Partículas Inusuales Ayudan A Crear Una Ola De Materia Gigante

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Los físicos han enfriado partículas llamadas excitones en un condensado que formó una ola gigante de materia.

Las partículas subatómicas exóticas llamadas excitones han sido atrapadas y enfriadas hasta el punto en que formaron una ola gigante de materia, informan los físicos.

Los excitones existen en materiales llamados semiconductores, que tienen un cierto rango de conductividad eléctrica que los hace esenciales para la electrónica moderna. Cuando la luz se ilumina en un semiconductor, puede expulsar un electrón de un átomo, creando un estado límite entre el "agujero" que queda y el electrón separado, llamado excitón.

Ahora, los investigadores han enfriado los excitones hasta el punto de que forman una sola entidad, un estado condensado llamado condensado de excitón. Y por primera vez, los científicos han creado este estado dentro de una trampa en un laboratorio.

"La condensación en una trampa es importante porque brinda la oportunidad de controlar un condensado", dijo a WordsSideKick.com el líder del equipo de investigación Leonid Butov, de la Universidad de California en San Diego. "Esta es una oportunidad poderosa para estudiar las propiedades de este estado de la materia".

Las emociones existen en la naturaleza (son integrales para la fotosíntesis, por ejemplo), pero el tipo particular que se está manipulando aquí es raro, y podría ser útil para aplicaciones como la energía solar y la computación súper rápida. [Gráfico: Las partículas más pequeñas de la naturaleza explicadas]

"Es interesante la física", dijo Butov. "Es propiedades fundamentales de la luz y la materia".

Según la teoría de la mecánica cuántica, todas las partículas son también ondas. Cada partícula individual tiene sus propias longitudes de onda y fases, y generalmente no están sincronizadas. Sin embargo, si las partículas se enfrían por debajo de una temperatura crítica, sus ondas comienzan a coincidir, por lo que todas están en la misma fase y tienen la misma longitud de onda; Esto se llama un condensado.

"Agregas muchas pequeñas olas y forman una ola de materia gigante", describió Butov.

Cuando las partículas están en forma de condensado, a menudo tienen propiedades especiales, como la superfluidez, la capacidad de fluir como un líquido sin fricción. Hay algunas indicaciones de que el condensado de excitón que los investigadores crearon también tiene esta propiedad, pero se necesita más estudio para confirmar esto.

Para crear el condensado de excitón, Butov y sus colegas tuvieron que enfriar los excitones después de que se formaron, pero antes de que tuvieran la oportunidad de recombinarse para convertirse en átomos normales. Para hacer esto, los investigadores usaron capas de aleaciones hechas de galio, arsénico y aluminio dentro del semiconductor para separar los electrones desalojados de sus agujeros.

Luego enfriaron el semiconductor a una temperatura de aproximadamente 50 mili-Kelvin, solo una fracción de un grado por encima del cero absoluto.

La investigación fue detallada en un artículo publicado recientemente en la revista Nano Letters.

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