Confirmaron en el laboratorio una escalera cuántica de energía que se predijo hace 40 años
Un equipo del Caltech, liderado por los físicos Manuel Endres y Jason Alicea, verificó en el laboratorio un patrón de energía que la teoría viene anunciando desde los años 80 pero que nadie había logrado medir de forma directa. El hallazgo se publicó en Nature.
“Aunque creíamos que estas teorías eran ciertas, es importante tener una realización experimental, algo que se pueda tocar y probar”
Para lograrlo armaron un simulador cuántico con átomos de estroncio, atrapados en fila con pinzas ópticas (láseres enfocados con muchísima precisión). Después excitaron esos átomos hasta un estado muy energético, llamado estado de Rydberg, que hace que cada átomo “sienta” fuertemente a sus vecinos y empiecen a comportarse como un sistema colectivo en vez de partículas sueltas.
Con ese sistema armado, el equipo, con Xiangkai Sun (estudiante de posgrado del laboratorio de Endres) como coautor principal y colaboradores de la Universidad Paris-Saclay y la Técnica de Múnich, usó una técnica que bautizaron “espectroscopía de modulación de muchos cuerpos”. La comparación que dieron ellos mismos es simple: es como pasar un dedo húmedo por el borde de una copa de vino hasta encontrar la frecuencia en la que resuena. Así fueron ubicando, uno por uno, los escalones de energía que la teoría de campos conforme predice cerca de una transición de fase cuántica, el punto donde un sistema cambia de estado por efectos puramente cuánticos, a temperaturas cercanas al cero absoluto.
Los valores medidos coincidieron con una precisión llamativa con los números que salían de la teoría. “Aunque creíamos que estas teorías eran ciertas, es importante tener una realización experimental, algo que se pueda tocar y probar”, dijo Alicea.
El trabajo no cambia ninguna aplicación inmediata, pero le da una base experimental sólida a una de las herramientas matemáticas más usadas en física teórica para describir sistemas cuánticos en su punto crítico.
