Los superconductores tienen la capacidad de conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdidas de energía, aunque se deben cumplir unas determinadas condiciones. Los electrones pueden girar en círculos sin esfuerzo en una corriente unidireccional sin ofrecer resistencia.
Esto es posible gracias a lo que se conoce como “estado de borde”. La ciencia ha intentado replicar estas condiciones en diferentes materiales, pero sigue siendo un reto para los investigadores. Un estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) publicado en la revista Nature Physics demuestra que ahora podría estar más cerca.
La investigación del MIT utiliza una nube de átomos de sodio ultrafríos que reemplaza a los electrones. El efecto de “estado de borde” es posible gracias a unas propiedades físicas similares, aunque la duración de estas condiciones es el segundo problema.
“En nuestro sistema, la misma física ocurre en los átomos, pero en milisegundos y micrones”, según el físico Martin Zwierlein que ha participado en la investigación. Los átomos ultrafríos se pueden desplazar a lo largo del sistema y los científicos recogen datos durante el proceso.
Una superficie en 2D, un láser y un anillo de luz
Los materiales tienen una superficie en 2D que aprovechan los electrones para moverse entre lugares previamente establecidos, tal como predice la física cuántica. El fenómeno es común en la naturaleza, pero no es sencillo de replicar en un laboratorio.
El equipo de investigación tiene que relacionar las propiedades de los materiales con la velocidad y la dirección del flujo. Todo esto se debe realizar en cuestión de femtosegundos (cuatrillónésimas de segundo), así que estudiar las propiedades de los electrones y su movimiento es prácticamente imposible.
El Instituto Tecnológico de Massachusetts ha utilizado cerca de un millón de átomos de sodio expuestos a láseres en un estado ultrafrío. Los investigadores manipularon el sistema para que se movieran rápidamente alrededor del láser en círculos como si estuviesen bajo la fuerza de un campo magnético, luego utilizaron un anillo de luz para que simulase el borde del material.
Los átomos se desplazan en línea recta al chocar con el anillo y se mueven en una única dirección, como ocurre con los electrones en el estado de borde. Los investigadores han ido más allá y han colocado obstáculos en su ruta, pero los átomos de sodio no se han desviado.
“No hay fricción, no hay desaceleración y no hay fugas ni dispersión de átomos en el resto del sistema. Solo hay un flujo hermoso y controlado”, asegura Zwierlein. Los datos recogidos no se alejan demasiado de las previsiones iniciales, aunque todavía es pronto para que esta tecnología sustituya a los electrones de los superconductores.
Conoce cómo trabajamos en ComputerHoy.
Etiquetas: estudios
