Inesperado: un gas cuántico se convierte en líquido 💧
Un grupo del CNR, la Universidad de Florencia y el LENS ha estudiado la ruptura de una gotícula cuántica. Este fenómeno, que recuerda al observado en los líquidos, revela propiedades inesperadas.
Simulaciones numéricas de la ruptura de una gotícula cuántica.
Crédito: CNR-INO
Las gotículas cuánticas se forman a partir de gases atómicos ultrafríos. Aunque son gases, se comportan como líquidos gracias a los efectos cuánticos. Este estudio muestra que pueden romperse bajo el efecto de una inestabilidad capilar.
La inestabilidad capilar, también llamada inestabilidad de Plateau-Rayleigh, es conocida en los líquidos. Es lo que hace que un chorro de agua se transforme en gotas. Este mismo efecto, nunca visto hasta ahora en gases cuánticos, ha sido finalmente observado.
Los científicos utilizaron herramientas ópticas avanzadas para crear estas gotículas. Al dejarlas moverse en una guía de ondas óptica, vieron cómo la gotícula se rompía en varias gotas más pequeñas, como ocurre con los líquidos.
Esta investigación, publicada en Physical Review Letters, se basa en experimentos y simulaciones. Permite comprender mejor los estados cuánticos de la materia y sus futuras aplicaciones.
Los resultados podrían ayudar a fabricar redes de gotículas cuánticas. Estas redes podrían usarse en sensores de alta precisión o memorias cuánticas.
¿Qué es una gotícula cuántica?
Una gotícula cuántica es un gas ultrafrío que se comporta como un líquido debido a los efectos cuánticos. Este comportamiento no existe en los gases ordinarios.
Las interacciones entre átomos, controladas por los investigadores, estabilizan estas gotas. Esto permite crear estructuras coherentes a pesar de su naturaleza gaseosa.
Estas gotículas tienen puntos en común con los líquidos, como la tensión superficial. Pero su funcionamiento está regido por la mecánica cuántica, lo que las hace únicas.
Son ideales para estudiar los límites entre física clásica y cuántica, y podrían ser útiles para tecnologías del futuro.
¿Cómo se observa este fenómeno en un gas cuántico?
Para observar la inestabilidad capilar en un gas cuántico, se necesitan técnicas muy precisas. Los investigadores enfrían los átomos a temperaturas cercanas al cero absoluto con láseres.
Una vez formada, la gotícula se coloca en una guía de ondas óptica. Se alarga bajo el efecto de la tensión superficial, luego se rompe en varias gotas más pequeñas, como en un líquido.
Simulaciones complementan estas observaciones y muestran en detalle cómo se fragmenta la gotícula.
Este enfoque combinado permite comprender mejor estos sistemas cuánticos y abre el camino a nuevos descubrimientos en condiciones extremas.