Los físicos crean un cristal del tiempo "imposible" haciendo estallar átomos como globos
Un equipo de científicos hizo estallar un grupo de átomos, como si fueran globos, para crear una versión extrema de un estado “imposible” de la materia.
14 DE JULIO DE 2024
ZAP // Dall-E-2
Al hacer estallar átomos de rubidio con láseres, los físicos los excitaron hasta alcanzar un " estado de Rydberg hinchado ", en un experimento que da como resultado el exótico estado de la materia conocido como cristal del tiempo .
Según el equipo de investigadores, el resultado del experimento abre una nueva vía para explorar las propiedades de los cristales del tiempo y fenómenos como las fluctuaciones cuánticas, la correlación y la sincronización , factores importantes en el desarrollo de las computadoras cuánticas.
Los resultados del experimento fueron presentados en un artículo publicado la semana pasada en Nature Physics .
Descritos por primera vez por el físico teórico estadounidense Frank Wilczek en 2012, los cristales del tiempo son movimientos de partículas que se repiten en una dimensión temporal, similar a cristales como el diamante y el cuarzo , que son patrones de partículas que se repiten en el espacio.
Aunque la teoría original describía patrones que se repiten de forma “perpetua”, diferentes equipos de físicos lograron experimentalmente versiones “temporales” y las observaron de diferentes maneras.
En estas versiones "temporales", se pueden medir patrones oscilantes distintos de cualquier ritmo externo impuesto a los cristales, explica Science Alert . Este nuevo tipo de cristal del tiempo se generó a partir de un gas de átomos de rubidio a temperatura ambiente , confinado en un recipiente de vidrio.
El equipo de físicos, dirigido por Xiangliang Li y Li You, investigadores de la Universidad de Tsinghua en China, utilizó luz láser para excitar el átomo a estados de Rydberg.
Cuando se añade energía al átomo de tal manera que los electrones más externos describen órbitas más grandes alrededor del núcleo, esencialmente el átomo se hincha hasta cientos de veces su radio normal.
Este valor es todavía muy pequeño desde nuestro punto de vista, pero produce un efecto interesante en la forma en que interactúan los átomos cuando están todos agrupados en una caja de vidrio.
"Si los átomos de nuestro recipiente de vidrio se preparan en estos estados de Rydberg y su diámetro se vuelve enorme , entonces las fuerzas entre estos átomos también se vuelven muy grandes", explica Thomas Pohl , físico de la Universidad Tecnológica de Viena y coautor del estudio. estudio, en un comunicado de la universidad.
“Esto, a su vez, cambia la forma en que interactúan con el láser . Si se elige la luz láser de modo que pueda excitar dos estados de Rydberg diferentes en cada átomo al mismo tiempo, se genera un circuito de retroalimentación que provoca oscilaciones espontáneas entre los dos estados atómicos, lo que, a su vez, también conduce a una absorción oscilante de luz. ”, explica el físico austriaco.
Entonces, cuando el equipo de investigación excitó el gas rubidio con luz láser, sucedió algo emocionante . Aunque el láser tenía una intensidad constante, cuando midieron la luz en el otro extremo del contenedor, vieron signos de oscilación atómica a medida que los átomos pasaban de un estado excitado a un estado menos excitado.
Estas oscilaciones habían surgido orgánicamente , satisfaciendo así la definición de cristal de tiempo .
“Se trata, en realidad, de una experiencia estática en la que no se impone ningún ritmo específico al sistema”, explica el investigador. “Las interacciones entre la luz y los átomos son siempre las mismas, el rayo láser tiene una intensidad constante. Pero, sorprendentemente, la intensidad que llega al otro extremo de la celda de vidrio comienza a oscilar en patrones muy regulares ”.
Estos tienen aplicaciones potenciales en tecnologías que requieren oscilaciones altamente regulares y autosostenidas. La metrología , por ejemplo –la ciencia de la medición– podría utilizar un sistema de este tipo.
Además, el procesamiento de información cuántica basado en átomos de Rydberg sería una poderosa herramienta para aplicaciones informáticas.
"Hemos creado un nuevo sistema que proporciona una poderosa plataforma para profundizar nuestra comprensión del fenómeno de los cristales de tiempo de una manera que se asemeja mucho a la idea original de Frank Wilczek", concluye Pohl.
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