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Líquidos reticulares cuánticos unidimensionales

En un artículo reciente publicado en Physical Review Letters, un equipo mixto de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) y la Universitat de Barcelona (UB), presentan una teoría microscópica de las gotitas cuánticas ligadas que explica su formación
Líquidos reticulares cuánticos unidimensionales
Visualización de un líquido reticular cuántico unidimensional

Los líquidos son omnipresentes en la naturaleza: desde el agua que consumimos a diario hasta el helio superfluido, que es un líquido cuántico que aparece a temperaturas tan bajas como unos pocos grados por encima del cero absoluto. Una característica común de estos líquidos tan diferentes es que se unen a sí mismos en el espacio libre en forma de gotas. Comprender desde una perspectiva microscópica cómo se forma un líquido agregando partículas una a una es un desafío significativo.

Recientemente, se ha observado experimentalmente un nuevo tipo de gotitas cuánticas en sistemas atómicos ultrafríos. Estos están hechos de átomos alcalinos que se enfrían a temperaturas extremadamente bajas del orden de las nanokelvinas. La principal peculiaridad de estos sistemas es que son los líquidos más diluidos jamás observados experimentalmente. Un extraordinario control experimental sobre el sistema abre la posibilidad de desentrañar el mecanismo que conduce a la formación de gotitas cuánticas.

En un artículo reciente publicado en Physical Review Letters, el investigador de la UPC, Grigori Astrakharchik, en colaboración con Ivan Morera, Bruno Juliá-Díaz y el fallecido Prof. Artur Polls de UB, presentan una teoría microscópica de las gotas cuánticas reticulares que explica su formación.

El equipo de investigadores ha demostrado que la formación de la gota cuántica se puede explicar en términos de interacciones efectivas entre dímeros (estados unidos de dos partículas). Además, al resolver el problema de los cuatro cuerpos, han demostrado que pueden aparecer tetrámeros (estados ligados de cuatro partículas) y pueden interpretarse como estados ligados simples de dos dímeros.

Las propiedades de estos tetrámeros ya coinciden con las de las gotas cuánticas grandes, lo que indica que muchas de las propiedades características del líquido de muchos cuerpos están contenidas en el tetrámero. También discutieron la posibilidad de observar estas gotitas fuertemente correlacionadas en bosones dipolares o mezclas bosónicas en redes ópticas.

Enlace al artículo

Ivan Morera, Grigori E. Astrakharchik, Artur Polls and Bruno Juliá-Díaz, Phys. Rev. Lett. 126, 023001 (2021).

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