "Esta puede ser la primera evidencia experimental de una posible superfluidez magnética a temperatura ambiente, "enfatiza Sergej Demokritov.

Hasta ahora, El uso de condensados ​​de partículas magnéticas se ha visto dificultado principalmente por la corta vida útil del condensado. "Nuestra comprensión del condensado en movimiento y la investigación del transporte de magnones, así como el descubrimiento de dos tiempos diferentes, muestran que el tiempo de vida no tiene nada que ver con la disipación del impulso del condensado en movimiento, ", dice el primer autor, el Dr. Igor Borisenko. Por lo tanto, los resultados podrían abrir nuevas perspectivas para las aplicaciones magnon en las tecnologías de la información futuras.