Durante los últimos 20 años, muchos físicos han estudiado sistemas fermiónicos ultrafríos contenidos en trampas magnéticas u ópticas. Cuando se aplica un campo magnético externo a un sistema fermiónico de dos especies, las partículas pueden emparejarse para formar "moléculas bosónicas" compuestas con un espín entero completo.
Estas moléculas sufren condensación de Bose-Einstein cuando se enfrían, donde todas las partículas se acumulan en el estado cuántico de menor energía. La precisión de estos experimentos ahora se ha mejorado atrapando las partículas dentro de redes ópticas:patrones periódicos formados por rayos láser que se propagan en contra.
A través de una investigación publicada en The European Physical Journal B , Avinaba Mukherjee y Raka Dasgupta de la Universidad de Calcuta, India, han predicho teóricamente una tendencia distintiva en las oscilaciones de los condensados de Bose-Einstein formados a partir de estos fermiones, que se pueden ajustar mediante un campo magnético externo.
Se abordaron específicamente sistemas donde las dos especies tienen poblaciones desiguales (creando restos de fermiones no apareados), lo que lleva a nuevas fases exóticas. Su resultado podría ayudar a los físicos a detectar fases novedosas de la materia en sistemas fermiónicos desequilibrados y podría abrir nuevas oportunidades para las tecnologías cuánticas.
En su trabajo, Mukherjee y Dasgupta exploraron cómo se comportaría dicho sistema cuando aplicaran una técnica utilizada a menudo para manipular y controlar gases atómicos ultrafríos. Llamada desafinación de Feshbach, implica ajustar la energía necesaria para formar moléculas bosónicas, utilizando un campo magnético externo.
Los investigadores descubrieron que cuando la desafinación de Feshbach supera un cierto umbral, la fracción de partículas condensadas de Bose oscilará periódicamente, pero por debajo de este umbral, no hay ninguna oscilación. En conjunto, esto reveló una relación lineal entre la frecuencia de oscilación y la fuerza de la desafinación de Feshbach que aplicaron.
Además, el dúo descubrió que la pendiente y la posición de esta curva contenían información importante sobre qué fase exótica de la materia se podía encontrar en el sistema. Su resultado podría eventualmente conducir al descubrimiento de nuevas propiedades físicas avanzadas en estos sistemas, que podrían explotarse en una amplia gama de tecnologías cuánticas.
Más información: Avinaba Mukherjee et al, Dinámica periódica de condensados fermiónicos desequilibrados en la población en redes ópticas, The European Physical Journal B (2024). DOI:10.1140/epjb/s10051-024-00649-9
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