Un equipo de investigadores del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica y la Universidad de Innsbruck, ha desarrollado una técnica para caracterizar las fases que atraviesa un superfluido a medida que cambia a un supersólido y luego vuelve de nuevo. El grupo ha escrito un artículo que describe su técnica y lo ha subido al servidor de preimpresión arXiv.

Los supersólidos son materiales con características tanto de sólidos como de líquidos; tienen un orden espacial, pero también fluyen. Fueron teorizados por primera vez en 1957, y en tiempos más recientes, se han demostrado con experimentos que implican convertir superfluidos en supersólidos a través de condensados ​​de Bose-Einstein. Y aunque estos experimentos han resultado útiles, no han permitido a los investigadores caracterizar las fases por las que pasa un superfluido cuando cambia a un supersólido. En este nuevo esfuerzo, los investigadores adoptaron otro enfoque.

Los investigadores utilizaron enfriamiento por evaporación. Esto implicó atrapar átomos de disprosio en una nube usando láseres, que también formó una barrera óptica. En tono rimbombante, los átomos de la nube podrían escapar si tuvieran suficiente energía. Mientras lo hacían, la temperatura de la nube disminuyó, eventualmente alcanzando varios cientos de grados Kelvin. Luego, los investigadores bajaron la altura de la barrera, lo que bajó la temperatura en la nube aún más hasta que los átomos que quedaron en la nube formaron un supersólido.

Para caracterizar los cambios de fase, los investigadores utilizaron tanto imágenes de contraste de fase de Faraday como imágenes de tiempo de vuelo. Para obtener una perspectiva clara de lo que estaba sucediendo, los investigadores tuvieron que ejecutar su experimento repetidamente mientras variaban la velocidad a la que se bajaba la barrera. Usando las dos técnicas, los investigadores pudieron medir la modulación del cambio de fase en una escala de tiempo de 150 ms. Y al hacerlo, también pudieron ver que las modulaciones de densidad asociadas con una fase sólida eran lo primero en el proceso. Luego, 40 ms después, Las características de un superfluido se hicieron evidentes justo antes de que la nube formara un supersólido.

La técnica también permitió a los investigadores caracterizar las fases involucradas cuando el superfluido volvió a ser superfluido. Descubrieron que comenzó con la restauración de la simetría de traslación continua, lo que devolvió el sistema a un superfluido y luego a una simple nube. Notaron que la fase superfluida duró más que la primera fase, mostrando que los procesos no estaban sucediendo al mismo tiempo.

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