La pista de baile está llena de gente: cada uno se mueve por su cuenta, nadie se toma de las manos. De repente, la música se vuelve más fuerte y rítmica: los vecinos empiezan a agarrarse unos a otros, formando parejas que giran sincronizadas. Así más o menos se veía el experimento en el laboratorio, donde una nube de átomos de litio, enfriados casi hasta el cero absoluto, fue obligada a aumentar bruscamente su atracción mutua.
Los átomos de este gas se comportaban como electrones en ciertos materiales capaces de volverse superconductores. Antes del empujón, estaban libres y caóticos: los científicos llaman a este estado líquido de Fermi (un líquido normal de partículas que obedecen la estadística de Fermi). Después de un aumento brusco de la interacción entre ellos, surgieron pares, pero no como en un superconductor real: aún no se habían fusionado en un conjunto cuántico único, sino que se parecían más a bailarines que apenas se han tomado de las manos y buscan un ritmo común. Esta es la llamada fase pseudobanda: un estado con pares ya formados, pero sin superfluidez.
Para distinguir estos pares, los investigadores usaron un truco ingenioso: hicieron que los pares se unieran en grupos más densos, los dublones (dos átomos en un mismo lugar). Estos dublones, como marcadores, mostraron dónde estaban los centros de masa de los pares originales. Detectores capaces de distinguir átomos individuales registraron cómo surgían en el gas ondas de densidad de carga: una alternancia de regiones con mayor y menor concentración de partículas. Antes, estas ondas eran apenas visibles, pero después del empujón su visibilidad aumentó drásticamente, especialmente en la zona donde la atracción era fuerte y los pares eran no locales, es decir, los átomos en ellos no estaban en el mismo punto, sino a cierta distancia uno del otro.
Este método abre el camino para observar formas más exóticas de ordenamiento por pares, por ejemplo, en sistemas donde los espines de los átomos no están equilibrados (un tipo de átomo predomina sobre el otro). En tales condiciones pueden surgir tipos inusuales de superfluidez, difíciles de obtener en sólidos. Además, un enfoque similar puede aplicarse a otro modelo, el modelo de Hubbard repulsivo (donde las partículas no se atraen, sino que se repelen), para observar estructuras de bandas que recuerdan a las ondas de densidad de carga en superconductores de alta temperatura.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2605.14909
We observe an enhanced visibility of charge-density-wave correlations in a cold-atom realization of the attractive Hubbard model following a rapid boost of the interaction strength. The interaction boost associates nonlocal pairs into doublons which mark the center of mass of the original pairs. The enhancement is largest in the strongly correlated regime where pairing is nonlocal. We distinguish the unpaired Fermi liquid from the pseudogap phase of preformed pairs by analyzing atom-resolved spin-charge correlations after the ramp. The technique we establish here may facilitate the observation of exotic forms of pair order in spin-imbalanced systems, and of stripe order in the dual case of the doped repulsive Hubbard model.
La temperatura en el experimento era de unos 100 nanokelvins, mil millones de veces más frío que la temperatura ambiente, solo una cienmilésima de grado por encima del cero absoluto.
En la novela 'Luz de ojos ciegos' de Peter Watts, los extraterrestres utilizan efectos cuánticos para procesar información: manipulaciones similares con átomos fríos podrían convertirse en la base para simular su conciencia.