Conociendo mejor la partícula de Higgs

Físicos de la Universidad de Bonn (Alemania) han tenido éxito en poner un gas superconductor en un estado exótico. Su experimento nos da nueva información sobre las propiedades de la partícula de Higgs, y también sobre las características fundamentales de los superconductores.

Para sus experimentos los científicos han usado un gas de átomos de litio, el cual han enfriado significativamente. A cierta temperatura, el estado del gas cambia abruptamente, dándose una transición de fase, y se vuelve un superconductor, conduciendo la corriente sin ningún tipo de resistencia.

El litio gas cambia a un estado más ordenado en dicha transición de fase. Esto incluye la formación de los llamados pares de Cooper, los cuales son combinaciones de dos átomos que aparentan comportarse como una única partícula desde el exterior.

Parejas de baile atómicas

Estos pares se mueven juntos, y lo pueden hacer sin separarse con otros átomos o parejas. Esta es la razón de la superconductividad. Pero qué ocurre cuando tratas de excitar estos pares.

“Hemos tratado de iluminar el gas con radiación microondas”, explica el Doctor Michael Köhl, desde el Instituto de Física de la Universidad de Bonn. “Esto nos ha permitido crear un estado en el que los pares empiezan a vibrar y la calidad de la superconductividad oscila muy rápido. Un momento el gas es buen superconductor, al siguiente es malo.”

Esta común oscilación de los pares de Cooper corresponde al bosón de Higgs, descubierto en el Acelerador CERN en 2013. Como este estado es muy inestable, sólo un puñado de grupos en el mundo han conseguido producirlo.

Los experimentos nos dan una visión de ciertas propiedades físicas del bosón de Higgs. Por ejemplo, los físicos esperan que estudios como este les permitan entender mejor la “muerte” de estas partículas de corta vida a mediano plazo.

Pero los experimentos son también interesantes por otra razón. Muestran una manera de activar y desactivar la superconductividad muy rápida. Los superconductores normalmente tratan de mantenerse en su estado de conductividad todo el tiempo posible. Pueden ser disuadidos mediante calentamiento, pero es un proceso muy lento. Los experimentos muestran que en principio este proceso puede ser miles de veces más rápido. Este hecho podría permitir aplicaciones completamente nuevas para los superconductores.

Para más información:

A. Behrle, T. Harrison, J. Kombe, K. Gao, M. Link, J.-S. Bernier, C. Kollath & M. Köhl: Higgs mode in a strongly interacting fermionic superfluid; Nature Physics (2018); DOI: 10.1038/s41567-018-0128-6

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