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Abr

20

La Mecánica Cuántica esconde muchos secretos

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en General    ~    Comentarios Comments (0)

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Dos imágenes que muestran, a la izquierda escalones de tamaño atómico en una superficie y a la derecha, dependencia de la conductancia en función de la energía (eje y) y de la posición (eje x).

“A la izquierda, escalones de tamaño atómico en una superficie. Imagen tomada a tan solo 0.1 grados por encima del cero absoluto con un microscopio construido íntegramente en la UAM. El color indica la altura. La diferencia de altura entre dos escalones es de tan solo unos pocos átomos. En la parte de arriba a la izquierda se observa la red atómica. Las flechas indican las direcciones cristalográficas. A la derecha, dependencia de la conductancia en función de la energía (eje y) y de la posición (eje x). La conductancia es proporcional a la función de onda cuántica. Se observan máximos de la función de onda en las posiciones marcadas por puntos blancos. Resultados obtenidos en el Laboratorio de bajas Temperaturas y Altos Campos Magnéticos del Departamento de Física de la Materia Condensada de la Facultad de Ciencias / Edwin Herrera.”

Una colaboración internacional en la que participan miembros de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) ha observado fenómenos inesperados en la superficie de un nuevo material superconductor. Los resultados, publicados en Nature, permiten a los científicos soñar con dispositivos cuánticos que transporten energía sin pérdidas o insensibles al desorden.

 

Los electrones entrelazados. Ilustración conceptual simbolizando el entrelazamiento cuántico de dos electrones. Entrelazamiento cuántico ocurre entre otros al par Fotografía de stock - Alamy

                                        Cuantización de electrones entrelazados

En los laboratorios, desde hace más de tres décadas, es posible obtener superficies atómicamente planas en metales sencillos. En los escalones que se pueden formar entre estas superficies,  los electrones pueden ser atrapados y son muy sensibles a cualquier cambio; por ejemplo, un escalón de tamaño atómico constituye una importante barrera para su propagación.

 

La interferencia cuántica, nueva dimensión en el procesamiento de datos

 

En física, algunas de las imágenes más espectaculares del fenómeno de la interferencia cuántica se han conseguido estudiando electrones libres en la superficie de metales sencillos y bien conocidos, como el cobre o el oro.

Ahora, una colaboración internacional liderada desde la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), que incluye a investigadores de Colombia, España, Francia, Japón y Suecia, ha puesto el foco en un material de fermiones pesados, el superconductor URu2Si2.

Las observaciones, publicadas esta semana en Nature, demuestran por primera vez el fenómeno de cuantización de electrones en fermiones pesados y, además, revelan un tipo de ordenamiento electrónico cuyo origen es totalmente desconocido.

 

Investigadores del CINN observan comportamiento ondulatorio de electrones a temperatura ambiente utilizando grafenoEl comportamiento ondulatorio de los electrones — Cuaderno de Cultura Científica

 

En un peldaño entre dos escalones, los electrones casi no pueden escapar y muestran su naturaleza ondulatoria en pleno esplendor. Esto da lugar a estados cuantizados, que se caracterizan por la formación de ondas cuya distancia entre máximos varía con la energía en múltiplos enteros de un valor determinado” (ver figura), explica Hermann Suderow, del Departamento de Física de la Materia Condensada de la UAM.

 

Descrita la fragmentación del agua ionizada

“Hasta la fecha, estos estados solo se habían estudiado en sistemas en los que los electrones se comportan casi como si fueran partículas independientes. En los materiales cuánticos los electrones no son independientes y, como consecuencia del entrelazamiento debido a las interacciones, llevan consigo una pesada armadura.

 

                                                 “Arrested Kondo effect and hidden order in URu2Si2 | Nature Physics

 

El misterioso orden oculto

Científicamente se habla de orden oculto para referirse a un misterioso fenómeno de ordenamiento, diferente a cualquier otro tipo de orden electrónico conocido en los sólidos (por ejemplo el magnetismo).

 

Chirality density wave of the “hidden order” phase in URu2Si2 | Science

 

Como parte de los resultados, los estados cuantizados observados en la superficie del superconductor URu2Si2 demuestran que los electrones tienen una masa 17 veces superior a la que se encuentra en metales sencillos. Esta masa adicional, según los autores, explica el hecho de que en sus experimentos tuviera que bajarse extremadamente la temperatura para poder observar los nuevos estados cuánticos.

“Las propiedades de los nuevos estados cuánticos nos han servido para caracterizar este misterioso material. Entre otros, hemos observado fenómenos inesperados en las esquinas de los escalones que podrían estar relacionados con el orden oculto”, detalla Edwin Herrera, colaborador de la Universidad Central y de la Universidad Nacional de Colombia, e investigador posdoctoral de la UAM y primer firmante del artículo.

                  Encuentran nuevos estados cuánticos en la superficie de un misterioso material

 

“Se trata de fenómenos colectivos en los que un gran número de partículas se alían para mostrar comportamientos contraintuitivos que desafían la imaginación, como el movimiento sin disipación, la cuantización de la circulación o la protección topológica.”

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Esta entrada fue publicada el jueves, 20 de abril de 2023 a las 14:01 y está clasificada bajo: General. Puede hacer un seguimiento de los comentarios de esta entrada gracias al feed RSS 2.0. Puede dejar un comentario, o enviar un trackback desde su sitio.
 


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