Estas moléculas, conocidas como trímeros de Efimov, están unidas tan débilmente que incluso una pequeña cantidad de energía térmica impide su formación. En teoría, los trímeros de Efimov viven sólo dentro de un cierto espacio de parámetros que requiere interacciones muy fuertes entre los átomos constituyentes. Cuando estas interacciones se vuelven más débiles, se espera que los trímeros se disocian en átomos libres o en una molécula biatómica y un átomo libre.

En su estudio, los investigadores crearon un entorno especial a una millonésima de grado sobre el cero absoluto (un microkelvin) para observar y estudiar estos estados exóticos, lo que reveló un fenómeno notable:los trímeros de Efimov muestran una sorprendente resistencia a la rotura, incluso cuando están sumergidos. en el continuo de estados.

"Nuestra investigación descubre un aspecto fundamental de la mecánica cuántica, mostrando la tenacidad de estas moléculas exóticas a pesar de existir fuera del espacio de parámetros inicialmente previsto", explica el profesor Lev Khaykovich, del Departamento de Física de la Universidad Bar-Ilan, quien dirigió el estudio con sus colegas. de JILA en la Universidad de Colorado, Boulder, la Universidad de Maryland y NIST, College Park, Maryland.

"Este descubrimiento desafía los paradigmas existentes y subraya la importancia de la investigación impulsada por la curiosidad para ampliar nuestra comprensión de las leyes de la mecánica cuántica".

Empleando un método experimental único desarrollado en su laboratorio, los investigadores crearon un estado de superposición mecánico cuántico de una molécula de tres átomos y una molécula biatómica, junto con un solo átomo libre. A través de una observación y un análisis meticulosos, lograron una precisión incomparable en la medición de los niveles de energía de estas nuevas estructuras moleculares y descubrieron las inesperadas propiedades de supervivencia de los trímeros de Efimov.

Una investigación teórica minuciosa y consecutiva reveló una forma remodelada de interacciones que explicaban las observaciones experimentales pero que se pasó completamente por alto en todos los estudios anteriores.

Uno de los enigmas más intrigantes descubiertos por el estudio y que sigue sin explicarse es la inesperadamente larga vida útil del estado de superposición de la mecánica cuántica. Este fenómeno ha desconcertado a los científicos de todo el mundo, abriendo nuevas vías de exploración y redefiniendo los límites de nuestro conocimiento.

"Este trabajo ejemplifica la esencia de la investigación impulsada por la curiosidad, que nos lleva a ámbitos inesperados y plantea preguntas profundas que desafían nuestra comprensión del universo", afirma el profesor Khaykovich. "A través de la colaboración y la dedicación, continuamos desentrañando los misterios de la física de los átomos y las moléculas pequeñas, allanando el camino para descubrimientos transformadores".

Los hallazgos de este estudio han despertado entusiasmo en la comunidad investigadora, demostrando que incluso después de décadas de investigación, la mecánica cuántica sigue sorprendiendo. A medida que los científicos se embarcan en más investigaciones, el viaje promete descubrir conocimientos aún más fascinantes sobre la naturaleza de la materia y sus interacciones.

Más información: Yaakov Yudkin et al, Interacciones remodeladas de tres cuerpos y observación de un estado de Efimov en el continuo, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46353-1

Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza

Proporcionado por la Universidad Bar-Ilan