¿Resistencia eléctrica cero a temperatura ambiente? Un material con esta propiedad, es decir, un superconductor a temperatura ambiente, podría revolucionar la distribución de energía. Pero hasta ahora, el origen de la superconductividad a alta temperatura sólo se comprende de forma incompleta. Científicos de la Universität Hamburg y el Cluster of Excellence "CUI:Advanced Imaging of Matter" han logrado observar pruebas sólidas de superfluidez en un sistema de modelo central. una nube de gas bidimensional por primera vez. Los científicos informan sobre sus experimentos en la revista. Ciencias , que permiten investigar cuestiones clave de la superconductividad de alta temperatura en un sistema modelo muy bien controlado.

Hay cosas que se supone que no deben suceder. Por ejemplo, el agua no puede fluir de un vaso a otro a través de la pared de cristal. Asombrosamente, la mecánica cuántica permite esto, siempre que la barrera entre los dos líquidos sea lo suficientemente delgada. Debido al efecto de túnel de la mecánica cuántica, las partículas pueden atravesar la barrera, incluso si la barrera es más alta que el nivel de los líquidos. Aún más notable, esta corriente puede incluso fluir cuando el nivel en ambos lados es el mismo o la corriente debe fluir ligeramente cuesta arriba. Para esto, sin embargo, los fluidos en ambos lados deben ser superfluidos, es decir, deben poder fluir alrededor de los obstáculos sin fricción.

Este sorprendente fenómeno fue predicho por Brian Josephson durante su tesis doctoral, y es de tan fundamental importancia que fue galardonado con el Premio Nobel por ello. La corriente es impulsada solo por la naturaleza ondulatoria de los superfluidos y puede, entre otras cosas, asegúrese de que el superfluido comience a oscilar hacia adelante y hacia atrás entre los dos lados, un fenómeno conocido como oscilaciones de Josephson.

El efecto Josephson se observó por primera vez en 1962 entre dos superconductores. En el experimento, en analogía directa con el flujo de agua sin diferencia de nivel, una corriente eléctrica podría fluir a través de un contacto de túnel sin un voltaje aplicado. Con este descubrimiento, Se había proporcionado una prueba impresionante de que la naturaleza ondulatoria de la materia en los superconductores se puede observar incluso a nivel macroscópico.

Ahora, por primera vez, Los científicos del grupo del Prof. Henning Moritz han logrado observar las oscilaciones de Josephson en un gas Fermi bidimensional (2-D). Estos gases de Fermi consisten en un "soplo de nada, "a saber, una nube de gas de sólo unos pocos miles de átomos. Si se enfrían a una millonésima de grado por encima del cero absoluto, se vuelven superfluidos. Ahora se pueden usar para estudiar superfluidos en los que las partículas interactúan fuertemente entre sí y viven en solo dos dimensiones, una combinación que parece ser fundamental para la superconductividad de alta temperatura. pero que todavía se comprende sólo de forma incompleta.

"Nos sorprendió la claridad con la que las oscilaciones de Josephson eran visibles en nuestro experimento. Esta es una clara evidencia de la coherencia de fase en nuestro gas Fermi 2-D ultrafrío, ", dice el primer autor Niclas Luick." El alto grado de control que tenemos sobre nuestro sistema también nos ha permitido medir la corriente crítica por encima de la cual se rompe la superfluidez ".

"Este avance abre muchas oportunidades nuevas para que obtengamos conocimientos sobre la naturaleza de los superfluidos 2-D fuertemente correlacionados, "dice el profesor Moritz, "Estos son de gran importancia en la física moderna, pero muy difícil de simular teóricamente. Nos complace contribuir a una mejor comprensión de estos sistemas cuánticos con nuestro experimento ".