MADRID 20 des. (EUROPA PRESS) -
Físics de l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) a Barcelona han creat gotes líquides 100 milions de vegades més diluïdes que l'aigua, però que es mantenen juntes fent servir estranyes lleis quàntiques.
En un article publicat a 'Science', els investigadors van revelar que aquestes estranyes gotetes van sorgir en una xarxa làser: una estructura òptica utilitzada per manipular objectes quàntics.
Es tracta de veritables líquids: substàncies que mantenen el seu volum independentment de la temperatura externa i formen gotes en petites quantitats; la qual cosa els diferencia dels gasos, que s'expandeixen per omplir els seus contenidors. Però eren molt menys denses que qualsevol líquid que existeixi en circumstàncies normals, i van mantenir el seu estat líquid a través d'un procés conegut com a fluctuació quàntica.
Per aconseguir-ho, els científics van refredar un gas d'àtoms de potassi a -273.15º C, molt a prop del zero absolut. Encara que a aquestes temperatures els àtoms es comporten com a ones i obeeixen les lleis de la mecànica quàntica, encara conserven una propietat intrínseca dels gasos: ocupen tot el volum disponible.
No obstant això, en barrejar dos gasos que s'atreuen entre si a aquestes temperatures tan baixes, es poden formar gotes líquides ultradiluïdes. "En molts aspectes, les nostres gotes quàntiques de potassi són molt similars a les gotes d'aigua: tenen una forma i grandària ben definides --explica en un comunicat Cesar R. Cabrera, primer autor de l'article--. D'altra banda, estan extremadament fredes i tenen propietats quàntiques úniques".
De fet, l'existència d'aquestes gotes líquides es deu enterament a les fluctuacions quàntiques, un fascinant efecte quàntic intrínsec. A més, a causa de la mecànica quàntica, els àtoms que formen una gota no poden romandre completament en repòs en el seu interior: això està prohibit pel principi d'incertesa de Heisenberg. Per tant, romanen en moviment perpetu, la qual cosa porta a una pressió quàntica que fa que les gotetes molt petites siguin inestables i les evapori en un gas en expansió.
La professora Leticia Tarruell comenta, per la seva banda, que les "gotetes són objectes macroscòpics fascinants: fins i tot si estan formats per milers de partícules, el seu comportament encara està completament determinat per les fluctuacions quàntiques i les correlacions". "En observar la transició de fase entre el líquid i el gas, mesurem amb molta precisió aquests sorprenents efectes quàntics", afegeix.
La combinació única de dilució i virtut quàntica fa que les gotes de líquid quàntic siguin un banc de proves ideal per comprendre millor els sistemes quàntics formats per moltes partícules interactuants i comprendre les característiques que comparteixen amb heli líquid, estels de neutrons o altres materials complexos.
