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En condiciones normales, la tensión superficial en los líquidos —como el agua— hace que un chorro delgado se rompa en gotas debido a la inestabilidad de Plateau-Rayleigh, un fenómeno bien conocido en física clásica. Sin embargo, esta vez los científicos observaron el mismo comportamiento en un sistema cuántico: un gas de átomos enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto.
El experimento, realizado en el Quantum Mixtures Lab del Instituto Nacional de Óptica (Cnr-Ino) en colaboración con la Universidad de Florencia, el Laboratorio Europeo de Espectroscopía No Lineal (LENS) y otras instituciones, utilizó una mezcla ultrafría de átomos de potasio y rubidio. Mediante técnicas de manipulación óptica, los investigadores crearon una "gota cuántica" que, al ser liberada en una guía de onda óptica, se estiró hasta formar un filamento. Cuando este filamento superó una longitud crítica, se rompió en pequeñas gotas secundarias, replicando el proceso de formación de gotas en líquidos clásicos.
"Este fenómeno, aunque común en líquidos clásicos, nunca antes se había observado en gases atómicos", explicó Chiara Fort, investigadora de la Universidad de Florencia y coautora del estudio. "Nuestros resultados no solo profundizan en la comprensión de estos sistemas cuánticos, sino que también abren la puerta a la creación de arreglos de gotas cuánticas para aplicaciones en tecnologías de la información cuántica".
Luca Cavicchioli, primer autor del artículo, destacó que "la combinación de experimentos y simulaciones numéricas ha permitido describir con precisión la dinámica de ruptura de estas gotas cuánticas, lo que es crucial para futuros desarrollos en este campo".
Este hallazgo refuerza la idea de que los gases cuánticos pueden comportarse como líquidos en condiciones extremas, lo que permite explorar estados exóticos de la materia. Además, el control preciso de estas gotas cuánticas podría ser útil en el diseño de sensores ultra precisos o en la computación cuántica.
Imagen: Simulaciones numéricas del experimento que reproduce la dinámica de ruptura de una gota cuántica. Crédito: CNR-INO