Cómo los átomos crean por sí mismos un mosaico que no se repite exprés
Los investigadores estudiaron una mezcla de dos condensados de Bose en una red óptica de espín torsionada. Con igual número de partículas, el aumento de la repulsión entre componentes lleva al sistema de una simetría cuádruple habitual a una óctuple: esto es un cuasicristal (un patrón no periódico pero simétrico). Lo intrigante es que con una interacción moderada el orden desaparece debido a la separación de fases, pero con una fuerte — resurge como un estado metaestable de larga vida con nuevos anillos de momento. Para una mezcla desbalanceada, los cuasicristales no sobreviven. Las simulaciones confirman: el equilibrio de poblaciones es clave para estabilizar los cuasicristales cuánticos, y se pueden observar en experimentos.
Las baldosas comunes forman un patrón repetitivo. Pero los átomos pueden hacer más: en ciertas condiciones, ellos mismos crean un mosaico complejo donde el diseño nunca se repite, como en los paneles de azulejos antiguos.
En un experimento reciente, dos tipos de átomos enfriados hasta formar una onda común (fenómeno predicho por Einstein) fueron atrapados en el cruce de haces láser. Cuando su repulsión mutua se volvió intensa, las observaciones de la luminiscencia y las mediciones de impulsos revelaron un patrón con simetría óctuple. Esto es característico de un cuasicristal: una estructura donde hay orden, pero no se repite, a diferencia de una red cristalina.
Un cristal común, como un papel tapiz, está formado por celdas idénticas. Un cuasicristal es como un mosaico donde ningún fragmento se repite con exactitud, pero el diseño general es armonioso. La estabilidad de este mosaico atómico requiere el mismo número de átomos de ambos tipos. Un mínimo desequilibrio destruye el patrón. Desde el punto de vista de la medida del desorden, el sistema primero pierde regularidad, pero luego encuentra una forma más ingeniosa de empaquetarse. Lo más sorprendente: estos patrones, considerados una abstracción matemática, se encontraron primero en materia meteorítica, y ahora se crean en el laboratorio solo con luz y frío.
🎯 La simetría de ocho rayos está prohibida para los cristales ordinarios; por eso los cuasicristales, obtenidos por primera vez en 1982, causaron sensación científica. Más tarde, estas estructuras se encontraron en meteoritos, demostrando que la naturaleza sabe crear lo imposible.