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| Ilustración de una onda de densidad. Fotografía: Harald Ritsch, Universidad de Innsbruck/EPFL. |
Una onda de densidad (DW) es un tipo fundamental de orden de largo alcance en la materia cuántica ligado a la autoorganización en una estructura cristalina. Aunque las ondas de densidad se observan en una amplia gama de materiales, como metales, aislantes y superconductores, su estudio ha resultado todo un reto, sobre todo cuando este orden (los patrones de las partículas de la onda) coexiste con otros tipos de organización, como la superfluidez, que permite a las partículas fluir sin resistencia.
Científicos de la EPFL han hallado una nueva forma de crear una "onda de densidad" en un gas atómico. Los hallazgos podrían conducir a una mejor comprensión del comportamiento de la materia cuántica.
En palabras del profesor Jean-Philippe Brantut, de la EPFL: "Los gases atómicos fríos eran bien conocidos en el pasado por su capacidad para 'programar' las interacciones entre átomos. Nuestro experimento duplica esta capacidad".
Para estudiar esta interacción, Brantut y sus colegas crearon un "gas Fermi unitario", un fino gas de átomos de litio enfriado a temperaturas increíblemente bajas y en el que los átomos chocan con frecuencia.
A continuación, los científicos colocaron este gas en una cavidad óptica, una herramienta para mantener la luz constreñida en un área pequeña durante mucho tiempo. Las cavidades ópticas están formadas por dos espejos enfrentados que reflejan la luz entrante una y otra vez, lo que permite que las partículas de luz, o fotones, se acumulen dentro de la cavidad.
En el estudio, los investigadores emplearon la cavidad para hacer que las partículas del gas de Fermi interaccionaran a grandes distancias: no importa lo lejos que esté del primer átomo, el segundo átomo del gas siempre absorberá el fotón que emita el primero y rebotará en los espejos. Los átomos forman un patrón de ondas de densidad cuando se libera y reabsorbe colectivamente una cantidad adecuada de fotones, algo fácilmente controlable en el experimento.
Según Brantut, "la combinación de átomos que colisionan directamente entre sí en el gas Fermi, mientras intercambian fotones simultáneamente a gran distancia, es un nuevo tipo de materia donde las interacciones son extremas. Esperamos que lo que veamos allí mejore nuestra comprensión de algunos de los materiales más complejos que se encuentran en la física."
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