![\"Elkarrizketa\"](\"https:\/\/www.eldigitaldeasturias.com\/noticias\/wp-content\/uploads\/2014\/01\/Los-atomos-de-tipo-boson-y-los-de-tipo-fermion-pueden-mezclarse_image_380-360x239.jpg\")
Sinc – Eneko Malatsetxebarria doctor en f\u00edsica por la Universidad del Pa\u00eds Vasco (UPV\/EHU) ha investigado a nivel te\u00f3rico algunos efectos cu\u00e1nticos que se dan en \u00e1tomos a muy baja temperatura. Por un lado, ha descubierto que \u00e1tomos de tipo bos\u00f3n y los de tipo fermi\u00f3n pueden mezclarse de determinada manera y ha deducido como influir\u00edan los fermiones en los bosones en ese caso.<\/p>\n
Los experimentos que se llevan a cabo con los \u00e1tomos fr\u00edos son muy importantes para entender la f\u00edsica cu\u00e1ntica. De hecho, dan opci\u00f3n de observar directamente los efectos cu\u00e1nticos, se\u00f1ala la UPV.<\/p>\n
Precisamente por eso, a los \u00e1tomos fr\u00edos se les denomina simuladores cu\u00e1nticos. Seg\u00fan Malatsetxebarria, \u201ces una herramienta muy poderosa para entender el comportamiento de la materia condensada. No es como antes, que los efectos cu\u00e1nticos eran algo que suced\u00eda en una caja negra; ahora somos capaces de manipular los \u00e1tomos casi como queremos, y observar los efectos cu\u00e1nticos\u201d.<\/p>\n
En cualquier caso, los experimentos con \u00e1tomos fr\u00edos son complicados. Hay que enfriar atomos de gas alcalinos hasta cerca del cero absoluto (\u2013273,15 \u00baC), y para ello se necesitan equipamientos y t\u00e9cnicas muy complejas que dispongan de l\u00e1ser y trampas magn\u00e9ticas. Y eso resulta muy costoso. \u201cEn todo el mundo habr\u00e1 como m\u00e1ximo 30 laboratorios que hacen esos experimentos al m\u00e1s alto nivel\u201d, a\u00f1ade el investigador.<\/p>\n
F\u00edsica cu\u00e1ntica<\/p>\n
Es por eso que en este campo resulta de vital importancia hacer investigaciones te\u00f3ricas. Sirvi\u00e9ndose de las herramientas te\u00f3ricas de la f\u00edsica cu\u00e1ntica, se pueden investigar campos que van m\u00e1s all\u00e1 de los obst\u00e1culos t\u00e9cnicos de los experimentos, y as\u00ed entender los efectos especiales que surgen de la interacci\u00f3n de los \u00e1tomos. Este ha sido el campo de trabajo de Malatsetxebarria, y de Miguel Angel Cazalilla, director de su tesis. Han estado en relaci\u00f3n con grupos experimentales de Alemania y Jap\u00f3n, y bas\u00e1ndose en trabajos de esos investigadores, han hecho propuestas para nuevos experimentos.<\/p>\n
En primer lugar han determinado en qu\u00e9 condiciones pueden mezclarse los \u00e1tomos bos\u00f3nicos y los fermi\u00f3nicos. Se puede decir que cuando se tienen en cuenta los efectos cu\u00e1nticos las part\u00edculas elementales son de dos tipos: bosones y fermiones. Al estar los \u00e1tomos compuestos de esas part\u00edculas, en combinaciones distintas, ser\u00e1n tambi\u00e9n de uno u otro tipo, bos\u00f3nicos o fermi\u00f3nicos, y en consecuencia tendr\u00e1n distinto comportamiento cu\u00e1ntico. Hasta ahora se han hecho muy pocos experimentos mezclando bosones y fermiones.<\/p>\n
Los bosones se encuentran en una \u00fanica dimensi\u00f3n, como una fila de canicas; mientras que los fermiones lo hacen en tres dimensiones, a modo de nube<\/em><\/strong><\/p><\/blockquote>\n
\u201cA veces son como el agua y el aceite, y no se mezclan; otras veces, la fuerza de atracci\u00f3n es demasiado grande, y el sistema se colapsa\u201d, se\u00f1ala Malatsetxebarria. En un art\u00edculo, publicado en Physical Review, demostr\u00f3 en qu\u00e9 condiciones se pueden mezclar.<\/p>\n
En el sistema que analiz\u00f3 en dicha publicaci\u00f3n, los bosones se encuentran en una \u00fanica dimensi\u00f3n, como una fila de canicas; mientras que los fermiones lo hacen en tres dimensiones, a modo de nube. La elecci\u00f3n de esa geometr\u00eda no es aleatoria. Al pasar de una a tres dimensiones, la interacci\u00f3n entre los \u00e1tomos es cualitativamente distinta tambi\u00e9n a nivel cu\u00e1ntico, raz\u00f3n por la que tambi\u00e9n los grupos experimentales han reconocido su importancia al investigar dichos sistemas.<\/p>\n
Efectos sobre los bosones<\/p>\n
El siguiente paso fue investigar el efecto que pudieran tener los fermiones sobre los bosones. Si representamos los bosones que se encuentran en una \u00fanica dimensi\u00f3n a modo de canicas dentro de una nube, pueden suceder dos cosas<\/p>\n
. En un caso, las canicas no podr\u00e1n moverse. Como mucho vibrar\u00e1n un poco, golpear\u00e1n al que se encuentra al lado, y continuar\u00e1n en el mismo lugar. Es el estado aislante. \u201cEs lo que sucede con la electricidad: si los electrones se mueven, tienes corriente; si no se pueden mover, tienes un aislante. Aqu\u00ed tenemos lo mismo, pero con \u00e1tomos\u201d, se\u00f1ala Malatsetxebarria.<\/p>\n
Pero tambi\u00e9n puede suceder algo que va contra la intuici\u00f3n: \u201ces posible que los \u00e1tomos salten; entonces surge una especie de fluido. En ese estado, no tenemos \u00e1tomos sueltos unos al lado de otros, sino una masa que fluye. A ese estado le denominamos superfluidez\u201d, a\u00f1ade.<\/p>\n
Puede haber esos dos estados en una \u00fanica dimensi\u00f3n. Y experimentalmente, ajustando los l\u00e1ser, tambi\u00e9n se puede pasar de un estado a otro. Los investigadores de la UPV\/EHU han analizado precisamente esa fase de transici\u00f3n. \u201cQuer\u00edamos saber si al a\u00f1adir fermiones la fase del l\u00edmite iba hacia un lado o hacia el otro\u201d, explica Malatsetxebarria.<\/p>\n
Hasta ahora se ha utilizado el m\u00e9todo de la teor\u00eda del campo medio para analizar estos sistemas; pero los investigadores de la UPV\/EHU vieron que no era suficiente para conseguir resultados fiables.<\/p>\n
Seg\u00fan Malatsetxebarria, \u201cpor ejemplo, en dos art\u00edculos que investigaban el efecto de los fermiones sobre los bosones, utilizando ese m\u00e9todo obtuvieron resultados opuestos\u201d. \u201cNosotros utilizamos otra t\u00e9cnica, m\u00e1s compleja, con mucha base matem\u00e1tica: la teor\u00eda de los grupos de renormalizaci\u00f3n. Y observamos que el efecto principal de los fermiones era que aumentaban el estado superfluido\u201d.<\/p>\n
Es lo que sucede cuando los fermiones se encuentran en tres dimensiones y los bosones en una. En opini\u00f3n de Malatsetxebarria, suceder\u00eda algo similar al screening o apantallamiento de los electrones en los s\u00f3lidos. \u201cEn estado s\u00f3lido, es posible que haya un electr\u00f3n entre los n\u00facleos de los \u00e1tomos. Al ser los electrones de carga negativa y los n\u00facleos de positiva, los electrones debilitan la interacci\u00f3n entre ambos n\u00facleos. Aqu\u00ed sucede algo parecido, tenemos interacci\u00f3n entre bosones, y la nube de fermiones la debilita; luego aumenta la fluidez\u201d. se\u00f1ala.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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