Estados Unidos: Tigran Sedrakian, profesor asistente de física en la Universidad de Massachusetts, y su equipo hicieron un descubrimiento innovador al introducir una nueva fase de la materia conocida como «El caso de un líquido boose-quiral».

Este gran avance, publicado en la prestigiosa revista Nature, derriba otro muro de comprensión más profunda de la naturaleza fundamental del mundo físico.

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En nuestra vida diaria, generalmente percibimos la materia en tres estados clásicos: sólido, líquido y gaseoso. Sin embargo, cuando los científicos se aventuran en el ámbito de las condiciones extremas, como temperaturas cercanas al cero absoluto o investigan entidades en una pequeña escala subatómica, el comportamiento de la materia adquiere un carácter completamente diferente.

Los llamados estados cuánticos de la materia son mucho más complejos e interesantes que cualquier cosa que experimentamos en nuestra vida diaria.

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El profesor asistente Sedrakyan y su equipo han dedicado años a explorar estos estados cuánticos inusuales, con un enfoque particular en el concepto de «desintegración de banda», «bandas de trinchera» o «frustración cinética» en materia cuántica altamente interactiva.

En un sistema modelo, las partículas interactúan entre sí de forma predecible. Sin embargo, en un régimen cuántico frustrado, estas interacciones pueden dar lugar a infinitas posibilidades y dar lugar a nuevos estados cuánticos. Sedrakyan y sus colegas se propusieron diseñar un «Máquina de la frustración» En forma de dispositivo semiconductor bicapa.

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Al introducir un desequilibrio local entre el número de electrones y huecos en las capas del dispositivo, crearon un escenario similar a un juego de sillas musicales, en el que los electrones se vieron obligados a revolverse y considerar múltiples posibilidades para su disposición de «sentarse».

Esta frustración de los ingenieros condujo al surgimiento de un nuevo estado de la materia conocido como estado líquido en espiral de bosones. Este estado exhibe propiedades notables, como la congelación de electrones en un patrón predecible a medida que se acercan al cero absoluto.

Además, las partículas de carga neutra que surgen en este estado exhiben una dirección de rotación específica (característica de las partículas subatómicas), ya sea en sentido horario o antihorario, que no se ve afectada por las colisiones con otras partículas o la introducción de un campo magnético. Esta poderosa propiedad de rotación puede incluso aprovecharse para la codificación tolerante a fallas de datos digitales.

Un aspecto particularmente interesante de la carcasa líquida de Bose es el comportamiento colectivo de sus partículas cuando una partícula externa choca con una de ellas.

En lugar de comportarse individualmente, todas las partículas interactúan exactamente de la misma manera, un fenómeno atribuido al entrelazamiento de largo alcance que se encuentra en este sistema cuántico.

Monitorear el estado del fluido capilar bovino es muy desafiante debido a su naturaleza esquiva. Para superar este obstáculo, el equipo de científicos, incluidos los físicos teóricos Rui Wang y Baijing Wang de la Universidad de Nanjing, así como los físicos experimentales Lingji Du de la Universidad de Nanjing y Rui Rui Du de la Universidad de Pekín, idearon una teoría y un experimento que utilizaba un campo magnético.

Este campo magnético les permitió rastrear los movimientos de los electrones mientras competían por sus sillas metafóricas.

Según Lingjie Du, el borde de una bicapa semiconductora experimenta un transporte en espiral porque los electrones y los huecos se mueven allí a la misma velocidad. Este comportamiento de transporte puede ser modulado aún más por campos magnéticos externos, separando progresivamente los canales de electrones y huecos bajo campos más altos.

A través de experimentos precisos de transferencia magnética, los investigadores lograron obtener la primera evidencia convincente del estado de fluido quiral de Bose, que también se conoce como «orden topológico emocionante» en su artículo publicado.

Este trabajo pionero no solo destaca el notable comportamiento de la materia en condiciones cuánticas extremas, sino que también abre nuevas posibilidades para aprovechar los fenómenos cuánticos para aplicaciones prácticas.

Muchas organizaciones prestigiosas, incluida la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Academia de Ciencias de China, la Fundación Xiaomi, Fundación Nacional de CienciaPrograma de Talentos Innovadores y Emprendedores de Jiangsu, apoyo a la investigación.

A medida que continuamos profundizando en el reino cuántico, descubrimientos como el estado líquido de la espiral de bosones nos acercan un paso más a desentrañar los misterios del universo físico y ampliar los límites del conocimiento científico.

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