Físicos estudian el comportamiento de los materiales cuánticos en el espacio curvo

Este es el primer experimento en el que se ha observado el comportamiento de los materiales cuánticos en el espacio curvo.

Físicos observan el comportamiento de los materiales cuánticos en el espacio curvado

Un grupo de físicos estudian el comportamiento de los materiales cuánticos en el espacio curvo.

Físicos de la Universidad de Chicago, observan el comportamiento de los materiales cuánticos en el espacio curvo. La comunidad científica considera que elementos como la luz y la materia en general, son entidades diferentes que siguen sus propias reglas. La materia tiene masa y por regla general presenta interacciones con otras materias, pero la luz no tiene masa y no interactúa consigo misma. No obstante, la dualidad onda-partícula nos dice que la materia y la luz actúan a veces como partículas y a veces como ondas. Un grupo de investigadores de la Universidad de Chicago dirigidos por Jonathan Simon, han utilizado la luz para dar algunas respuestas a determinadas interrogantes de la mecánica cuántica de materiales.

Este campo comprende fenómenos complicados que a menudo son difíciles de explicar en un lenguaje no técnico, pero que llevan implicaciones importantes para los especialistas en la materia. En este trabajo publicado en la revista Nature, Simon y su equipo ofrecen nuevos apuntes experimentales de un material Hall cuántico cerca de una singularidad de curvatura en el espacio. Los efectos cuánticos dan lugar a algunas de las propiedades más aprovechables y prometedores de los materiales, definen las unidades de medida estándar, dan lugar a la superconductividad y describen los ordenadores cuánticos.

Simon y su grupo, han conseguido demostrar la creación de un material efecto Hall cuántico compuesto por luz. Esta es la opinión del estudiante de postgrado Nathan Schine:

“Usando muy buenos espejos uno frente a otro podemos atrapar la luz durante mucho tiempo, mientras rebota miles de veces entre los espejos. Hacemos girar los fotones, lo que nos conduce a una fuerza que tiene el mismo efecto que un campo magnético. Aunque la luz es atrapada, se comporta como los electrones en un material Hall cuántico”.

Físicos observan el comportamiento de los materiales cuánticos en el espacio curvado

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En este experimento los fotones viajan de ida y vuelta entre los espejos, mientras que su movimientos de lado a lado son similares al comportamiento de partículas masivas como los electrones. Para imitar un fuerte campo magnético, los investigadores crearon una disposición no plana de cuatro espejos, que hace que la luz gire a medida que completa un recorrido de ida y vuelta. El movimiento giratorio provoca que los fotones se muevan como partículas cargadas en un campo magnético, a pesar de que no hay ningún imán.

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Después de dos décadas de interés, este es el primer experimento en el que se ha observado el comportamiento de los materiales cuánticos en el espacio curvo. Schine comentó lo siguiente respecto al experimento:

“Estamos empezando a lograr que nuestros fotones puedan interactuar entre sí. Sin duda esto nos ofrecerá muchas más posibilidades, como crear estados de líquidos cuánticos cristalinos o exóticos de luz. Entonces podremos ver cómo responden a la curvatura espacial.”

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