Como Extraño y único A medida que las leyes del reino cuántico aparecen en nuestra experiencia cotidiana, de vez en cuando los experimentos veían fenómenos que parecen alienígenas y sin embargo inquietantes.
Por primera vez, se ha visto que las gotas se rompen en una ‘lluvia cuántica’ en un fluido ultracoldo de degenerado de isótopos de potasio y rubidio, uniendo el mundo clásico de la dinámica fluida con el paisaje etéreo de gases atómicos.
Un equipo de investigadores de toda España e Italia analizó las propiedades del fragmento de gas atómico, ampliando la comprensión actual de cómo se comportan los líquidos cuánticos de manera que podrían ayudarnos a manipular mejor su actividad.
“Nuestras mediciones no solo avanzan la comprensión de esta fase líquida exótica, sino que también demuestran la posibilidad de crear matrices de gotas cuánticas para futuras aplicaciones en tecnologías cuánticas,” dice Luca Cavicchioli, primer autor del estudio y físico de materia condensada del Instituto Nacional de óptica de Italia.
Ver una tormenta enviar duchas de gotas de agua en cascada contra un panel de ventana es poesía escrita en notas de física. Cada esfera líquida está vinculada por una piel de tensión superficial, fusionando y dividiendo y fusionando nuevamente a medida que la gravedad los arrastra en zigzagueo por el vidrio con ataques y comienza.
Esos movimientos son en gran medida el resultado de un tira de guerra entre las fuerzas moleculares en lo que se conoce como el Plateau -rayleigh inestabilidad.
Un desequilibrio sutil en las cargas se extiende a través de los átomos de hidrógeno y oxígeno del agua crea un efecto dipolo, empujando y tirando contra las cargas en el agua y el vidrio para dividir las gotas más grandes en las más pequeñas o agregar las más pequeñas en grasas y húmedas que mantienen el área de superficie en un mínimo absoluto.
Donde los átomos de oxígeno e hidrógeno en las moléculas de agua son sistemas distintos de electrones y partículas nucleares, átomos en un gas ultracoldo perder cualquier sentido de identidad. Las probabilidades cuánticas dominan, manchando el enjambre bosones en una sola nube donde el concepto de una partícula puntual ya no tiene sentido.
No obstante, eso no significa que no haya intereses competitivos dentro del gas atómico. En contraste con el promedio de energía en toda la nube, hay fluctuaciones en soluciones al diseño potencial de la nube, creando un empuje repulsivo en lo que se conoce como un Corrección de Lee-Huang-yang.
Esta tensión también puede hacer que los gases atómicos parpadeen brevemente en gotas más pequeñas, lo que varía en tamaño y forma dependiendo de los bosones y los estados de partículas que componen el gas.
Gotas cuánticas han sido vistos y estudiados antes, aunque su breve existencia los ha hecho difíciles de estudiar.
Los investigadores detrás de este nuevo experimento comenzaron con observaciones de gotas cuánticas que persisten para decenas de milisegundos en nubes ultraes de potasio-41 y rubidio-87, dándoles un punto de partida potencial para los tinking.
Liberando el líquido cuántico en un canal llamado guía de onda que restringió la naturaleza similar a la onda de la mezcla, encontrarían que se formarían múltiples gotas, una verdadera ‘lluvia’ de actividad.
Las formas que tomaron los fragmentos dependían de su confinamiento en un estado fundamental de energía, con sus longitudes determinadas por las variaciones en los números de átomos.
La teoría predijo la dinámica de los resultados del experimento, dando a los investigadores a tierra empírica para nuevas herramientas que podrían ayudarlos a comprender mejor cómo los efectos cuánticos reflejan los fenómenos en nuestra vida cotidiana.
“Al combinar experimentos con simulaciones numéricas, pudimos describir la dinámica de ruptura de una gota cuántica en términos de inestabilidad capilar”. dice Física de la Universidad de Florencia Chiara Fort.
“La inestabilidad de Plateau-Rayleigh es un fenómeno común en líquidos clásicos, también observado en el helio superfluido, pero aún no en gases atómicos”.
Esta investigación fue publicada en Cartas de revisión física.