Los Átomos Ultrafríos se Comportan como un Ferrofluido, Dicen los Físicos

Se han detectado por primera vez oscilaciones colectivas de espín en un gas atómico ultrafrío. El descubrimiento fue realizado por Bruno Laburthe-Tolra y sus colegas de la Universidad de París 13.

Su experimento consiste en enfriar unos 40.000 átomos de cromo a 400 nK, donde todos los átomos se condensan en un único estado cuántico llamado condensado de Bose-Einstein (BEC). Todos los átomos se encuentran en su estado de espín de menor energía, que tiene un momento magnético de espín distinto de cero.

El BEC tiene la forma de un balón de rugby y está confinado en una pista óptica. El experimento del equipo comienza con los espines de cromo alineados en una dirección perpendicular al eje largo del BEC. A continuación, se aplica un gradiente de campo magnético a lo largo del eje largo del BEC, lo que crea un acoplamiento efectivo entre los espines que anima a un espín a apuntar en la misma dirección que sus vecinos.

Giros inclinados

A continuación, se dispara un pulso de radiofrecuencia al BEC, que aplica un par de torsión a los espines que los hace girar. El equipo midió entonces las direcciones de los espines a medida que evolucionaban durante unos 40 ms. En ausencia de un acoplamiento, los espines deberían girar de forma independiente y se perdería la alineación.

En cambio, el equipo descubrió que los espines intentan mantener su alineación y giran colectivamente en una onda de espín. Este tipo de ondas se han observado en sólidos y líquidos -donde distancias muy cortas entre átomos vecinos pueden dar lugar a un fuerte acoplamiento de espines-, pero es la primera vez que se observa este comportamiento en un gas cuántico diluido. De hecho, los cálculos realizados por Laburthe-Tolra y sus colegas sugieren que el sistema se comporta de forma muy parecida a un ferrofluido, es decir, un líquido que se magnetiza fuertemente cuando se coloca en un campo magnético.

La investigación se describe en: Physical Review Letters.

Artículo: Physics World Report