Desemmascarant el moviment col·lectiu en gasos de Bose unidimensionals a temperatura finita
27/07/2026
Un equip internacional d'investigadors de la UPC a Barcelona i la Universitat de Queensland a Brisbane ha desenvolupat una nova teoria per explicar com les excitacions tèrmiques microscòpiques determinen la dependència de la temperatura de les oscil·lacions col·lectives en partícules bosòniques confinades a una dimensió espacial
Una col·laboració internacional dirigida per la professora Giulia De Rosi (Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona), juntament amb Caroline Mauron i la professora Karen Kheruntsyan (Universitat de Queensland, Brisbane), ha descobert noves connexions entre propietats microscòpiques i macroscòpiques en sistemes quàntics de moltes partícules a totes les temperatures.
El seu treball revela com aquestes propietats evolucionen a través d'una "temperatura d'anomalia" característica, on els efectes quàntics dominants a baixes temperatures i els efectes clàssics prevalents a altes temperatures esdevenen comparables, independentment de la força d'interacció entre partícules. Aquest avenç té una àmplia rellevància, que abasta des de la matèria atòmica i nuclear fins als sistemes d'estat sòlid, electrònics i d'espín, incloent-hi l'aparició de transicions de fase de condensació superfluida, superconductora i de Bose-Einstein.
En els darrers anys, el descobriment de l'anomalia induïda per forats —pioner per la professora Giulia De Rosi i els seus col·legues del grup BQMC de la UPC— ha revelat com les excitacions tèrmiques governen la dependència de la temperatura tant de les propietats termodinàmiques macroscòpiques com de les correlacions microscòpiques en sistemes de Bose unidimensionals. Comprendre el comportament d'aquests conjunts bosònics és crucial per a la recerca fonamental i per al desenvolupament de futures tecnologies quàntiques, incloent-hi superconductors d'alta temperatura crítica i ordinadors quàntics. Sistemes similars s'han realitzat experimentalment des del 2004 utilitzant gasos atòmics ultrafreds.
En el seu estudi, publicat com a carta a la prestigiosa revista d'accés obert Physical Review Research, Mauron, Kheruntsyan i De Rosi mostren que les excitacions tèrmiques —fortament influenciades per l'anomalia— també configuren la manera com les partícules es mouen juntes, donant lloc a dues freqüències d'oscil·lació col·lectiva diferents que persisteixen des de zero fins a altes temperatures, en contrast amb les prediccions anteriors. A més, demostren que la temperatura de l'anomalia marca un límit entre diferents dinàmiques de col·lisions interpartícules i explica l'absència del règim col·lisional a temperatures intermèdies predites en teories anteriors.
Aquests resultats es podrien provar en experiments amb àtoms ultrafreds i s'espera que estimulin futures investigacions destinades a descobrir el comportament microscòpic d'una àmplia gamma de sistemes de moltes partícules que interactuen quànticament i presenten anomalies similars.
Referència:
Comparteix: