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Las partículas cuánticas ultrafría rompen la simetría clásica

Muchos fenómenos del mundo natural evidencian simetrías en su evolución dinámica que ayudan a los investigadores a comprender mejor el mecanismo interno de un sistema. En física cuántica, sin embargo, estas simetrías no siempre se logran. En experimentos de laboratorio con átomos de litio ultrafríos, investigadores del Centro de Dinámica Cuántica de la Universidad de Heidelberg han demostrado por primera vez la desviación teóricamente predicha de la simetría clásica. Sus resultados fueron publicados en la revista "Science".

"En el mundo de la física clásica, la energía de un gas ideal aumenta proporcionalmente con la presión aplicada. Esta es una consecuencia directa de la simetría de escala, y la misma relación es cierta en todos los sistemas invariantes de escala. Sin embargo, en el mundo de la mecánica cuántica. , las interacciones entre las partículas cuánticas pueden volverse tan fuertes que esta simetría de escala clásica ya no se aplica ", explica el profesor asociado Dr. Tilman Enss del Instituto de Física Teórica. Su grupo de investigación colaboró ​​con el grupo del profesor Dr. Selim Jochim en el Instituto de Física.

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Una nube en expansión de partículas cuánticas viola la simetría de escala. (Crédito: Universidad de Heidelberg)

En sus experimentos, los investigadores estudiaron el comportamiento de un gas superfluido ultrafrío de átomos de litio. Cuando el gas se mueve fuera de su estado de equilibrio, comienza a expandirse y contraerse repetidamente en un movimiento de "respiración". A diferencia de las partículas clásicas, estas partículas cuánticas pueden unirse en pares y, como resultado, el superfluido se vuelve más rígido cuanto más se comprime. El grupo encabezado por los autores principales, el Dr. Puneet Murthy y el Dr. Nicolo Defenu, colegas del profesor Jochim y el Dr. Enss, observó esta desviación de la simetría de escala clásica y, por lo tanto, verificó directamente la naturaleza cuántica de este sistema. Los investigadores informan que este efecto proporciona una mejor visión del comportamiento de los sistemas con propiedades similares, como el grafeno o los superconductores, que no tienen resistencia eléctrica cuando se enfrían por debajo de una determinada temperatura crítica. (Fuente: Universidad de Heidelberg)

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