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Dropletons es lo más importante cuando se trata de estados de la materia

Dropletons es lo más importante cuando se trata de estados de la materia

Cuando se habla de estados de la materia, las cosas solían ser muy simples. Había sólidos, líquidos y gases, y luego el plasma siguió junto con el condensado de Bose-Einstein, el fluido supercrítico y otros. La última novedad en lo que respecta a los estados de la materia es gotitas, que aunque se parecen a los líquidos, ocurren debido a circunstancias completamente diferentes. Este descubrimiento inesperado se produjo cuando el Instituto Conjunto de Astrofísica de Laboratorio de la Universidad de Colorado se centró en el arseniuro de galio para la creación de excitones.

[Fuente de imagen: The Cundiff Group y Brad Baxley, JILA]

Cuando un fotón golpea un material, más aún un semiconductor, se forman excitones. Si un electrón se suelta, en otras palabras, se excita, queda un agujero de electrones. Si las fuerzas de otras cargas cercanas mantienen al electrón cerca del agujero por el que es atraído, se produce un estado ligado que se conoce como excitón. Los excitones tienen el nombre de cuasipartículas ya que los huecos y los electrones actúan como una sola partícula.

Tenga en cuenta que las células solares son semiconductores y las formaciones de excitones son solo un paso hacia la producción de electricidad. Si pudiéramos entender más sobre cómo se forman los excitones y cómo se comportan, podría llevar a que la luz solar se recolecte de manera más eficiente.

Andrew Almand-hunter, un estudiante de posgrado estaba emprendiendo la tarea de formar biexcitons. Estos son dos excitones que tienen el comportamiento de una molécula. Hizo esto enfocando el láser en un punto de 100 nm de ancho y lo dejó encendido durante fracciones cada vez más cortas de solo un segundo.

Sin embargo, el experimento no salió según lo planeado. Dijo: “Cuando los pulsos duraban menos de 100 millonésimas de segundo, la densidad de excitones alcanzaba un umbral crítico. “Esperábamos ver aumentar la energía de los biexcitones a medida que el láser generaba más electrones y huecos. Pero, lo que vimos cuando hicimos el experimento fue que la energía en realidad disminuyó ".

Por supuesto, el equipo sabía que no habían creado biexcitons, pero no estaban seguros de lo que habían encontrado, por lo que se pusieron en contacto con los teóricos de la Universidad de Philipps. Se creó un modelo después de que los teóricos dijeran que pensaban que el equipo había creado gotas de entre 4,5 y 6 electrones con agujeros.

Los huecos y los electrones no están emparejados, pero las gotitas son lo suficientemente pequeñas como para tener el comportamiento de la mecánica cuántica. Esto es lo mismo que lo harían si el dropleton no fuera más que excitones agrupados. Sin embargo, formaron lo que se conoce como niebla cuántica de electrones y agujeros que fluyen uno alrededor del otro junto con la posibilidad de ondular como lo haría un líquido, en lugar de ser pares discretos. La diferencia entre ellos y otros líquidos es de un tamaño finito y fuera del cual el enlace hueco / electrón se rompe.

Una de las cosas más notables que se derivan de esto es que las gotitas son estables, al menos según los estándares de la física cuántica y el descubrimiento se ha ganado un lugar en la naturaleza. Su vida útil depende de que vivan dentro de materiales sólidos y que duren solo 25 billonésimas de segundo. Sin embargo, este suele ser el tiempo suficiente para que los científicos puedan estudiar su comportamiento y la forma en que el entorno lo configura. Tenga en cuenta que en este tamaño solo se pueden ver con microscopios convencionales.

Mackillo Kira de la Universidad Philipps habló recientemente con Scientific American; ha proporcionado gran parte de la base teórica. Él explicó "La óptica clásica solo puede detectar objetos que son más grandes que sus longitudes de onda, y nos estamos acercando a ese límite". y pasó a decir "Sería realmente genial no solo detectar información espectroscópica sobre el dropleton, sino también ver realmente el dropleton".

El profesor Steven Cundiff, líder del laboratorio de JILA, dijo "Nadie va a construir un widget de gota cuántica". Sin embargo, el trabajo realizado puede ayudar cuando se trata de la comprensión de sistemas cuando múltiples partículas interactúan mecánicamente cuánticamente.

Ver el vídeo: TEMA 01: MATERIA (Octubre 2020).