Científicos logran capturar vórtices cuánticos en un estado de la materia que es, simultáneamente, un cristal rígido y un fluido sin fricción, confirmando una paradoja predicha hace décadas.
Imagina un bloque de hielo que, al mismo tiempo, fluye a través de una tubería con la misma facilidad que el agua, pero sin perder su estructura sólida. Este escenario, que desafía cualquier lógica cotidiana, es lo que el equipo liderado por la física Francesca Ferlaino ha logrado dominar en el laboratorio. Mediante el uso de átomos de disprosio, un elemento altamente magnético, los investigadores han creado un supersólido en dos dimensiones, un estado cuántico donde la materia rompe dos reglas de simetría a la vez: se organiza en una red cristalina (como un sólido) y fluye con coherencia de fase total (como un superfluido).
La proeza técnica, publicada en la revista Nature, no se limitó a crear este estado, sino a probar su naturaleza fluida mediante la rotación. Utilizando campos magnéticos para «agitar» el sistema (técnica conocida como magnetostirring), el equipo observó la formación de vórtices cuánticos. En un líquido normal, como el café al girar una cuchara, se crea un remolino continuo; sin embargo, en un mundo regido por la física cuántica, el remolino se divide en pequeños agujeros o «vórtices» perfectamente cuantizados. Estos agujeros son la prueba irrefutable de que el supersólido posee suprafluidez.
Los investigadores observaron que un grupo de excitones, cuasipartículas que mezclan un electrón y un hueco electrónico, se transformó de un superfluido a un supersólido. Esta fase fue una transición reversible, al igual que la del agua. Los superfluidos se producen cuando partículas (isótopos de helio y excitones) se enfrían justo por encima del cero absoluto. Por su parte, los supersólidos, son un estado de la materia que existe cuando los superfluidos se enfrían aún más, formando una estructura cristalina, al mismo tiempo que pueden fluir y crear vórtices cuánticos.
Este avance no es solo una curiosidad de laboratorio. Al observar cómo estos vórtices interactúan con la estructura sólida, los científicos han abierto una ventana para entender fenómenos cósmicos. Se cree que las estrellas de neutrones, objetos tan densos que una cucharada de su materia pesaría toneladas en la Tierra, albergan fases supersólidas en su interior. Las anomalías en la rotación de estos astros, conocidas como «glitches», podrían explicarse finalmente gracias a estos «remolinos» capturados en Austria.
Con información de Nature.
