Un equipo internacional de físicos ha descubierto un estado cuántico en el que la alineación de los átomos asociados con
A primera vista, los materiales cuánticos nodiferente de las sustancias ordinarias, pero todavía hay diferencias, dicen los investigadores. Dentro de tales materiales, los electrones interactúan con una intensidad inusual tanto entre sí como con los átomos de la red cristalina. Esta estrecha interacción conduce a poderosos efectos cuánticos que se manifiestan no solo en la escala microscópica sino también en la macroscópica.
Gracias a estos efectos, los materiales cuánticostienen propiedades inusuales. Por ejemplo, pueden conducir electricidad sin pérdida alguna a bajas temperaturas. Al mismo tiempo, incluso pequeños cambios en la temperatura, la presión o el voltaje eléctrico son suficientes para cambiar radicalmente el comportamiento del material.
Líquido cuántico. Imagen: Nan Tang et al., Física de la naturaleza
En su trabajo, los investigadores buscaron crearun material cuántico que no cambiará sus propiedades independientemente de la temperatura del medio ambiente. Utilizaron una combinación de varios elementos: praseodimio, circonio y oxígeno. Los investigadores plantearon la hipótesis de que en este material, las propiedades de la red cristalina permitirían que los espines de los electrones interactúen de una manera especial con los orbitales en los que se "mueven" alrededor de los núcleos de los átomos.
Después de una serie de intentos, los investigadores pudieroncrear cristales lo suficientemente puros para que las impurezas y las faltas de homogeneidad no afecten las propiedades calculadas. Enfriaron la muestra a 20 mK (una quincuagésima parte de un grado del cero absoluto). Los resultados de los experimentos mostraron que en este estado el material retiene "propiedades líquidas, los espines de los electrones no están ordenados". Esta es la primera observación de un estado cuántico inusual, dicen los autores. Lo comparan con "agua que nunca se congela".
Instalación criogénica utilizada en el experimento. Imagen: Jürgen Jeibmann, HZDR
Un nuevo estado cuántico puede serutilizarse para desarrollar sensores cuánticos de alta sensibilidad, según creen los científicos. Dado que su naturaleza cuántica los hace extremadamente sensibles a los estímulos externos, estos sensores pueden registrar campos magnéticos o temperaturas con una precisión mucho mayor que los dispositivos convencionales.
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