A través de una investigación experimental, un equipo de físicos afiliados a múltiples instituciones en China ha observado por primera vez un material en una fase supersólida de la materia. En su artículo publicado en la revista Nature , el grupo describe los experimentos que llevaron a cabo para lograr esta hazaña y sus implicaciones. Naturaleza ha publicado un informe de investigación en el mismo número de la revista que describe el trabajo realizado por el equipo en este esfuerzo.

Un supersólido es un material aparentemente contradictorio:se define como rígido, pero también tiene superfluidez, en el que un líquido fluye sin fricción. En la década de 1970, el trabajo teórico de Anthony Leggett sugirió que tal material podría ser posible. Pero hasta ahora, nadie ha podido encontrarlo en la naturaleza ni sintetizarlo en el laboratorio.

Para crear un supersólido, los investigadores involucrados en este nuevo estudio comenzaron con un compuesto llamado NBCP, que tiene el atributo único de átomos dispuestos en redes triangulares. Esto significa, descubrió el equipo de investigación, que si se coloca dentro de un campo magnético, todos sus átomos girarán en la misma dirección.

Pero cuando se retira el imán, todos los átomos intentan orientarse con un espín opuesto al de su vecino, pero como están dispuestos en un triángulo, surge la "frustración" debido a las limitadas orientaciones posibles. Esta observación sugirió que, en las condiciones adecuadas, NBCP podría existir como un supersólido.

Para crear las condiciones adecuadas, los investigadores construyeron un aparato para medir el efecto magnetocalórico cuando el material estaba expuesto a un campo magnético sin temor a fugas de calor. Esto les permitió mapear el estado de entropía, lo que a su vez les permitió detectar los estados de espín de los átomos y sus transiciones. Compararon los hallazgos con cálculos teóricos y determinaron que estaban en el camino correcto.

Luego realizaron mediciones de difracción de neutrones y las compararon con cálculos teóricos, y una vez más llegaron a un acuerdo. En conjunto, estas mediciones les permitieron concluir que habían observado un material en su estado supersólido.

Se espera que la observación abra nuevas posibilidades para estudiar fenómenos cuánticos y simular nuevos materiales.

Más información: Junsen Xiang et al, Efecto magnetocalórico gigante en el candidato supersólido de espín Na2BaCo(PO4)2, Naturaleza (2024). DOI:10.1038/s41586-023-06885-w

Spin supersólido con efecto magnetocalórico gigante promete una nueva ruta hacia el enfriamiento extremo, Naturaleza (2024). DOI:10.1038/d41586-023-04102-2. www.nature.com/articles/d41586-023-04102-2

Información de la revista: Naturaleza

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